第三章 交变电流 章末检测【B卷】（解析版）

第三章交变电流章末检测【B卷】

（考试时间：75分钟试卷满分：100分命题范围：第三章交变电流）

第I卷（选择题共43分）

单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）

1.（2022•广东•高三专题练习）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为20:1,图中电表均为理想

电表，R为光敏电阻（其阻值随光强增大而减小），Li和L2是两个完全相同的灯泡。原线圈接入如图乙所示的正

弦交流电压"，下列说法正确的是（）

A.若Li的灯丝烧断后，电压表的示数会变小

B.电压表的示数为5V

C.交流电压的频率为100Hz

D.当照射R的光强增大时，电流表的示数变大

【答案】D

【解析】A.当Li的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，故电压表读数不

变，选项A错误；

B.原线圈接入电压的最大值是220立V,所以原线圈接入电压的有效值是。=220V

理想变压器原、副线圈匝数比为20：1,所以副线圈电压是11V,所以V的示数为11V,选项B错误；

C.由图乙知T=0.02s,所以频率为/=3=0蒋=50Hz,选项C错误；

D.R阻值随光强增大而减小，根据/=乌知副线圈电流增加，根据P=S知副线圈输出功率增加，根据能量关

系，原线圈输入功率也增加，则原线圈电流增加，所以电流表A的示数变大，选项D正确。故选D。

2.（2022•广东•模拟预测）为做好疫情防控供电准备，防控指挥中心为医院设计的备用供电系统输电电路简图如

图甲所示，矩形交流发电机匝数为"=50,线圈、导线的电阻均不计，在匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴

匀速转动，穿过线圈的磁通量①随时间r的变化图像如图乙所示，①并与变压器的原线圈相连,

71

变压器的副线圈接入到医院为医疗设备供电，变压器为理想变压器，假设额定电压为220V的医疗设备恰能正常

工作。下列说法正确的有（）

A.电压表的示数为500V

B.假如给变压器输入端接入电压U=50V的直流电，医疗设备能正常工作

C,变压器的匝数比为5：22

D.从U0开始计时，变压器的原线圈两端的电压"=5O0sinlOOR（V）

【答案】C

【解析】AC.根据图像可得T=0.02s

27r

线圈的角速度a）=—=100OTad/s

线圈产生的电动势，根据E=7山=〃①m0=5O夜V

E

则电压表的示数为％=&=50V

变压器的匝数比区=#=K，A错误，C正确；

n2U222

B.根据变压器的原理，变压器输入端接入电压为50V的直流电，变压器不工作，医疗设备不能正常工作，B错

误；

D.当/=0此时磁通量为0,则变压器的原线圈两端的电压为"=5O0coslO（MV）,D错误。故选C。

3.（2021•湖北高考真题）如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R

的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（）

A.电流表Ai示数减小B.电流表A2示数增大

C.原线圈输入功率先增大后减小D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大

【答案】A

【分析】

本题考查含理想变压器电路的动态分析。

【解析】

AB.由于原线圈所接电压恒定，匝数比恒定，故变压器副线圈的输出电压恒定，变阻器的滑片从。端向b端缓

慢移动的过程中，由数学知识可知，变压器副线圈所接的电阻值逐渐增大，则由欧姆定律得

可知副线圈的电流逐渐减小，由以=?可知变压器原线圈的电流/1也逐渐减小，故A正确，B错误；

C.原线圈的输入功率为以="/由于/1逐渐减小，则原线圈的输入功率逐渐减小，故c错误；

D.由于副线圈的电流逐渐减小，则定值电阻与变阻器右半部分并联的总电流减小，又与定值电阻并联的变阻器

右半部分的电阻值减小，则由并联分流规律可知，流过定值电阻的电流逐渐减小，则由公式

PR=I2R

可知，定值电阻月消耗的电功率逐渐减小，故D错误。故选A。

4.如图所示，闭合开关后，R=5C的电阻两端的交流电压为M=50底sinlORV，电压表和电流表均为理想交流

A.该交流电周期为0.02sB.电压表的读数为100V

C.电流表的读数为10AD.电阻的电功率为IkW

【答案】C

【解析】

2兀24

A.该交流电的周期T='=S：s=Q2s

a)10〃

电压表的读数为交流电的有效值，即。=邛丫=50丫，选项B错误;

B.

V2

C.电流表的读数为/===乎A=10A,选项C正确；

R5

D.电阻的电功率为尸=/U=10x50W=500W,选项D错误。故选C。

5.（2021•北京高考真题）一正弦式交变电流的i-t图像如图所示。下列说法正确的是（）

B.该交变电流的周期为0.5s

D.该交变电流的有效值为日A

【答案】C

【解析】

A.由图可知t=0.4s时电流为正方向最大,电流方向没有发生变化，故A错误;

B.由图可知，该交变电流的周期为T=0.4s,故B错误;

C.由图可知，电流的最大值为Max=2A,角速度为0=k=5乃rad/s

故该交变电流的表达式为，=4^1cos血=2cos5?tfA,故C正确；

D.该交变电流的有效值为i=*=应A,故D错误。故选C。

6.某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为

0.2s,电压最大值为0.05V,理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1：60,下列

说法正确的是（）

永磁铁

充电电路

螺线管

A.交流电的频率为10Hz

B.副线圈两端电压最大值为3V

C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关

D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

【答案】B

【解析】

A.周期是T=0.2s,频率是/=：=5Hz,故A错误；

B.由理想变压器原理可知*=区解得，副线两端的最大电压为6=^G=3V,故B正确；

C.根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越大,

故c错误；

D.由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故D错误。故选B。

7.（2021•天津一模）如图所示为某实验室研究远距离输电的模拟装置。理想变压器的匝数比4：%=%：4，交

变电源的电动势e=5O&sinlO7tf（V）,r为输电线的电阻，则（）

A.闭合开关后，灯泡两端的电压为50V

B.闭合开关后，通过灯泡电流的频率为10Hz

C.依次闭合开关a、s2,s3,输电线消耗的电功率越来越大

D.依次闭合开关S-S2,S3,在此过程中灯泡乙越来越亮

【答案】C

【解析】A.升压变压器的输出电压为5=忠4

%

降压变压器的输入电压为。3=6-6

降压变压器的输出电压为巩=

n3

解得〃=区。3=区。2-。,）=区（乂4-4）=。「区/<5

%几3几34几3

而。1=里/V=50V,A错误；

A/2

B.交变电源的频率为/=学Hz=5Hz,B错误；

2万

CD.设灯泡总电阻为R,流过灯泡的总电流为/,流过输电线的电流为根据电流关系有/'=区/

几3

根据选项A的推导有a=q

n3

即/R=q-区〃

n3

化简为R=5r=-（&）2厂

1n311n3

依次闭合开关a、s>S3,则灯泡的总电阻月减小，则流过灯泡的总电流/增大，根据电流关系可知流过输电

线的电流也增大，则输电线消耗的电功率在增大。在输电线路上，输电线损耗的电压升高，则降压变压器的输入

电压减小，输出电压也减小，所以灯泡电压降低，亮度降低。C正确，D错误。故选C。

二.多选题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部

选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

8.（2021•河北邯郸高三开学考试）图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈

A3CD绕转轴匀速转动。A为电流传感器（与计算机相连），R为定值电阻，线圈电阻为厂，其余电阻不计。

图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（）

乙

A.金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0,对应图乙中「或％时刻

B.金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中々或右时刻

C.%、匕时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大

D.G、〃时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大

【答案】AD

【解析】

ABC.金属线圈恰好处于图甲所示的位置时，磁通量最大，AB,8边均不切割磁感线，感应电动势为0,电流

为0,对应图乙中。或4时刻，由法拉第电磁感应定律知，磁通量变化率为0,BC错误A正确；

D.匀、〃时刻感应电流最大，感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律知，磁通量变化率也最大，AB,CD边

垂直切割磁感线，线圈平面与磁感线平行，磁通量最小，D正确。

故选ADo

9.某交流发电机工作的示意图如图所示，单匝矩形线框仍cd在匀强磁场中绕OO'逆时针匀速转动，若从图示位

置（线框平面与磁场方向垂直）开始计时，则在线框从图示位置转过90。的过程中，下列说法正确的是（）

A.通过线框的电流方向由c到bB.通过线框的电流方向由6至IJc

C.通过线框的电流的最大值与平均值的比值为5D.通过线框的电流的最大值与平均值的比值为收

【答案】BC

【解析】

AB.根据楞次定律，在线框从图示位置转过90。的过程中，通过线框的电流方向为曲。而，故A错误，B正确；

CD.该过程中通过线框的电流的最大值为g=第

-△①BSIBSco

P-------------------------

线框中产生的平均感应电动势为Ar2711兀

co4

感应电流的平均值为7=£=竺细

RTIR

I兀

解得与=1

故C正确，D错误。故选BC。

10.（2022•山东•高三专题练习）如图（甲）所示，理想变压器原副线圈匝数比如：/2=55：4,原线圈接有交流

电流表Ai,副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D

正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（乙）所示，则下

列说法正确的是（）

甲

-M/V

44072

~~0^5TC-L5-Ar/(xW-2s)

-440及-------------

乙

A.交流电压表V的读数为64V

B.灯泡L两端电压的有效值为22.6V

C.当滑动变阻器的触头P向下滑动时，电流表A2示数增大，A1示数减小

D.由图乙可知交流发电机转子的角速度为100mad/s

【答案】BD

【解析】A.由图乙可知，原线圈输入电压有效值为440V,根据以=今

U2

可得副线圈电压为32V,交流电压表V的示数为有效值，即为32V,A错误；

B.设灯泡L两端电压的有效值为U',灯泡的阻值为r,交变电流的周期为T,根据交变电流有效值的定义有二

r2

TT,2

=——T,解得。=22.6V,B正确；

r

C.当滑动变阻器的触头P向下滑动时，滑动变阻器阻值减小，则由欧姆定律可知，电流表A2示数增大，因为理

想变压器输入功率与输出功率相等，所以电流表Ai示数也增大，C错误；

2424

D.根据0=下=5瓦rad/s=100;rrad/s可知，交流发电机转子的角速度为lOOnrad/s,D正确。故选BD。

第II卷（非选择题共57分）

三、非选择题（共57分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

1L（6分）（2021•北京丰台二模）利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：

甲可拆变压器零部件乙组装后的变压器

（1）除图中所示器材外，还需要的器材有;

A.干电池B.低压交流电源C.直流电压表D.多用电表

（2）下列说法正确的是；

A.变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈

B.变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作

用

C.理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同

D.变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零

（3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比9应当___________（选填"大于"、"等于"

或者"小于"）原、副线圈的匝数比区。

n2

【答案】BDBC大于

【解析】（1）⑴实验中若用干电池变压器不能互感变压，必须要有低压交流电源提供交流电，B需要；需要用多

用表测量电压，D需要；综上所述需要的实验器材为BD；

（2）[2]A.变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；

B.变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作

用，故B正确；

C.理想变压器的原副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，磁通量的变化率也相同，故

C正确；

D.变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端的电压不变，故D错误；

故选BC»

（3）⑶根据变压器原理可知原副线圈两端电压之比等于原副线圈两端电压之比，即变压器原、副线圈电压应与

其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分的磁通量，所以副线圈上

的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。

12.（9分）在“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系"实验中，某同学利用"教学用的可拆变压器”进行探究。

（1）下列器材中，实验需要的器材是;

A.干电池B.低压交流电源

C.220V交流电源D.条形磁体

E.可拆变压器和导线F.直流电压表

G.多用电表

（2）该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数不变，改变原

线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈两端的电压值。由于交变电流的电压是变化的，所以，我们实际上测量的

是电压的（选填"有效"或"最大"）值。其中一次操作后副线圈所接多用电表读数如图所示，此时电表读

数为;

（3）理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成（选填"正比"或"反比"），实验中由于变压器的铜损和铁

损导致原线圈与副线圈的电压之比一般（选填"大于""小于"或"等于"）原线圈与副线圈的匝数之比。

【答案】BEG有效7.2正比大于

【解析】

（1）口]"探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系〃要用低压交流电源和交流电压表，所以只需要多用电表、

低压交流电源以及可拆变压器和导线，故选B、E、G；

（2）⑵⑶多用电表测量的是交流电压的有效值。题图多用电表选用的挡位是交流电压10V挡，由题图可得电表

读数为7.2V；

U、n

（3）⑷⑸根据/二’x

U2n2

可知，理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比；实验中由于变压器的铜损和铁损导致副线圈的电压。2较

小，所以导致?

U2n2

13.（12分）（2021•江苏省前黄高级中学高三模拟）如图所示，N=50匝的矩形线圈abed,ab边长/i=20cm,ad

边长/2=25cm,放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的00,轴以

"=3000r/mM的转速匀速转动，线圈电阻r=lQ,外电路电阻R=9Q,t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出

纸外、cd边转入纸里。求：

（1）线圈转一圈外力做的功；

（2）从图示位置转过90。的过程中流过电阻R的电荷量。

【答案】（1）98.6J；（2）0.1C

【解析】

（1）n=3000r/min=50r/s,所以由角速度与转速关系0=2%〃=lOCVzTad/s

感应电动势最大值为Em=NBSco=50x0.4x0.2x0.25x100/V合314V

F

电动势有效值后有=关

27r

线圈匀速转动的周期T=—=0.02s

co

线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即吗卜=/2（R+»T=G£T

R+r

代入数据，解得可卜=98.6J

（2）从图示位置转过90。的过程中流过电阻R的电荷量4=&=萼占=0.1C

（R+r）加R+r

14.（12分）如图（甲）为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的

固定轴。0'按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数"=100、电阻r=10Q,线圈的两端经集流环与电阻R连接，电

阻R=90Q,与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量

①随时间t按图（乙）所示正弦规律变化。（取兀=3.14）求：

⑴交流发电机产生的电动势的最大值；

（2）从t=0时刻开始计时，线圈转过60。时线圈中感应电流瞬时值及回路中的电流方向；

⑶从图示位置转过90。时电路中交流电压表的示数。

(甲)1

【答案】⑴200V；(2)1A,电流方向abccto；⑶90匹V

【解析】

(1)由中一/图线可知①=2.0x10-?wb,T=6.28xicr2s

因为①”=3S,所以及“=〃①〃=200V

(2)因为e=2008sl00r

有，=------=2cos100/