人教版（2019）高中物理选择性必修二单元测试卷（三）（学生+教师）

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人教版（2019）高中物理选择性必修二单元测试卷（三） （时间：75分钟 满分：100分） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分。） 1．（11-12高三·福建·阶段练习）下图中不属于交变电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】ABC．大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，则A、B、C三项都是交变电流，故A、B、C正确，不符合题意； D．图像中电流的方向不变，不是交变电流，故D错误，符合题意。 故选D。 2．（24-25高二下·全国·课前预习）某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图像如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．交变电流的频率为 B．交变电流的瞬时值表达式为 C．在时，穿过交流发电机线圈的磁通量为零 D．1s末线圈平面与磁感线垂直，感应电流最大 【答案】C 【详解】A．根据图示可知，该交变电流的周期为 则频率为，故A错误； B．交变电流的瞬时值表达式为，故B错误； C．根据图示可知，在时，感应电流达到最大值，则此时穿过交流发电机线圈的磁通量为零，故C正确； D．交由于变电流的周期为0.02s，由于1s=50T 则1s末线圈平面与磁感线平行，感应电流最大，故D错误。 故选C。 3．（22-23高二下·重庆沙坪坝·月考）手摇发电机如图甲所示，可以简化为图乙。矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴、以角速度匀速转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，如图乙所示，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过的过程中，下面说法正确的是（　　） A．电压表V的示数为 B．线圈转过的过程平均感应电动势为 C．电路中产生的焦耳热为 D．从线圈平行于磁场方向位置开始计时，通过线圈中感应电流的瞬时值表达式为 【答案】C 【详解】A．线圈产生的电动势最大值为 电动势有效值为 则电压表V的示数为 故A错误； B．线圈转过的过程平均感应电动势为 故B错误； C．电路中产生的焦耳热为 故C正确； D．从线圈平行于磁场方向位置开始计时，通过线圈中感应电流的瞬时值表达式为 故D错误。 故选C。 4．（10-11高三·河南洛阳·期中）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为，原线圈两端的交变电压为，氖泡在两端电压达到时开始发光，下列说法中正确的有（    ） A．开关接通后，氖泡的发光频率为 B．开关接通后，电压表的示数为 C．开关断开后，电压表的示数变大 D．开关断开后，变压器的输出功率不变 【答案】B 【详解】A．原线圈的输入电压有效值为，交变电压的频率为 所以副线圈的电压为 一个周期内电压有两次等于，因为氖泡在两端电压达到时开始发光，所以一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为，故A错误； B．根据原、副线圈电压比等于匝数比可知，副线圈两端的电压为 电压表的示数为电压有效值，即电压表的示数为，故B正确； C．开关断开前后，原线圈的输入电压不变，变压器原、副线圈的匝数比不变，故副线圈的输出电压不变，电压表示数不变，故C错误； D．开关断开后，电路消耗的功率减小，输出功率减小，决定了输入功率也减小，故D错误。 故选B。 5．（22-23高一上·四川广安·开学考试）人工心脏泵能短时间代替心脏工作，其结构如图所示。线圈AB固定在活塞的柄上，泵室通过单向阀门与血管相通。阀门S1只能向泵室外侧开启；阀门S2只能向泵室内侧开启。关于人工心脏泵，下列说法正确的是（　　） A．电流从线圈A端流入时，血液流入泵室 B．电流从A端流入时，活塞向右移动 C．线圈AB中应通入大小方向都不变的直流电 D．人工心脏泵跳动的频率由线圈中电流的大小决定 【答案】A 【详解】AB．电流从线圈A端流入过程中，根据安培定则，螺线管左端为S极，此时异名磁极相互吸引，活塞左移，S1关闭，S2打开，血液从S2流入，故A正确，B错误； C．线圈AB中若通入直流电，根据图结合题意可知，活塞只能向一个方向移动，不能完成泵血任务，因此要使该装置能维持人体血液循环，线圈中所接电源应为交流电，故C错误； D．图中的线圈移动快慢与交流电的频率有关，与电流大小无关，故D错误。 故选A。 6．（24-25高三上·湖北武汉·月考）如图所示，三角形金属线框置于匀强磁场中，绕固定轴匀速转动，当线框平面与磁场方向垂直时，下列说法正确的是（　　） A．穿过线框的磁通量为0 B．线框中的感应电流为0 C．线框中的感应电动势最大 D．线框所受安培力最大 【答案】B 【详解】ABC．当线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框的磁通量最大，不为0，穿过线框的磁通量变化率为0，根据法拉第电磁感应定律可知线框中的感应电动势最小，为0，线框中的感应电流为0，故AC错误，B正确； D．线框中的感应电流为0，线框不受安培力的作用，故D错误。 故选B。 7．（23-24高三上·江苏南通·开学考试）纸面内有一边长如图所示的单匝“凹”字形金属线框组成闭合回路，置于垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框绕ab轴做角速度为ω的匀速圆周运动。则从图示位置（　　）        A．转动45°时电流瞬时值等于回路中电流的有效值 B．转动60°时回路中的电流为逆时针方向 C．转动180°的过程中通过导线截面的电荷量为零 D．转动360°的过程中感应电动势的最大值为3BL2ω 【答案】D 【详解】A．电流瞬时值的表达式 当转动45°时电流瞬时值为 由于只有半个周期内有正弦式电流，故电流的有效值 所以转动45°时电流瞬时值不等于回路中电流的有效值，故A错误； B．转动60°时回路中的磁通量在减少，所以感应电流为顺时针方向，故B错误； C．转动180°的过程中通过导线截面的电荷量为 故C错误； D．转动360°的过程中感应电动势的最大值为 故D正确。 故选D。 二、多选题（本题共3小题，每小题5分，部分选对得3分，有选错的得0分，共15分。） 8．（2025·海南·高考真题）如图所示，理想变压器接在交流电上，此时电压表读数为，电流表读数为，电表皆为理想电表，则（    ） A．输入电压有效值为 B．原线圈输入电流为 C．滑动变阻器向下滑动，电压表读数减小 D．滑动变阻器向上滑动，电流表读数增大 【答案】AD 【详解】A．根据题干信息可知输入电压的最大值 输入电压有效值为，故A正确； B．理想变压器原副线圈电压比 电流比 其中， 可得，故B错误； C．原线圈输入电压不变，匝数比不变，根据，副线圈两端的电压不变，即电压表读数不变，C错误； D．滑动变阻器向上滑动，滑动变阻器接入的阻值减小，副线圈电压不变，根据可知电流增大，即电流表读数增大，D正确。 故选AD。 9．（23-24高二下·全国·课后作业）在变电站里，常用电压互感器或电流互感器监测电网上的高电压或强电流。如图所示为某互感器的示意图，上、下线圈的匝数分别为n1、n2，火线和零线之间的电压为U，火线中的电流为I。若将该互感器视为理想变压器，则下列说法正确的是（　　） A．该互感器为电流互感器 B．该互感器为电压互感器 C．流过电表的电流为I D．电表两端的电压为U 【答案】AC 【详解】ABD．原线圈串联在输电线路上，测量的是输电电流，因此该互感器为电流互感器，故A正确，BD错误； C．火线中的电流为I，根据变流公式，通过电表的电流为，故C正确。 故选AC。 10．（22-23高二下·新疆塔城·期末）如图所示，一理想变压器的原线圈匝数匝，副线圈匝数匝。交流电源的电压，电阻，电压表电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是（　　）    A．副线圈中交变电流的频率为 B．原线圈的输入功率为 C．电流表的示数为 D．电压表的示数为 【答案】CD 【详解】A．由题知该交流电源的电压的峰值为，电压的有效值为 频率为 变压器可以改变交变电压和交变电流的大小，但不改变交变电流的频率，故副线圈中交变电流的频率为，故A错误； BD．根据变压器原、副线圈的电压关系 得 所以电压表的示数为44V。原线圈的输入功率为 故B错误，D正确； C．由欧姆定律得 根据变压器原、副线圈的电流关系 得 故C正确。 故选CD。 三、实验题（本题共16分。） 11．（8分）（23-24高二下·全国·课后作业）为验证变压器线圈两端电压与匝数的关系，将两个线圈套在一闭合的铁芯上，一个线圈与电源的输出端相连，另一个线圈与灯泡相连，如图所示。试回答下列问题： (1)线圈应连到学生电源的 （选填“直流”或“交流”）输出端上。 (2)将与灯泡相连的线圈拆掉部分，其余装置不变，继续实验，灯泡将 （选填“变亮”或“变暗”），这说明灯泡两端的电压 （选填“变大”或“变小”）。 (3)某次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为120和60，测得原线圈两端的电压为，则副线圈两端的电压可能是___________。 A． B． C． 【答案】(1)交流 (2) 变暗 变小 (3)C 【详解】（1）变压器利用电磁感应原理传输电能或电信号，需要采用交流电，所以线圈应连到学生电源的交流输出端上。 （2）[1][2]将与灯泡相连的线圈拆掉部分，其余装置不变，由于 输出电压变小，灯泡两端电压变小，所以灯泡亮度将变暗。 （3）根据理想变压器的电压关系得 解得 因为变压器存在各种损耗，所以副线圈电压应低于4.1V 故选C。 12．（8分）（23-24高二下·全国·课前预习）变压器的原理 （1）构造：如图，变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。与交流电源连接的线圈叫作 ，也叫初级线圈；与负载连接的线圈叫作 ，也叫次级线圈。 （2）原理： 是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的 也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生 ，能够输出电压和电流。 （3）作用：在输入的交流电压一定时，原线圈、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压 ，即变压器的作用是改变交变电流的 。 （4）理想变压器：把没有 的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个 模型。 【答案】 原线圈 副线圈 互感 磁场 感应电动势 不同 电压 能量损失 理想化 【详解】（1）[1][2]与交流电源连接的线圈叫原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈； （2）[3]互感现象是变压器工作的基础； [4][5]原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势； （3）[6][7]在输入的交流电压一定时，原线圈、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压不同，即变压器的作用是改变交变电流的电压； （4）[8][9]把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个理想化模型。 四、解答题（本题共3小题，共41分。） 13．（10分）（22-23高二下·全国·课前预习）如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈的总电阻r＝1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝T，线圈以角速度ω＝100π rad/s匀速转动。 （1）若线圈经过图示位置（线圈平面与磁感线垂直）时开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式。 （2）写出交变电流的瞬时值表达式。 【答案】（1）e＝500sin 100πt(V)；（2）i＝50sin 100πt(A) 【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值 Em＝NBSω＝100××0.05×100π V＝500 V 线圈中感应电动势瞬时值 e＝Emsin ωt 所以感应电动势瞬时值表达式为 e＝500sin100πt(V) （2）交变电流的最大值 ＝50 A 所以交变电流的瞬时值表达式为 i＝50sin 100πt(A) 14．（13分）（23-24高二下·全国·课后作业）如图甲所示，一个电阻为R的金属圆环放在磁场中，磁场与圆环所在的平面垂直，穿过圆环的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，图中的最大磁通量和变化的周期T都是已知量。求： （1）在一个周期T内金属环中产生的热量； （2）交变电流的有效值； （3）在一个周期T内通过金属环某一横截面的电荷量。 【答案】（1）；（2）；（3）0 【详解】（1）0～时间内，感应电动势为 感应电流为 ～时间内，感应电动势、感应电流大小同0～内的相同，～及～T时间内感应电动势、感应电流为0，则一个周期内产生的热量为 （2）由有效值的定义有 可得交变电流的有效值为 （3）通过金属环某一横截面的电荷量为 由于一个周期T内穿过金属环的磁通量变化，通过金属环某一横截面的电荷量也为0。 15．（18分）（22-23高二下·四川内江·期中）图甲所示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按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数N=100匝，电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，阻值，与R并联的交流电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化。（取）求： （1）甲图中从图示位置开始计时，交流发电机产生的电动势的瞬时值表达式； （2）电路中交流电压表的示数； （3）从图示位置转过，通过线圈的电荷量q和电阻R产生的焦耳热Q。 【答案】（1）；（2）（3）0.1C，12.56J 【详解】（1）由图线可知Wb， 因为，所以 交流发电机产生的电动势的最大值 交流发电机产生的电动势的瞬时值表达式 （2）电动势的有效值 由闭合电路欧姆定律得，电路中电流的有效值为 A 交流电压表的示数为 （3）从图示位置转过，磁通量变化量为 通过线圈的电荷量 根据焦耳定律可得