2026年高考物理一轮综合训练(福建专用)第十二章交变电流(综合训练)(学生版+解析)

第十二章交变电流（考试时间：75分钟试卷满分：100分）注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意；选对的得4分，错选或不选的得0分)1．如图所示是一款高空风车的发电模块原理图，两磁极间的磁场可近似视为匀强磁场，某时刻发电机线圈ab恰与磁场方向平行，则（）A．该时刻线圈ab的电流最大B．风力增大，线圈ab的感应电动势变小C．风车每转一圈，线圈ab中电流方向改变一次D．风车发电的原理是电流的磁效应2．如图为钳形电流测量仪结构示意图，当捏紧扳手时，铁芯会张开，可在不切断被测载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0，则（）A．钳形电流测量仪实质是电压互感器B．载流导线中电流I0比内置线圈中电流I大C．钳形电流测量仪显示的是交变电流的最大值D．若钳形部分铁芯没有完全闭合，不影响测量结果3．阻值的电阻接到一交流电源上，其图像如图所示，周期为2s，则电阻两端电压的有效值为（）A．24V B． C．30V D．4.如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R，下列判断正确的是（）A．电压表的读数为B．当线圈由图示位置转过60°时通过电阻R的电荷量为C．当线圈由图示位置转过60°时的电流为D．一个周期内电阻R所产生的焦耳热为二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对而不全的得3分，错选或不选的得0分)5．图甲是某小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴逆时针方向匀速转动。从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈的内阻为5Ω，外接电阻R的阻值为95Ω。下列说法正确的是（）A．电流表的示数为5AB．在0.02s时通过线圈的磁通量最大C．电阻R消耗的功率为2375WD．线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为6．如图所示为某风力发电机发电后电能输送的简易模型，假设风力发电输送的功率恒定不变，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且图中已经标出了各部分的电流、电压和线圈匝数，输电线的总电阻为，则下列关系式正确的是（）A． B．C．输电线上损失的功率为 D．输电线上损失的功率为7如图所示为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的电动势随时间变化的规律为e=10sin10πt（V），已知整个电路的总电阻为10，下列说法正确的是（）A．磁铁的转速为5r/sB．线圈中感应电动势的有效值为10VC．风速加倍，电路的总功率也加倍D．磁铁转动一周，电路中产生的焦耳热为1J8．某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器减少时，图中各电表的示数变化情况是（）A．A1增大，V2不变 B．A1减小，V2不变C．A2减小，V3增大 D．A2增大，V3减小第Ⅱ卷(非选择题，共60分)三、填空题(本题共3小题，共9分)9．(3分)如图所示，边长为L、绕线N匝、总电阻为r的正方形线圈abcd处于磁感应强度为B、水平向右的匀强磁场中，线圈以角速度绕轴匀速转动，外接电阻值为R，则图示位置线圈处于的位置（选填“中性面”或“与中性面垂直”），在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻R的电荷量。10．(3分)匝矩形线圈在匀强磁场中绕其垂直于磁场的一边匀速转动，产生的瞬时电动势与时间的关系图像如图所示（和为已知量）。则线圈转动一个周期电流方向改变次，磁通量变化率的最大值，穿过线圈的磁通量最大值。11.(3分)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为5：1，原线圈接入一电压为的交流电源，副线圈接一个R=11Ω的负载电阻，若则：(1)副线圈中电压表的读数为V；(2)原线圈中电流表的读数为A；(3)原线圈中的输入功率为W。四、实验题(本题共2小题，共12分)12.(6分)小厦用可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，可拆变压器零部件如图甲所示。(1)关于该实验，以下说法正确的是（）A．为减小涡流影响，变压器铁芯由彼此绝缘的硅钢片叠成B．实验中需要用到的电表为直流电压表C．绕制原、副线圈的导线粗细应相同D．实验中所听到轻微的“嗡嗡”声是电流在铁芯中流动的声音(2)将学生电源输出电压调到4V，使用可拆变压器原线圈上的“0”和“4”两个接线柱，要求输出电压为8V左右，在图乙中完成实物连线。(3)某同学做实验时，输入端电压为8V，可拆变压器及原、副线圈接线情况如图丙所示，其中原线圈所连接接线柱为“0”“4”，副线圈所连接接线柱为“0”“2”，则副线圈所接电压表读数最有可能为（）A．15.8V B．7.8V C．3.8V D．1.8V13.(8分)“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。(1)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是。A．演绎法 B．等效替代法C．控制变量法 D．理想实验法(2)在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“14”两个接线柱之间（接入匝数为1400匝），用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱（接入匝数为400匝）之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为。A．0.86V B．9.0V C．10.5V D．11.5V(3)图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R₀可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n₁、n₂，在交流电源的电压有效值U₀不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当=时，R获得的功率最大。五、计算题(本题共3小题，共39分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)14．(11分)一个边长L=10cm的正方形线圈，匝数N=200匝，线圈电阻r=1.0Ω。现让线圈在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动，角速度ω=50rad/s。外电路电阻R=9.0Ω，两电表均为理想电表，如图所示。求线圈转动过程中(1)通过线圈磁通量的最大值；(2)感应电动势的最大值Em；(3)电流表读数I和电压表读数U。15．(13分)如图所示，两足够长的光滑金属导轨水平放置，相距L=1m，一阻值为的电阻通过导线与两导轨相连，导轨之间存在着方向相反的有界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，方向均与导轨平面垂直，磁场宽度均为d=5m。区域Ⅰ中的磁场是磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外且磁场边界满足的有界磁场。在5m<x<10m的区域Ⅱ内存在磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里且充满导轨间的矩形磁场。一根略长于导轨宽度的导体棒在外力F的作用下，从的位置开始向右匀速经过磁场，速度为2m/s。已知，导体棒的有效电阻导体棒在经过区域Ⅰ时的最大感应电动势的值为10V。导线及导轨上的电阻忽略不计，求：(1)磁感应强度的大小；(2)导体棒在经过整个磁场区域的运动过程中，电路中产生电流的有效值；(3)导体棒在通过磁场时，外力的平均功率。16．(15分)如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V

8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈abcd电阻不可忽略。求：(1)交流发电机产生电动势的最大值；(2)输电线路上损耗的电功率；(3)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈abcd电阻上的热功率。第十二章交变电流（考试时间：75分钟试卷满分：100分）注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意；选对的得4分，错选或不选的得0分)1．如图所示是一款高空风车的发电模块原理图，两磁极间的磁场可近似视为匀强磁场，某时刻发电机线圈ab恰与磁场方向平行，则（）A．该时刻线圈ab的电流最大B．风力增大，线圈ab的感应电动势变小C．风车每转一圈，线圈ab中电流方向改变一次D．风车发电的原理是电流的磁效应【答案】A【详解】A．由图可知，该时刻线圈磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，则该时刻线圈ab的电流最大，故A正确；B．风力增大，风车转动的越快，则线圈的角速度越大，根据可知，感应电动势变大，故B错误；C．风车每转一圈，线圈ab中电流方向改变两次，故C错误；D．风车发电是利用了电磁感应，故D错误。故选A。2．如图为钳形电流测量仪结构示意图，当捏紧扳手时，铁芯会张开，可在不切断被测载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0，则（）A．钳形电流测量仪实质是电压互感器B．载流导线中电流I0比内置线圈中电流I大C．钳形电流测量仪显示的是交变电流的最大值D．若钳形部分铁芯没有完全闭合，不影响测量结果【答案】B【详解】A．该测量仪是根据电磁感应原理制成的，只可测量交流电的电流，实质是电流互感器，故A错误；B．根据可知，载流导线中电流I0比内置线圈中电流I大，故B正确；C．钳形电流测量仪显示的是交变电流的有效值，故C错误；D．若钳形部分铁芯没有完全闭合，则由于穿过铁芯的磁通量会减小，故测量出的电流将小于实际电流，故D错误。故选B。3．阻值的电阻接到一交流电源上，其图像如图所示，周期为2s，则电阻两端电压的有效值为（）A．24V B． C．30V D．【答案】B【详解】根据电流的热效应计算电流的有效值，有解得电流的有效值则电阻两端电压的有效值为故选B。4.如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R，下列判断正确的是（）A．电压表的读数为B．当线圈由图示位置转过60°时通过电阻R的电荷量为C．当线圈由图示位置转过60°时的电流为D．一个周期内电阻R所产生的焦耳热为【答案】D【详解】A．线圈产生的电动势有效值为故电压表的读数为，故A错误；B．根据，联立解得故线圈由图示位置转过时通过电阻R的电荷量为，故B错误；C．电流表测电流有效值，故读数为，故C错误；D．一个周期内电阻R所产生的焦耳热为联立解得，故D正确。故选D。二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对而不全的得3分，错选或不选的得0分)5．图甲是某小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴逆时针方向匀速转动。从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈的内阻为5Ω，外接电阻R的阻值为95Ω。下列说法正确的是（）A．电流表的示数为5AB．在0.02s时通过线圈的磁通量最大C．电阻R消耗的功率为2375WD．线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为【答案】AC【详解】A．电流表测有效值A正确；B．在0.02s时，电流最大（与图甲位置相同，为垂直中性面），磁通量为0，B错误；C．电阻R消耗的功率为C正确；D．线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，因为则通过电阻R的电荷量为D错误。故选AC。6．如图所示为某风力发电机发电后电能输送的简易模型，假设风力发电输送的功率恒定不变，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且图中已经标出了各部分的电流、电压和线圈匝数，输电线的总电阻为，则下列关系式正确的是（）A． B．C．输电线上损失的功率为 D．输电线上损失的功率为【答案】AC【详解】A．由理想变压器的原、副线圈的电压与匝数成正比关系，可得，A正确；B．由理想变压器的原、副线圈的电流与匝数关系可得，B错误；CD．由电功率公式，可得输电线上损失的功率是，C正确，D错误。故选AC。7如图所示为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的电动势随时间变化的规律为e=10sin10πt（V），已知整个电路的总电阻为10，下列说法正确的是（）A．磁铁的转速为5r/sB．线圈中感应电动势的有效值为10VC．风速加倍，电路的总功率也加倍D．磁铁转动一周，电路中产生的焦耳热为1J【答案】AD【详解】A．磁铁的转速为，选项A正确；B．线圈中感应电动势的有效值为，选项B错误；C．电路的总功率可知风速加倍，电路的总功率变为原来的4倍，选项C错误；D．磁铁转动一周，电路中产生的焦耳热为，选项D正确。故选AD。8．某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器减少时，图中各电表的示数变化情况是（）A．A1增大，V2不变 B．A1减小，V2不变C．A2减小，V3增大 D．A2增大，V3减小【答案】BC【详解】不考虑变压器的输入电压随负载变化，则原线圈输入电压不变，根据可知，副线圈输出电压不变，即V2不变；当住户使用的用电器减少时，相当于用户电阻增大，可知副线圈总电阻增大，根据欧姆定律可知，副线圈电流减小，即A2减小；根据可知，原线圈电流减小，即A1减小；由于通过输电线电阻的电流减小，输电线电阻两端电压减小，所以用户两端电压增大，即V3增大。故选BC。第Ⅱ卷(非选择题，共60分)三、填空题(本题共3小题，共9分)9．(3分)如图所示，边长为L、绕线N匝、总电阻为r的正方形线圈abcd处于磁感应强度为B、水平向右的匀强磁场中，线圈以角速度绕轴匀速转动，外接电阻值为R，则图示位置线圈处于的位置（选填“中性面”或“与中性面垂直”），在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻R的电荷量。【答案】与中性面垂直【详解】[1]图示位置，过程线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，线圈处于与中性面垂直的位置；[2]在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻R的电荷量为10．(3分)匝矩形线圈在匀强磁场中绕其垂直于磁场的一边匀速转动，产生的瞬时电动势与时间的关系图像如图所示（和为已知量）。则线圈转动一个周期电流方向改变次，磁通量变化率的最大值，穿过线圈的磁通量最大值。【答案】【详解】[1]由图像可知线圈每过一次中性面，电流方向改变一次，所以线圈转动一个周期电流方向改变两次。[2]由法拉第电磁感应定律得[3]由得11.(3分)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为5：1，原线圈接入一电压为的交流电源，副线圈接一个R=11Ω的负载电阻，若则：(1)副线圈中电压表的读数为V；(2)原线圈中电流表的读数为A；(3)原线圈中的输入功率为W。【答案】(1)44(2)0.8(3)176【详解】（1）由题意，原线圈电压副线圈中电压表的读数即为副线圈电压（2）副线圈电流为原线圈中电流表的读数即为原线圈电流（3）原线圈中的输入功率为四、实验题(本题共2小题，共12分)12.(6分)小厦用可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，可拆变压器零部件如图甲所示。(1)关于该实验，以下说法正确的是（）A．为减小涡流影响，变压器铁芯由彼此绝缘的硅钢片叠成B．实验中需要用到的电表为直流电压表C．绕制原、副线圈的导线粗细应相同D．实验中所听到轻微的“嗡嗡”声是电流在铁芯中流动的声音(2)将学生电源输出电压调到4V，使用可拆变压器原线圈上的“0”和“4”两个接线柱，要求输出电压为8V左右，在图乙中完成实物连线。(3)某同学做实验时，输入端电压为8V，可拆变压器及原、副线圈接线情况如图丙所示，其中原线圈所连接接线柱为“0”“4”，副线圈所连接接线柱为“0”“2”，则副线圈所接电压表读数最有可能为（）A．15.8V B．7.8V C．3.8V D．1.8V【答案】(1)A(2)(3)D【详解】（1）A．为减小涡流影响，变压器铁芯由彼此绝缘的硅钢片叠成，选项A正确；B．实验中需要用到的电表为交流电压表，选项B错误；C．变压器原线圈电压高，通过的电流小，应该用较细的线圈绕制，副线圈电压低，通过的电流大，应该用较粗的线圈绕制，故C错误；D．实验中所听到轻微的“嗡嗡”声是交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声，故D错误。故选A。（2）将低压交流电源、开关与变压器原线圈组成闭合回路；将电压表分别接在变压器原副线圈两端，如图所示（3）根据理想变压器电压与匝数比的关系，变压器副线圈两端电压而图丙中两线圈的铁芯之间没有连接横梁的铁芯，则磁损较大，故副线圈电压要小于4V，且相差较大，故ABC错误，D正确。故选D。13.(8分)“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。(1)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是。A．演绎法 B．等效替代法C．控制变量法 D．理想实验法(2)在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“14”两个接线柱之间（接入匝数为1400匝），用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱（接入匝数为400匝）之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为。A．0.86V B．9.0V C．10.5V D．11.5V(3)图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R₀可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n₁、n₂，在交流电源的电压有效值U₀不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当=时，R获得的功率最大。【答案】(1)C(2)D(3)【详解】（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。故选C。（2）若为理想变压器，根据可知原线圈电压为V考虑到实际变压器有铜损和铁损等因素，则实际输入电压大于10.5V。故选D。（3）变压器等效电阻将看作电源内阻，可知当时R获得的功率最大，即可得五、计算题(本题共3小题，共39分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)14．(11分)一个边长L=10cm的正方形线圈，匝数N=200匝，线圈电阻r=1.0Ω。现让线圈在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动，角速度ω=50rad/s。外电路电阻R=9.0Ω，两电表均为理想电表，如图所示。求线圈转动过程中(1)通过线圈磁通量的最大值；(2)感应电动势的最大值Em；(3)电流表读数I和电压表读数U。【答案】(1)(2)(3)，【详解】（1）当线圈平面与磁感线垂直时磁通量最大，最大值代入数据得（2）感应电动势的最大值代入数据得（3）感应电动势的有效值由闭合电路欧姆