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专题十九 《交变电流》信息优化卷（基础A）
----备战2024 年高考物理一轮复习单元信息优化AB 卷
（原卷版）
（考试时间90 分钟 试卷满分100 分）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
2．测试范围：人教版（2019） 选择性必修第二册 第三章《交变电流》
第 Ⅰ 卷（选择题）
一、选择题：本题共12 小题，每小题4 分，共48 分。在每小题给出的四个选项中，第1~8 题只有一项符
合题目要求，第9~12 题有多项符合题目要求。全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，有选错或不
答的得0 分。
1．以下四种情景中产生正弦交变电流的是（ ）
A．图甲中矩形线圈绕与匀强磁场方向垂直的中心轴
沿顺时针方向转动
B．图乙中矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈按图示方向绕轴线
匀速转动
C．图丙中圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈
，铁芯绕轴线以角速度
转动
D．图丁中矩形线圈绕与匀强磁场方向平行的中心轴
转动
2．科技小组在探究交变电流的产生及变化规律时，将电流计（0 刻度在正中央）与一个保护电阻R0串联
后，接到交流发电机模型的两个输出端，如图所示。发电机模型线圈匝数可调。转动手柄使线圈在磁场中
匀速转动，观察电流计指针的偏转情况，下列叙述与观察结果相符的是（ ）
A．电流计指针总是左、右摆动
B．当转速很小时，电流计指针左、右摆动
C．当转速很大时，电流计指示的为交变电流的有效值
1
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D．当线圈匝数少时，电流计指针左、右摆动，当线圈匝数多时，电流计指针指向某一侧不为零的定值
3．如图，是某学校物理实验室中的交流发电机，皮带连接大轮和小轮，小轮通过转轴与线圈固定在一
起，转动大轮的手柄，可以实现线圈与小轮同频率转动，已知大轮半径是小轮半径的
倍，线圈的面积为
S，匝数为
，在一次实验过程中，以角速度
摇动手柄，可以产生正弦式交变电流，若产生的感应电动
势的有效值为
，则穿过线圈的磁通量的最大值为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．如图为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入甲、乙两个
互感器，两互感器原、副线圈的匝数比分别为100：1 和1：10.互感器中，电压表的示数为220V，电流表
的示数为4A，输电线路总电阻r=20Ω，则下列说法正确的是（ ）
A．甲是电流互感器，乙是电压互感器
B．输电线路上损耗的功率为32kW
C．用户得到的电功率为858kW
D．若用户用电设备增多，则升压变压器输出电压U2和降压变压器输入电压U3均变大
5．高铁线因接触网覆冰无法保证电力机车正常供电，现设想用短路电流熔冰，就是将两条输电线终点站
的两端直接连起来，为提升熔冰效率，将变电站输出电压恒为
的正弦交流电经过一段较长的导线输送到
始发站后先用理想升压变压器升压，然后接入始发站导线的两端，电路图如图所示。已知两站间输电线的
总电阻为
，变电站到始发站导线的总电阻
，升压变压器原、副线圈的匝数比为1 1000
∶
，则输电线
熔冰的热功率为（ ）
2
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A．
B．
C．
D．
6．近十年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家
电设备和灯光照明等方面，如图甲所示。环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可
视为理想变压器。原线圈匝数
匝，副线圈接一个“
”的照明电灯，示意图如图乙所
示，图中电压表与电流表均为理想交流电表。原线圈接交流电源，原线圈两端的电压随时间变化的关系图
像如图丙所示，最大值
，最大值始终保持不变，照明电灯恰好正常发光。则（ ）
A．原线圈两端电压的有效值和
的电压瞬时值相等
B．若电压表为非理想电表，电压表的读数会变小
C．照明电灯正常发光时，电流表的读数为
D．在
时刻，电压表的示数为零
7．水电是清洁能源，发展水电对我国实现碳达峰和碳中和有着重要的意义。某水电站输出的功率恒为P，
第一次直接通过输电线向用户供电时，用户得到的功率为
，第二次利用如图所示的理想升压变压器
和
理想降压变压器
向用户供电时，用户得到的功率为
，两次输电过程中输电线电阻和用户电压均相同，
则
的值为（ ）
A．
B．
C．
D．
8．随着生活中的电子设备越来越多，在不知不觉中各种“理不清”的充电线给我们带来了困扰。无线充
电的引入，让手机、智能手表和电动牙刷等设备摆脱了“充电线”的牵制，如图1 所示，某智能手表正准
3
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备进行无线充电，当送电线圈接入如图3 所示的交流电源后，送电线圈接有电阻R1，受电线圈接有电阻R2
＝4Ω，送电线圈和受电线圈的匝数比n1：n2＝5：1，此时智能手表处于“超级充电”模式，其两端的电压
为20V，充电装置线圈可视为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．送电线圈两端电压为220V
B．送电线圈所接电阻R1＝20Ω
C．此充电器在“超级快充”模式下，耗电功率为200W
D．受电线圈中的感应电流的磁场总是与供电线圈中电流的磁场方向相反
9．某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，变压器A 处是用火线和零线双线平行绕制成线圈，然后接
到用电器。B 处有一个输出线圈，一旦B 处线圈中有电流，经放大后便能推动继电器吸引开关K 从而切断
家庭电路。如果甲、乙、丙三人分别按图示方式接触电线的裸露部分，甲、乙二人站在干燥的木凳上，则
下列说法不正确的是（ ）
A．甲会发生触电事故，继电器不会切断电路
B．乙会发生触电事故，继电器会切断电路
C．丙会发生触电事故，继电器会切断电路
D．当用电器出现短路时，继电器会切断电路
10．制动能量回收是现代电动汽车以及混合动力汽车重要技术之一。汽车正常行驶时，电池组给直流电机
供电，电机带动汽车行驶；当电动汽车减速和制动时，电路切换，断开电池组，车轮由于惯性转动，通过
调节装置带动电动机的线圈反转，直流电动机就成了直流发电机，所产生的电流通过功率变化器接入蓄电
池，即为能量回馈，达到节省能源的目的（其原理可简化为右图所示，汽车正常行驶时双刀双掷开关拨向
左边，汽车减速和制动时双刀双掷开关拨向右边）。则以下说法正确的是（ ）
4
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A．汽车正常行驶时，若线圈中电流恒定，线圈中ab 和cd 部分的导线在线圈转至任意位置时所受的安
培力大小不变
B．汽车减速和制动时，若线圈转速恒定，线圈中ab 和cd 部分的导线在线圈转至任意位置时产生的感
应电动势的大小不变
C．汽车减速和制动时，由于线圈输出的是直流电，故不能直接接在变压器上进行变压
D．汽车减速和制动时，线圈在磁场中运动除了能产生电能，还有助于制动
11．一自耦变压器如图所示，线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，C、D 之间加上输入电压，当滑动触头P
转动时，改变了副线圈匝数，从而调节输出电压。图中A 为交流电流表，V 为交流电压表，
、
为定值
电阻，
为滑动变阻器，C、D 之间接入恒压交流电源，变压器可视为理想变压器，则（ ）
A．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动时，电压表读数变大
B．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动时，电流表读数变大
C．仅将变压器的滑动触头P 逆时针转动时，M、N 之间的电压变大
D．仅将变压器的滑动触头P 顺时针转动时，变压器的输出功率变大
12．图是一种振动式发电机的截面图，半径
、匝数
的线圈位于辐射状分布的磁场中，磁场
的磁感线沿半径方向均匀分布，线圈所在位置的磁感应强度大小均为
。如图，施加外力使线圈沿
轴线做往复运动，线圈运动的速度随时间变化的规律如图中正弦曲线所示。发电机通过灯泡L 后接入理想
变压器，对图中电路供电，三个完全相同的小灯泡均正常发光，灯泡的阻值
，电压表为理想电压
表，线圈及导线电阻均不计。下列说法正确的是（ ）
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A．发电机产生电动势的最大值为
B．变压器原、副线圈的匝数之比为
C．每个小灯泡正常发光时的功率为2W
D．
时电压表的示数为
第Ⅱ卷（非选择题）
二、实验题
13．（10 分）在“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验中
（1）实验中，为了人体安全，电源的交流电压不要超过( )
A．
B．
C．
D．
（2）下列器材中，本实验需要用到的是( )
A．
B．
C．
D．
（3）如图所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平
行于( )
A．平面
B．平面
C．平面
D．平面
（4）若有一台铭牌模糊的可拆卸式变压器，该变压器可近似看作理想变压器。某同学欲测量它的初级、
6
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次级线圈匝数：先在上端铁轭（闭合铁芯中不套绕组只起磁路作用的部分）处紧密缠绕100 匝漆包细铜
线，并将细铜线两端与理想交流电压表接成闭合回路。然后在次级线圈两端的接线柱上输入
低压交流
电压，理想交流电压表示数为
，则次级线圈的匝数为 匝。
（5）某同学组装变压器时，由于疏忽，上端铁轭漏装。实验时，若变压器左右两侧线圈分别选用匝数
匝和
匝进行实验，一侧线圈与交流低压电源相连，另一侧线圈与理想交流电压表接成闭
合回路，实验数据如下表（左侧线圈电压
可能是交流低压电源显示的供电电压，也可能是交流电压表
测量的电压；右侧线圈电压
同样如此）：
2.00
4.00
6.00
8.00
2.90
5.60
8.38
11.14
根据实验数据可判断 侧（选填“左”或“右”）线圈与交流低压电源相连。
二、计算题
14．（10 分）矩形线圈abcd 在磁感应强度大小为
的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，轴OO′与线圈
平面共面且与磁场方向垂直，线圈两端分别通过电刷与外电阻相连，电阻两端并联一理想电压表。矩形线
圈匝数为N=100 匝，面积为
，其中ab 边长为L=0.1m，线圈总电阻为r=2Ω，外电路电阻为
R=6Ω，线圈的转速为n=4r/s。如图所示，某时刻线圈平面刚好转到与磁场方向垂直的位置。
（1）求外电路中电压表的示数；
（2）从此时刻开始计时，写出线圈中感应电流瞬时值的表达式；
（3）从此时刻开始计时，经
时，线圈ab 边所受安培力大小？此过程中通过电阻R 的电荷量是多
少？（计算结果可以保留π 和根号）
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15．（10 分）在空间中足够大的范围内存在匀强磁场，磁感应强度为
，置于其中的闭合矩形线圈
，
边与磁场平行，
边与磁场垂直，如图甲所示。线圈匝数为
、总电阻为
、边长
、
。线圈既可绕
边转动，也可绕
边转动，如图甲、乙所示。若转动角速度都为
，求：
（1）绕
边转动至图甲所示位置时，线圈中感应电流的大小和方向；
（2）由图甲所示位置转过90°这段时间内，线圈中平均感应电动势的大小；
（3）绕
边如图乙所示转动时，
、
两点之间的电压
；
（4）两种情况下线圈产生的热功率各为多少。
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16．（10 分）2021 年7 月20 日，世界首套时速600 公里高速磁浮交通系统在青岛亮相，这是当前速度最
快的地面交通工具，如图甲所示。超导磁悬浮列车是通过周期性变换磁极方向而获得推进动力。其原理如
下：固定在列车下端的矩形金属框随车平移，金属框与轨道平行的一边长为d。轨道区域内存在垂直于金
属框平面磁场，如图乙所示磁感应强度随到MN 边界的距离大小而按图丙所呈现的正弦规律变化，其最大
值为
。磁场以速度
、列车以速度
沿相同的方向匀速行驶，且
，从而产生感应电流，金属线框
受到的安培力即为列车行驶的驱动力。设金属框电阻为R，轨道宽为l，求：
（1）线框在运动过程中产生的感应电动势最大值；
（2）如图丙所示，
时刻线框左右两边恰好和磁场I 两边界重合，写出线框中感应电流随时间变化的表
达式；
（3）从
时刻起列车匀速行驶s 距离的过程中，矩形金属线框产生的焦耳热。
17．（12 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N=100 匝，面
S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度
，匀强磁场的磁感应强度
，输电导线的总电阻为
R=10Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4=10:1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。
发电机线圈电阻r 不可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率
；
（2）升压变压器副线圈两端电压U2；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2=1:8，交流发电机线圈电阻r 上消耗的热功率P。
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