《创新课堂》第三章 交变电流 章末综合检测（三）　交变电流 课件 高中物理选择性必修第二册（人教版）

(共39张PPT)
章末综合检测（三）　交变电流
（满分：100分）
一、单项选择题（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，只有一项是符合题目要求的）
1. （2025·广东佛山期中）如图是一款高空风车及其发电模块原理简图，该装置利用充气球将发电机带上高空，通过发电机发电将电能传输到地面，可为救灾场所临时供电。在发电期间，发电机线圈ab在某一时刻转至图示位置。则下列说法正确的是（　　）
A. 高空风车发电的工作原理是电流的磁效应
B. 无论风力多大，线圈ab产生的交流电的频
率不变
C. 该时刻线圈磁通量为零，感应电动势也为零
D. 该时刻线圈b端电势高于a端电势
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解析：　高空风车发电的工作原理是电磁感应，故A错误；风力越大，风
车转动的越快，线圈ab产生的交流电的频率越大，故B错误；由图可知，
该时刻线圈平面与磁场平行，线圈磁通量为零，感应电动势最大，故C错
误；根据题意，由右手定则可知，该时刻线圈中的电流由a→b，则线圈b
端电势高于a端电势，故D正确。
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2. （2025·陕西西安期中）图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断
按压手柄时，其内置发电机会产生如图乙所示的交变电流，已知与其串联
的白炽灯泡额定电压为9 V、阻值为18 Ω。若该灯泡恰好正常发光，则该发
电机（　　）
A. 输出电流的最大值为0.5 A
B. 输出电流的有效值为0.5 A
C. 输出的交流电频率为50 Hz
D. 一个周期内输出电流的平均值为0.5 A
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解析：　白炽灯泡额定电压为9 V、阻值为18 Ω，灯泡恰好正常发光，则
输出电流的有效值为I＝＝ A＝0.5 A，图中电流为正弦式交变电流，则
输出电流的最大值为Im＝I＝ A，故A错误，B正确；根据图乙可知，
周期为0.2 s，则频率为f＝＝5 Hz，故C错误；在一个周期内穿过线圈的
磁通量的变化为零，所以由法拉第电磁感应定律可知，一个周期内的平均
电动势为零，则平均电流也等于零，故D错误。
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3. （2024·湖北高考5题）在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的
电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭
合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为（　　）
A. 2∶1 B. 1∶1
C. 1∶2 D. 1∶4
√
解析：　分析电路特点可知，在接入正弦式交流电的一个周期内，有半
个周期只给L1供电，另半个周期只给L2供电，L1两端电压的有效值与L2两
端电压的有效值相等，又R1∶R2＝2∶1，则根据P＝可知，灯泡L1、L2的
电功率之比P1∶P2＝1∶2，C正确。
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4. （2025·江苏南京月考）如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转
动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流
电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是
（　　）
A. 在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B. 线圈先后两次转速之比为2∶3
C. 交流电a的瞬时值表达式为u＝10sin 10πt（V）
D. 交流电b的最大值为 V
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解析：　由题图可知，t＝0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量
都是最大，故A错误；由图像可知交流电a与交流电b的周期之比为
2∶3，转速与周期成反比，故线圈先后两次转速之比为3∶2，故B错
误；由图像可知，交流电a的最大值为10 V，角速度为ω＝＝5π
rad/s，所以交流电a的瞬时值表达式为u＝10sin 5πt（V），故C错误；
交流电电压的最大值为Um＝NBSω，线圈先后两次转速之比为3∶2，
则交流电a与交流电b电压的最大值之比为3∶2，故交流电b电压的最大
值为Ubm＝Uam＝ V，故D正确。
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5. （2025·河北保定期末）如图所示，一台理想变压器原、副线圈匝数之
比n1∶n2＝19∶4。原线圈接在电压u＝380sin 100πt的交流电源上，
副线圈接R＝20 Ω的电阻。图中电表均为理想电表，下列说法正确的是
（　　）
A. 电压表的示数为40 V
B. 电流表的示数为19 A
C. 变压器的输入功率为320 W
D. 变压器的输出功率为100 W
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解析：　原线圈两端电压的有效值U1＝380 V， 由＝可知电压表示数
为U示＝U2＝80 V，A错误；根据部分电路欧姆定律可知，通过副线圈的电
流I2＝＝4 A，设通过原线圈的电流为I1，根据＝，得I1＝ A，所以
电流表示数为I示＝I1＝ A，B错误；电阻R的功率为P＝R＝320 W，变
压器的输入功率、输出功率相等，均为P＝320 W，C正确，D错误。
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6. （2025·河南名校联考）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为
3∶1，当输入电压U＝12 V时，额定电压为3 V的灯泡L2正常发光，此时灯
泡L1也刚好正常发光。下列说法正确的是（　　）
A. L1的额定电压是3 V
B. L1的额定电压是9 V
C. L1 的额定功率是L2的3倍
D. L1的额定功率是L2的9倍
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解析：　设原线圈、副线圈电流为I1、I2，匝数为n1、n2，设灯泡
L1、灯泡L2的额定电压分别为U1、U2，由题意得U2＝3 V，则有＝
＝，代入题中数据，解得U1＝3 V，故A正确，B错误；设L1 、L2
的额定功率分别为P1＝U1I1、P2＝U2I2，故＝，又因为U1、U2均
为3 V，故可得＝，又因为＝，联立可得＝＝＝，整理可
得P2＝3P1，故C、D错误。
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7. （2025·广东汕头期末）图1为某款手机充电器的铭牌信息，家庭电路两端电压随时间变化的关系如图2所示，手机充电器工作时，可近似看成一理想变压器，下列说法正确的是（　　）
A. 该充电器的最大输出功率为1 440 W
B. 该充电器在家庭电路中以最大功率
使用时，原、副线圈的匝数之比为
1∶20
C. 该充电器原、副线圈中均以最小电压正常工作时，原线圈中的电流有效
值为40 A
D. 家庭电路中偶尔会有瞬时的脉冲电压，该充电器允许的脉冲电压峰值
约为339 V
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解析：　该充电器的最大输出功率为Pm＝11 V×6 A＝66 W，选项A错
误；该充电器在家庭电路中以最大功率使用时副线圈电压为11 V，原、副
线圈的匝数之比为＝＝，选项B错误；该充电器原、副线圈中均以
最小电压正常工作时，即原线圈电压100 V，副线圈电压为5 V，电流为2
A，则U1I1＝U2I2，可得原线圈中的电流有效值为I1＝0.1 A，选项C错误；
充电器输入最大电压有效值为240 V的交流电，对应峰值为240
V≈339.4 V，故D正确。
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二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得2
分，有选错的得0分）
8. （2024·新课标卷20题）电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换
成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生
电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。
将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过
90°时，线圈中（　　）
A. 电流最小 B. 电流最大
C. 电流方向由P指向Q D. 电流方向由Q指向P
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解析： 　磁极顺时针匀速转动相当于线圈逆时针匀速转动，线圈从中性
面位置开始转动，磁极转过90°时即线圈逆时针转过90°时，穿过线圈的
磁通量为0，磁通量的变化率最大，线圈中感应电流最大，A错误，B正
确；磁极转过90°时相当于题图示中PQ向下切割磁感线，由右手定则可知
线圈中电流方向由Q指向P，C错误，D正确。
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9. （2025·河北邯郸期末）变压器被誉为“电魔术师”，在生产和生活中
有着重要的作用。从家里的电视机、电风扇，到大街上的路灯、广告牌，
都有变压器的身影。如图所示是实验小组研究的一种家用台灯的原理图，
理想自耦变压器的a、b间接入e＝220sin 100πt的交变电流，交流电流
表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A. R的滑片不动，滑片P位于线圈中点时，电流表A1与
A2示数之比为2∶1
B. R的滑片不动，滑片P上移时灯泡变亮，两电流表示数均变大
C. 滑片P不动，R的滑片右移时，电流表A1示数变小，电流表A2示数变小
D. 滑片P不动，R的滑片右移时，灯泡变暗，灯泡消耗的电功率变大
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解析： 　根据题意，R的滑片不动，滑片P位于线圈中点时，原、副线
圈匝数比为＝，根据理想变压器的电流与匝数比关系有＝＝，可知
电流表A1与A2示数之比为1∶2，故A错误；R的滑片不动，滑片P上移时，
副线圈两端电压变大，副线圈的总电阻不变，则电流表A2示数变大，灯泡
变亮，总功率增大，输入电压不变，则电流表A1示数变大，故B正确；滑
片P不动，R的滑片右移时，接入电路的电阻变大，副线圈两端电压不变，
电流表A2示数变小，电流表A1示数变小，灯泡变暗，灯泡消耗的电功率变
小，故C正确，D错误。
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10. （2025·四川绵阳期末）近20年来福建电网实现电网结构、电压等级、电力技术“三大跨越”。如图所示是远距离输电示意图，现将输送电压U2由220 kV升级为1 000 kV，输送的总电功率变为原来的2倍，保持发电机输出电压U1及用户得到的电压U4不变，输电线的电阻不变，变压器均为理想变压器，则下列说法正确的是（　　）
A. n2∶n1变为原来的
B. 输电线上的电流I2变为原来的
C. 输电线损失的功率变为原来的
D. 降压变压器原、副线圈匝数比变小
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解析： 　U1不变，U2变为原来的，根据＝，所以变为原来的
，故A正确；根据P送＝U2I2可知，因P送变为原来的2倍，U2变为原来的
，则输电线上的电流I2变为原来的，故B正确；根据P损＝R线，可知P
损变为原来的，故C正确；总功率变大，损失的功率变小，则用户端
功率变大，因用户端电压不变，则I4变大，又I2变小，I2＝I3，则＝变
大，故D错误。
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三、非选择题（本题共5小题，共54分）
11. （6分）（2025·安徽合肥期中）（1）为完成“探究变压器原、副线
圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的器材是 。
A. 有闭合铁芯的原、副线圈 B. 无铁芯的原、副线圈
C. 交流电源 D. 直流电源 E. 多用电表
ACE　
解析： 为完成“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”
的实验，必须要选用的器材是：有闭合铁芯的原、副线圈、交流电源和多
用电表，故选A、C、E。
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（2）关于本实验，下列说法正确的是 。
A. 为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B. 因为使用的电压较低，通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接
C. 实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线
圈匝数对副线圈电压的影响
D. 变压器开始正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
C　
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解析： 为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错
误；虽然使用的电压较低，通电时也不可直接用手接触裸露的导线进行连
接，而且这样操作时，将人体并联到电路中，将导致测量数据不准确，故
B错误；实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探
究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；变压器开始正常工作后，
通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，故D错误。
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（3）某次实验中，用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈实验，测量的数据
如下表所示，下列说法中正确的是 。
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
A. 原线圈的匝数为na，用较粗导线绕制
B. 副线圈的匝数为na，用较细导线绕制
C. 原线圈的匝数为nb，用较细导线绕制
D. 副线圈的匝数为nb，用较粗导线绕制
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解析：由表格数据可知＞＝2，考虑到实验中所用变压器并非理想变压
器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈
的匝数为nb，副线圈的匝数为na；原线圈电压较大，电流较小，所以原线
圈用较细导线绕制，而副线圈电压较小，电流较大，所以副线圈用较粗导
线绕制，故C正确。
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12. （8分）（2025·辽宁大连期末）研究小组在做关于变压器的实验。
（1）可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成的。如图甲所
示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条
使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁
块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均
观察到小灯泡由暗变亮。下列说法正确的
是 。
C　
A. 第二次实验中小灯泡更亮些
B. 用普通铁块和用铁芯横条相比，铁芯横条更容易发热
C. 无论用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流
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解析： 第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替
换铁芯横条后，普通铁块产生的涡流增大了，变压器能量损失增大，灯泡
变暗，故A错误；用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块产生的涡流增
大，更容易发热，故B错误；根据变压器的工作原理可知，无论用普通铁
块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流，故C正确。
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（2）在如图乙所示的电路中，电压为U0的交流电源通过阻值为R0的定值
电阻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。若保持U0不变，将可变电阻R的阻值
减小，则流经原线圈的电流 （填“增大”“减小”或“不
变”）；当可变电阻R的阻值为 （用n1、n2和R0表示）时，可
变电阻R的功率最大。
增大　
R0　
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解析： 把R0作为电源内阻，将原线圈匝数部分等效为电阻Rx，设原、
副线圈电流分别为I1、I2，则根据能量守恒定律Rx＝R，因为＝，
联立解得Rx＝R，根据闭合电路欧姆定律得I1＝＝，
可知电阻R的阻值减小时，原线圈的电流增大；要让可变电阻R的功率最
大，则Rx功率最大，此时电源内阻等于外阻，即R0＝Rx，代入方程Rx＝
R，解得R＝R0。
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13. （12分）如图，一个小型应急交流发电机，内部线圈匝数N＝50匝、边
长L＝20 cm的正方形线圈，总电阻为r＝1.0 Ω。线圈在磁感应强度为B＝
0.1 T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。发电机对一电阻为R
＝9.0 Ω的电灯供电，线路中其他电阻不计，若发电机的转动角速度为ω＝
100 rad/s时，电灯正常发光。求：
（1）交流发电机产生的电动势的最大值；
答案：20 V　
解析：电动势的最大值为
Em＝NBSω＝NBωL2＝20 V。
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（2）电灯正常发光的功率；
答案： 18 W　
解析： 电动势的有效值为E＝＝10 V
电灯正常发光的电流
I＝＝ A＝ A
电灯正常发光的功率P＝I2R＝18 W。
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（3）从图示位置开始，线圈转过30°的过程中，通过电灯的电荷量；
答案：0.01 C
解析： 电荷量q＝Δt＝＝＝0.01 C。
（4）线圈每转动一分钟，外力需做的功。
答案：1 200 J
解析： 整个回路上产生的热量为
Q＝I2（R＋r）t＝1 200 J
由能量守恒定律知，外力需做的功W外＝Q＝1 200 J。
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14. （12分）光伏发电可以有效的解决偏远农村地区用电难的问题，相对
于传统发电，光伏发电系统更为便捷，电池板只需安装在屋顶上，就可直
接将太阳能转化为电能，完全不受供电通道的限制。如图，某户农家将输
出电压U0＝220 V交流电的光伏发电系统接到变压器上，通过副线圈n2、n3
分别向10只标称为“12 V 1.5 A”的灯泡和一台电动机供电，电动机线圈
电阻r＝1.0 Ω，原线圈上所接灯泡L的额定电压UL＝40 V，副线圈n2的匝数
为60匝。电路接通后，各用电器都正
常工作，光伏发电系统的输出功率P0
＝440 W，电压表的示数为36 V，变压
器为理想变压器，求：
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（1）原线圈上所接灯泡L消耗的功率PL；
答案： 80 W　
解析：根据题意，设原线圈上的电流为I1，则有P0＝U0I1，PL＝
I1UL，解得PL＝80 W。
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解析：根据题意，设变压器原线圈匝数为n1，则有＝，解得n1＝
900匝。
（3）电动机输出的机械功率P机。
答案： 155 W
解析：根据题意，设副线圈n3上的电流为I3，则有P0＝PL＋P2＋I3U3，P
机＝I3U3－r，又P2＝10U2I2＝180 W，U3＝36 V，联立解得P机＝155 W。
（2）变压器原线圈的匝数n1；
答案：900　
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15. （16分）（2025·河南郑州期末）某校用一台不计内阻的发电机来提
供照明用电，输电过程如图所示，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶5，
降压变压器原、副线圈匝数比为5∶1，输电线的总电阻为R＝25 Ω，全校
共有33个班，每班有6盏“220 V，40 W”的灯，若要保证全部电灯正常发
光，求：
（1）输电线损失的功率；
答案： 1 296 W　
解析：降压变压器副线圈的电流I4＝×6×33 A＝36 A
降压变压器原线圈的电流I3＝I4＝ A
输电线损失的功率ΔP＝R＝1 296 W。
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（2）升压变压器的输入电压；
答案：256 V　
解析： 降压变压器原线圈的电压U3＝U4＝1 100 V
输电线上损失的电压为ΔU＝I3R＝180 V
升压变压器的输出电压U2＝U3＋ΔU＝1 280 V
升压变压器的输入电压U1＝U2＝256 V。
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解析： 升压变压器原线圈的电流I1＝I2＝I3＝36 A
升压变压器每小时输出的电能与输入的电能相等
W2＝W1＝U1I1t＝3.32×107 J。
（3）升压变压器每小时输出的电能。（结果保留三位有效数字）
答案：3.32×107 J
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