2025年高二物理下学期交变电流单元测试

2025年高二物理下学期交变电流单元测试一、单项选择题（每题4分，共40分）关于交变电流的产生，下列说法正确的是（）A.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流B.线圈在磁场中转动的角速度越大，产生的交变电流的最大值一定越大C.当线圈平面与磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量最大D.交变电流的周期与线圈的转速成正比某正弦式交变电流的表达式为(i=10\sin(100\pit)A)，则下列说法正确的是（）A.该交变电流的频率为100HzB.该交变电流的有效值为10AC.当(t=0.01s)时，电流的瞬时值为0D.该交变电流的周期为0.02s关于理想变压器的工作原理，下列说法正确的是（）A.变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用B.变压器不仅能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率C.理想变压器的输入功率等于输出功率，输入电流等于输出电流D.理想变压器的原、副线圈的匝数比等于原、副线圈的电压比的倒数如图所示，理想变压器的原线圈接在电压为(U_1)的交变电源上，副线圈接有电阻(R)和理想交流电压表、电流表。若将原线圈的匝数增加一倍，其他条件不变，则下列说法正确的是（）A.电压表的示数变为原来的2倍B.电流表的示数变为原来的1/2C.电阻(R)消耗的功率变为原来的1/4D.变压器的输入功率变为原来的2倍某交流发电机产生的交变电动势的表达式为(e=220\sqrt{2}\sin(100\pit)V)，则下列说法正确的是（）A.该交变电动势的有效值为220VB.该交变电动势的频率为100HzC.当(t=0.01s)时，电动势的瞬时值为220VD.该交流发电机的线圈在磁场中转动的角速度为100rad/s关于电感和电容对交变电流的影响，下列说法正确的是（）A.电感对交变电流的阻碍作用与交变电流的频率无关B.电容对交变电流的阻碍作用与交变电流的频率无关C.电感对高频交变电流的阻碍作用较大，对低频交变电流的阻碍作用较小D.电容对高频交变电流的阻碍作用较大，对低频交变电流的阻碍作用较小如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈的匝数为(n)，面积为(S)，磁场的磁感应强度为(B)，转动的角速度为(\omega)。则线圈中产生的交变电动势的最大值为（）A.(nBS\omega)B.(nBS)C.(BS\omega)D.(n\omegaS)某理想变压器的原、副线圈的匝数比为(5:1)，原线圈接在电压为220V的交变电源上，副线圈接有一个电阻为11Ω的用电器。则副线圈两端的电压和通过用电器的电流分别为（）A.44V，4AB.44V，20AC.1100V，100AD.1100V，2A关于交变电流的有效值，下列说法正确的是（）A.交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的B.交变电流的有效值一定大于其最大值C.对于正弦式交变电流，其有效值等于最大值的(\sqrt{2})倍D.对于非正弦式交变电流，无法确定其有效值如图所示，理想变压器的原线圈接在电压为(U)的交变电源上，副线圈有两个匝数分别为(n_2)和(n_3)的线圈，分别接有电阻(R_2)和(R_3)。若原线圈的匝数为(n_1)，则下列说法正确的是（）A.副线圈(n_2)两端的电压为(\frac{n_2}{n_1}U)B.副线圈(n_3)两端的电压为(\frac{n_1}{n_3}U)C.通过电阻(R_2)的电流为(\frac{n_1U}{n_2R_2})D.变压器的输入功率等于电阻(R_2)和(R_3)消耗的功率之和二、多项选择题（每题5分，共20分，选对但不全得3分，选错或不答得0分）关于交变电流的图像，下列说法正确的是（）A.正弦式交变电流的图像是一条正弦曲线B.交变电流的图像可以直观地反映出电流随时间的变化规律C.从交变电流的图像中可以求出电流的最大值和周期D.交变电流的图像与线圈在磁场中的转动方向无关某理想变压器的原、副线圈的匝数比为(2:1)，原线圈接在电压为(U_1)的交变电源上，副线圈接有一个滑动变阻器(R)。若将滑动变阻器的滑片向下移动，其他条件不变，则下列说法正确的是（）A.副线圈两端的电压不变B.通过副线圈的电流增大C.原线圈中的电流增大D.变压器的输入功率减小关于电感线圈和电容器在交流电路中的作用，下列说法正确的是（）A.电感线圈在交流电路中具有“通直流、阻交流”的作用B.电容器在交流电路中具有“通交流、隔直流”的作用C.电感线圈在交流电路中具有“通低频、阻高频”的作用D.电容器在交流电路中具有“通高频、阻低频”的作用如图所示，理想变压器的原线圈接在电压为(U)的交变电源上，副线圈接有电阻(R)、理想二极管和理想交流电流表。已知二极管具有单向导电性，即只允许电流从正极流向负极。则下列说法正确的是（）A.电流表的示数为(\frac{U_2}{R})（(U_2)为副线圈两端的电压）B.电阻(R)消耗的功率为(\frac{U_2^2}{R})C.若将原线圈的匝数增加，电流表的示数减小D.若将副线圈的匝数增加，电阻(R)消耗的功率增大三、实验题（共16分）（8分）某同学用如图所示的装置探究交变电流的产生规律。实验器材有：矩形线圈、匀强磁场、导线、交流电压表、示波器等。（1）实验中，为了观察到正弦式交变电流的波形，应将线圈与________（选填“交流电压表”或“示波器”）连接。（2）若线圈在磁场中匀速转动的角速度增大，则示波器显示的波形的周期将________（选填“增大”“减小”或“不变”），最大值将________（选填“增大”“减小”或“不变”）。（3）若线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，则线圈中产生的交变电动势的表达式为(e=)________（用线圈的匝数(n)、面积(S)、磁场的磁感应强度(B)、角速度(\omega)和时间(t)表示）。（8分）某同学要测量一个未知电阻(R_x)的阻值，实验室提供的器材有：理想变压器（原、副线圈的匝数比为(1:2)）、电压为6V的直流电源、电压为6V的交变电源、滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线若干。（1）该同学________（选填“能”或“不能”）用直流电源进行实验，原因是________。（2）若用交变电源进行实验，原线圈接交变电源，副线圈接未知电阻(R_x)和电流表、电压表。若电压表的示数为4V，电流表的示数为0.2A，则未知电阻(R_x)的阻值为________Ω。（3）若要减小实验误差，电流表应采用________（选填“内接法”或“外接法”）。四、计算题（共64分）（12分）某正弦式交变电流的表达式为(i=5\sin(100\pit)A)，求：（1）该交变电流的频率和周期；（2）该交变电流的有效值；（3）在(t=0.005s)时，电流的瞬时值。（14分）如图所示，理想变压器的原线圈接在电压为220V的交变电源上，副线圈有两个匝数分别为(n_2=100)匝和(n_3=200)匝的线圈，分别接有电阻(R_2=10Ω)和(R_3=20Ω)。已知原线圈的匝数(n_1=1000)匝，求：（1）副线圈(n_2)和(n_3)两端的电压；（2）通过电阻(R_2)和(R_3)的电流；（3）原线圈中的电流和变压器的输入功率。（14分）某交流发电机的线圈共50匝，面积为0.02m²，线圈在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转动的角速度为100πrad/s。求：（1）线圈中产生的交变电动势的最大值和有效值；（2）线圈转动的周期和频率；（3）若将该发电机与一个电阻为110Ω的用电器串联组成闭合电路，求通过用电器的电流和用电器消耗的功率。（12分）理想变压器的原、副线圈的匝数比为(3:1)，原线圈接在电压为(U_1=220\sqrt{2}\sin(100\pit)V)的交变电源上，副线圈接有一个电阻为(R=10Ω)的用电器。求：（1）副线圈两端的电压的有效值；（2）通过用电器的电流；（3）变压器的输入功率。（12分）如图所示，理想变压器的原线圈接在电压为(U=220V)的交变电源上，副线圈接有电阻(R_1=20Ω)和(R_2=30Ω)的两个电阻，且(R_1)和(R_2)并联。已知原线圈的匝数(n_1=1100)匝，副线圈的匝数(n_2=100)匝，求：（1）副线圈两端的电压；（2）通过电阻(R_1)和(R_2)的电流；（3）原线圈中的电流。五、综合题（共22分）（22分）如图所示，矩形线圈(abcd)共(n)匝，面积为(S)，线圈在磁感应强度为(B)的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(OO')匀速转动，转动的角速度为(\omega)。已知线圈的电阻为(r)，外电路的电阻为(R)。求：（1）线圈中产生的交变电动势的最大值和有效值；（2）通过电阻(R)的电流的有效值；（3）电阻(R)消耗的电功率；（4）从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，写出线圈中产生的交变电动势的表达式；（5）在一个周期内，外力对线圈做的功。参考答案及评分标准一、单项选择题（每题4分，共40分）A2.D3.A4.C5.A6.C7.A8.A9.A10.AD二、多项选择题（每题5分，共20分）ABC12.ABC13.BCD14.CD三、实验题（共16分）（8分）（1）示波器（2分）（2）减小（2分），增大（2分）（3）(nBS\omega\sin\omegat)（2分）（8分）（1）不能（2分），变压器对恒定电流不起作用（2分）（2）20（2分）（3）外接法（2分）四、计算题（共64分）（12分）解：（1）由(i=5\sin(100\pit)A)可知，(\omega=100\pirad/s)（1分）频率(f=\frac{\omega}{2\pi}=\frac{100\pi}{2\pi}=50Hz)（2分）周期(T=\frac{1}{f}=\frac{1}{50}=0.02s)（2分）（2）该交变电流的有效值(I=\frac{I_m}{\sqrt{2}}=\frac{5}{\sqrt{2}}=\frac{5\sqrt{2}}{2}A\approx3.54A)（3分）（3）当(t=0.005s)时，(i=5\sin(100\pi\times0.005)=5\sin(0.5\pi)=5\times1=5A)（4分）（14分）解：（1）根据理想变压器的电压比公式(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2})，可得副线圈(n_2)两端的电压(U_2=\frac{n_2}{n_1}U_1=\frac{100}{1000}\times220=22V)（2分）同理，副线圈(n_3)两端的电压(U_3=\frac{n_3}{n_1}U_1=\frac{200}{1000}\times220=44V)（2分）（2）通过电阻(R_2)的电流(I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{22}{10}=2.2A)（2分）通过电阻(R_3)的电流(I_3=\frac{U_3}{R_3}=\frac{44}{20}=2.2A)（2分）（3）副线圈的总功率(P_2=U_2I_2+U_3I_3=22\times2.2+44\times2.2=52.8+96.8=149.6W)（3分）根据理想变压器的输入功率等于输出功率，可得原线圈中的电流(I_1=\frac{P_1}{U_1}=\frac{149.6}{220}\approx0.68A)（3分）（14分）解：（1）线圈中产生的交变电动势的最大值(E_m=nBS\omega=50\times0.5\times0.02\times100\pi=50\piV\approx157V)（3分）有效值(E=\frac{E_m}{\sqrt{2}}=\frac{50\pi}{\sqrt{2}}\approx\frac{157}{1.414}\approx111V)（3分）（2）线圈转动的周期(T=\frac{2\pi}{\omega}=\frac{2\pi}{100\pi}=0.02s)（2分）频率(f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0.02}=50Hz)（2分）（3）通过用电器的电流(I=\frac{E}{R}=\frac{111}{110}\approx1.01A)（2分）用电器消耗的功率(P=I^2R=(1.01)^2\times110\approx112W)（2分）（12分）解：（1）原线圈电压的有效值(U_1=\frac{U_{1m}}{\sqrt{2}}=\frac{220\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=220V)（2分）根据理想变压器的电压比公式(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2})，可得副线圈两端的电压(U_2=\frac{n_2}{n_1}U_1=\frac{1}{3}\times220\approx73.3V)（3分）（2）通过用电器的电流(I_2=\frac{U_2}{R}=\frac{73.3}{10}\approx7.33A)（3分）（3）变压器的输入功率(P_1=P_2=U_2I_2=73.3\times7.33\approx537W)（4分）（12分）解：（1）根据理想变压器的电压比公式(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2})，可得副线圈两端的电压(U_2=\frac{n_2}{n_1}U_1=\frac{100}{1100}\times220=20V)（3分）（2）通过电阻(R_1)的电流(I_1=\frac{U_2}{R_1}=\frac{20}{20}=1A)（2分）通过电阻(R_2)的电流(I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{20}{30}\approx0.67A)（2分）（3）副线圈中的总电流(I_2=I_1+I_2=1+0.67=1.67A)（2分）根据理想变压器的电流比公式(\frac{I_1}{I_2}=\frac{n_2}{n_1})，可得原线圈中的电流(I_1=\frac{n_2}{n_1}I_2=\frac{100}{1100}\times1.67\approx0.15A)（3分）五、综合题（共22分）解：（1）线圈中产生的交变电动势的最大值(E_m=nBS\omega)（2分）有效值(E=\frac{E_m}{\sqrt{2}}=\frac{nBS\omega}{\sqrt{2}})（2分）（2）根据闭合电路欧姆定律，通过电阻(R)的电流的有效值(I=\frac{E}{R+r}=\frac{nBS\omega}{\sqrt{2}(R+r)})（3分）（3