(14)交变电流 电磁振荡与电磁波 传感器-【衡水金卷·先享题】2026年高考物理一轮复习单元检测卷（N）

高三一轮复习单元检测卷/物理 (十四)交变电流电磁振荡与电磁波 传感器 (考试时间75分钟，满分100分) 一、选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有 项是符合题目要求的) 1.航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站，关于电磁波，下列说法正确 的是 A.发射前为使电磁波携带信号需对其进行解调 B.电磁波的传播过程中能量不会损失 C.电磁波在传播时遇到导体，导体中会产生感应电流 D.不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小不等 2.如图所示为一周期为T的理想LC振荡电路，已充电的平行板电容器两极板水平放 置。电路中的开关断开时，两极板间有一带负电的灰尘（图中未画出）恰好静止。若 不计带电灰尘对电路的影响，不考虑灰尘碰到极板后的运动，当电路中的开关闭合以 后，下列说法正确的是 A.在最初的时间内，电流方向为顺时针方向 B.灰尘将在两极板间做往复运动 C.灰尘的加速度方向不可能向上 D.电场能最大时灰尘的加速度一定为零 3.滨州市某高中学生对小区的车辆智能道闸系统感兴趣，与其研究小组制作了智能道 闸模型，简化原理图如图甲所示，预埋在地下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡 电路，当车辆远离地感线圈时，线圈自感系数变小，使得振荡电流频率发生变化，检测 器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送落杆指令。某段时间回路中电容器 两端的-t图像如图乙所示，已知LC振荡电路中电容器的电容为0.4F,下列说法 正确的是 A.在π×10-1s时刻地感线圈中 检测器 车牌识别器 的电流最大 地感线圈一 闸门 B.在0π×101s时间内地感线 圈的磁场能逐渐减小、 tx10-1s) C.没有汽车进入时振荡电路中地 感线圈的自感系数L为0.1H D.4π×10-1~6π×101s内汽车正在地感线圈里 4.如图所示，边长为1m、电阻为0.042的刚性正方形线框abcd放在匀强磁场中，线框 平面与磁场垂直。若线框固定不动，磁感应强度以AB 0.1T/s均匀增· 0 a d △t 大时，线框的发热功率为P;若磁感应强度恒为0.2T,线框以某一角速 度绕其中心轴O0匀速转动时，线框的发热功率为2P,则ab边所受的最·。 大安培力为 。0 A立N B.N 2 C.1N D./2 N 5.如图所示，边长为2L的正三角形αbc区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一边长为 L的菱形单匝金属线框ABCD的底边与bc在同一直线上，∠ABC=60°。使线框水 平向右匀速穿过磁场区域，BC边与磁场边界bc始终共线，以B点刚进入磁场为计时 起点，规定导线框中逆时针方向为感应电流的正方向，则下列图像正确的是 物理第1页（共4页) 衡水金卷·先享题·高三 D 6.某同学研究远距离输电的电路如图所示，、b端接入电压为U。的交流电源，升压变 压器T和降压变压器T,均为理想变压器，且两变压器的匝数比”=”。已知电阻 n2 n3 R、R,的阻值均为R,电阻R的阻值为，R,、R消耗的功率相同，电表均为理想 交流电表，下列说法正确的是 A.升压变压器T1的匝数比为=号 a n22 B电压表的示数为U。 U n 13 C电流表的示数为张 D.若R3断路，电流表的示数将增大 二、选择题（本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 7.如图甲所示为某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为如图乙所示的 正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为1、 2,原线圈中接交流电压表。当变压器副线圈两端的电压的瞬时值大于5000V时， 就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃燃气。下列说法正确的是 A.电压表的示数为5V tuNV B.实现点火的条件是>1000 转 C.变压器原线圈中电压的瞬时值表达 钢针 式为u=5sin10πt(V) 甲 金属板 D.t=0.2s时穿过副线圈的磁通量变化率最大 8.如图所示，理想变压器原线圈接u=100√2sin100πt(V)的交流电，原、副线圈的匝数 比为n1:2=2:5。已知定值电阻r=162、R,=102,R是滑动变阻器，电压表和电 流表均为理想交流电表。下列说法正确的是 A.当滑动变阻器的滑片向下滑动时，电压表的示数增大 B.当R=902时，理想变压器的输出功率最大 n1- n2 C.当=6Ω时，理想变压器的输出功率最大 D.当理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为1A 9.在如图所示的电路中，交流电源的电动势e随时间t变化的规律为e=16√2sin10πt(V), 内阻为0.52，灯泡L1、L2、L3、L4、L5上均标有“3V3W”的字样。若变压器可视为 理想变压器，原线圈的匝数为600匝，6盏灯均正常发光，则下列说法正确的是 A.t=0.2s时理想电压表⊙的示数为零 B.原、副线圈的匝数比为3：1 C.灯泡L。上标有“15V15W”的字样 L☒L4☒L D.整个电路的总功率为30W 10.如图所示为某发电站输电示意图，发电机输出电压恒定，变压器均为理想变压器，在 输电线路的起始端接入甲、乙两个理想互感器，甲、乙两互感器原、副线圈的匝数比 分别为200：1和1：20，降压变压器原、副线圈的匝数比为200：1，电压表的示数为 ·轮复习单元检测卷十四 物理第2页（共4页） 回 220V,电流表的示数为5A,输电线路的总电阻r=20Ω。则下列说法正确的是 A.互感器甲中圈内接入电流表，互感器乙中 圈内接入电压表 B.输电线路上损耗的功率约占输电总功率 升压变压器 降压变压器 的4.5% 互感器 互感器乙 C.用户端的电压U4为210V D.用电高峰相对平时用电时，用户端的电压 偏小 班级 姓名 分数 题号 3 4 5 6 8 9 10 答案 三、非选择题（本题共5小题，共56分。请按要求完成下列各题） 11.(8分)电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流 过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端 的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图 所示的电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感 器（工作电流为1A)、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线 若干、5个气瓶（氧气含量分别为1%、5%、10%、15%、20%）。 U(V) 气室 电源 10 520氧气含量(%) 图b 图c 完成下列实验步骤并填空： (1)将图a中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标。 (2)连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口。 (3)把滑动变阻器的滑片滑到 (填“a”或“b”)端，闭合开关 (4)缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为1A,记录电压表的示 数U. (5)断开开关，更换气瓶，重复步骤(3)和(4) (6)获得的氧气含量分别为1%、5%、10%和15%的数据已标在图b中；氧气含量为 20%时电压表的示数如图c所示，该示数为 V(结果保留两位小数)。根据 以上数据，作出电压表的示数与氧气含量关系的图像。 12.(6分)某同学设计的苹果自动分拣装置如图甲所示。该装置能把大小不同的苹果 按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。装置中托盘置于半导体薄膜压力传 感器R,上，托盘重力不计，苹果经过托盘时对R产生压力，半导体薄膜压力传感器 R,的阻值随压力F变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当R2两端电压U =2V时可激励放大电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔 铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势E=6V,内阻不计，重力加速度 g=10m/s2。 物理第3页（共4页） 衡水金卷·先享题·高三 R/ko 上通道 60A 50 托盘 衔铁 下通道 20 电 电源上 10 8 F/N (1)当苹果通过托盘时，质量较小的苹果对应的R,的阻值 (填“较大”或“较 小”)。 (2)现以200g为标准将苹果分拣开，应将R2的阻值调为 kΩ（保留三位有 效数字)，此时质量小于200g的苹果将通过 (填“上通道”或“下通道”)。 (3)若要增大分拣苹果的质量应将R2的阻值 (填“调大”或“调小”)。 13.(11分)在如图新示的电路中，三个定值电阻的阻值分别为R1=R2=62,R3=22, 在a、b两端输入正弦式交变电流，电压的瞬时值表达式为u=24√2sin100πt(V)。 已知理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1。当开关S闭合后，求： (1)R2两端的电压； (2)电阻R1、R2消耗的功率之比； R (3)变压器的输入功率。 a 9 ob 14.(16分)海南省大广坝水电站是一个具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的 大型综合性利用工程，是海南省第一个重点建设项目。水电站拦河大坝长5842， 号称亚洲第一长坝。如图所示，水电站用某一小型交流发电机组向远处用户供电， 若发电机线圈abcd的匝数N=100匝、面积S=0.03m,线圈匀速转动的角速度w =1O0xrad/s,匀强磁场的磁感应强度B=巨T,输电时先用升压变压器将电压升 元 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R =102,变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3:n4=10:1,若 用户区标有“220V8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机的线圈电阻r不可 忽略。 (1)求输电线路上损耗的电功率△P; 0 7c B (2)求发电机产生的感应电动势的最大值和升压 变压器副线圈两端的电压U2; (3)若升压变压器原、副线圈的匝数比为n1:2= 1:8,求交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电 线上损耗的电功率之比。 15.(15分)如图甲所示为某科技兴趣小组自制小型发电机（单匝线圈）并用理想变压器 模拟变压输电过程的示意图，如图乙所示为该发电机产生的电动势随时间的变化规 律。变压器匝数n1:n2:n3=3:2:1,电阻R1的阻值未知，电阻R2=102,灯泡的额 定电压为10V、额定功率为5W。不计发电机的线圈内阻及交流电表@的内阻。若 灯泡正常发光，求： (1)电流表@的示数； e/V (2)0~0.01s内通过发电机线圈 222 的电荷量； 2t/(x10-2s) (3)发电机的输出功率。 3 A 222---- 甲 轮复习单元检测卷十四 物理第4页（共4页） 回高三一轮复习N ·物理· 高三一轮复习单元检测卷/物理（十四） 9 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： I.理解能力Ⅱ.推理能力 Ⅲ，分析综合能力Ⅳ，应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究( 科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) ① ② ③④ 档次 系数 1 选择题 4 电磁波 易 0.90 LC振荡电路与带电粒子在电场 选择题 中 0.75 中运动的综合 3 选择题 4 振荡电路 中 0.75 4 选择题 4 法拉第电磁感应定律 中 0.75 楞次定律、法拉第电磁感应定 5 选择题 4 中 0.75 律、欧姆定律 6 选择题 4 远距离输电 难」 0.55 7 选择题 5 交流电和变压器的简单综合 中 0.70 8 选择题 5 变压器中的等效电路 中 0.75 9 选择题 5 交变电流、欧姆定律的综合应用 中 0.60 10 选择题 变压器和互感器 雅 0.50 11 非选择题 8 传感器与电路的综合问题 中 0.75 12 非选择题 6 传感器在生活中的应用 中 0.70 13 非选择题 11 变压器的应用 中 0.75 14 非选择题 16 交流电、远距离输电 中 0.65 15 非选择题 15 交流电、含两个副线圈的变压器 难 0.55 考答案及解析 一、选择题 确；不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小相 1.C【解析】发射无线电波时需要对电磁波进行调制， 等，都等于光速c,D项错误。 而接收时，则需要解调，A项错误；电磁波的传播伴随 2.C【解析】电路中的开关断开时，两极板间的带负电 着能量的传递，在传播过程中能量会有损失，B项错 的灰尘恰好静止，由平衡条件可知，此时灰尘受到的 误；由于电磁波是周期性变化的电磁场，所以电磁波 电场力向上，且有Eq=g,电容器的上极板带正电， 在传播时遇到导体，导体中会产生感应电流，C项正 此时电场能最大，两极板间的电场强度最大。开关闭 ·65· ·物理· 参考答案及解析 合后，在最初的时间内，电容器救电，电流方向为 方向为逆时针方向，即电流方向为正。在弘、3弘时 逆时针方向，电场能减小，两极板间的电场强度减小， 间内，整条AB边离开磁场区域，整条DC边在磁场 重力大于电场力，则灰尘会向下极板运动。振荡回路 的磁场能和电场能周期性改变，根据对称性可知当电 中切割磁感线，产生的电动势E,=5BL,线圈中的 2 场方向和初始状态相反，且电场能最大时，电场力变 为向下与重力方向相同，且最大并等于重力，此时灰 电流1，一景-驶，根据秽次定律可知，线周中的 尘的加速度为2g,所以灰尘的加速度不可能向上，灰 电流方向为顺时针方向，即电流方向为负，之后整个 尘的加速度大于等于0，且方向一直向下，所以灰尘 线框离开磁场区域，没有感应电流，A项正确，B,C、D 不会在两极板间做往复运动，C项正确，A、B项错误； 项错误。 由上述分析可知，两极板间的电场强度最大时，电场 6.C【解析】已知R1、R2的阻值相等，消耗的功率相 能最大，若电场方向向下，灰尘的加速度等于0；若电 同，可知通过R1、R2的电流相等，设为I2,因R2的阻 场方向向上，灰尘的加速度大小等于2g,D项错误。 3.B【解析】在π×101s时刻电容器的电压最大，电 值为R。,R的阻值为号，R,R并联，则通过R的 容器所带的电荷量最多，电容器开始放电，则电流最 电流为2I2,则降压变压器T2的次级电流为312。对 小，A项错误；在0~π×101s时间内，是电压增大的 于降压变压器T2,由电流和匝数的关系可知= 过程，则电容器正在充电，电场能增大，所以磁场能逐 n33I2 渐减小，B项正确；由题意知，没有车进入时，线圈的 3,A项错误：升压变压器T的 自感系数最小，振荡电流频率最大，周期最小，由4π n2 ×101~6π×10-1s时间内的图像，可知此时间内没 初级电流1=12=312，由功率关系可知U1= n 有汽车进入。此时振荡电路的周期T=0.1πs,T= 2π√LC,可得L=6.25×10-3H,C、D项错误。 U,1+U,1+U,·21,解得U,=子U,B项错误：电 4.C【解析】线框不动时，根据法拉第电磁感应定律可 流表的示数I等于通过R的电流，即通过R,的电 得感应电动势E=当L:=0,1V,感应电流1=是 △t 流则-是=票C项正确：者R断路，则次 2.5A,发热功率P=R=0.25W;当磁感应强度恒 级电阻变大，相当于电网用电设备减少，总功率减少， 为B=0.2T时，线框以角速度0匀速转动时，线框 电流减小，则初级电流减小，则电流表的示数将减小， 中产生正弦式交变电流，设电流的有效值为I有，由题 D项错误 意可得2P=R,解得1=5A,设电流的最大 二、选择题 2 7.BD【解析】电压表的示数为原线圈两端的电压的有 值为Im,则有Im=√2I有=5A,当ab边的线速度方 效值，即4= 向与磁感线垂直时，线框中的电流为最大值，此时αb =5VEV,A项错误：实现点火的条 √2 2 边所受的安培力最大，可得ab边所受的最大安培力 Fm=BImL=1N,A、B、D项错误，C项正确。 件是=u1m>5000V,即2>1000，B项正确； n 11 5.A【解析】设线框匀速运动的速度为，以B点进入 由图乙可知a-牙-5xrad/s,变压器原线圈两端的 慰场为计时起点，在0一二时间内，AB边逐渐进人磁 电压的瞬时值表达式为u=5sin5πt(V),C项错误；t 场切割磁感线，产生的电动势E1=Buxsin60°，线圈 =0.2s时穿过副线圈的磁通量变化率最大，D项 中的电流1=景，联立解得1-根据楞次定 正确。 2R 8.AB【解析】将变压器与负载等效为一个电阻，根据 律可知，线圈中的电流方向为逆时针方向，即电流方 n 向为正。在上~2马时间内，整条AB边在磁场中切 欧姆定律有R,== 二=()2(R。十R),当滑 12 割磁感线，DC边逐渐进入磁场切割磁感线，线圈产 动变阻器的滑片向下滑动时，接入电阻增大，则等效 生的电动势E,=EB-E=5BL.u-Bu(t- 2 电阻增大，可知通过理想变压器原线圈的电流减小， )n60,线圈中的电流=是，联立解得1 定值电阻两端的电压减小，变压器原线圈两端的电 压增大，根据电压与匝数比的关系可知，变压器副线 BLU-BB,根据楞次定律可知，线圈中的电流 圈两端的电压增大，即电压表的示数增大，A项正确： R 2R 根据原线圈两端的瞬时电压的表达式可知电源电动 ·66· 高三一轮复习N ·物理· 势的有效值U。=100V,根据功率公式可知理想变压 三、非选择题 器的输出功率P=(,R= U ，当有 11.(1)如图所示(3分) R+元+2 传感器 气体入口气体出口 连接柱) R=r时，理想变压器的输出功率最大，结合上述解 气室 得R=90Ω，B项正确，C项错误：结合上述可知，理想 变压器的输出功率最大时，原线圈电流1一十， 6A-答A:根据鞋想变压容原，剧线园电流与 匝数关系有宁-票，解得1：=1.25A,D项销误： 9.BC【解析】电压表测量的是有效值，其示数为 电源 16V,一定不为零，A项错误；根据题意知，灯泡L1、 (3)a(1分) L2、L3、L4、L5均正常发光，所以额定电流均为I= (6)1.40(2分) 1A,那么副线圈中的电流I2=3I1=3A,原、副线圈 如图所示(2分) 的压数比号=是-是，B项正确：灯泡正常发光，副 AU(V) 5.0 线圈两端的电压为3V,所以原线圈两端的电压U1= U2=9V,灯泡L。两端的电压U。=U十UL,十U 4.0 =15V,通过电源的电流1=E一U,解得1=2A,灯 3.0 泡L。中的电流1。=I一I1=1A,功率P。=UI。= 15W,即灯泡L。上标有的字样为“15V15W”,C 项正确；整个电路的总功率Ps=EI=32W,D项 错误。 10.BCD【解析】互感器甲并联在电路中，因此甲是电 0 5 压互感器，互感器乙串联在电路中，因此乙是电流互 101520氧气含量(%) 【解析】(1)由于毫安表的内阻可忽略，毫安表采用 感器，A项错误：根据理想变压器电压与匝数比的关 内接法，实物连接图如答案图所示。 系，互悠器甲原线圈两端的电压U,=光U (3)为了保护电路，闭合开关前，让电阻型氧气传感 44000V,根据理想变压器电流与匝数比的关系，互 器两端的电压为零，因此滑动变阻器的滑片需滑到 a端。 感器乙原线圈中通过的电流1，=”41=100A,根据 133 (6)电压表的量程为0一5V,分度值为0.1V,读数 理想变压器的功率关系，输电功率P=P2=U2I2= 时要估读到分度值的下一位，由图c可知电压表的 4.4×10W,输电线上损失的功率△P=Ir=2× 示数U=1.40V;将以上数据点用平滑的曲线连接 105W,输电线路上损耗的功率约占输电总功率的百 起来，如答案图所示。 分比号×10%=2×10%≈45%，B项 12.(1)较大(1分) (2)12.5(2分) 上通道(1分) 正确；输电线上的电压损失△U=I2r=2000V,降 (3)调小(2分) 压变压器原线圈两端的电压U3=U2一△U= 【解析】(1)质量较小的苹果通过托盘时，托盘对R 42000V,根据理想变压器电压与匝数比的关系，用 的压力较小，根据图乙可知，R的阻值较大。 户端电压U,=U3=210V,C项正确；用电高峰 (2)当苹果的质量为200g时，此时F=G=mg=0.2 ×10N=2N,R1≈25k2,为使该装置达到分拣目 期，用户增多，负载总电阻变小，通过降压变压器副 线圈的电流变大；根据理想变压器电流与匝数比的 的，R的阻值满足是-_-6Y号Y,解得R U 2V 关系可知，通过降压变压器原线圈的电流变大，输电 =12.5k,若苹果的质量小于200g,则R的阻值 线上的电压损失变大，因此用户端的电压变小，D项 增大，分压增大，由于电源电动势不变，R,两端的分 正确。 压减小，衔铁将不被吸合，小苹果将通过上通道。 (3)当苹果的质量增大时，R:的阻值减小，分压减 ·67· ·物理· 参考答案及解析 小，R,两端的分压增大，若要增大分拣苹果的质量 可得U1=280V 应将R。的阻值调小。 升压变压器的原线圈输入功率P1=△P十P州(1分) 13.(1)4.8V(2)1:1(3)15.36W 可得P1=8960W (1分) 【解析】(1)当开关S闭合后，负载端的总电阻Ra= 根据P=U1I (1分) R2R;_6X2 R,+R-6+20=1.52 (1分) 解得I1=32A 发电机的线圈电阻x上消耗的热功率P内=I1E一 U=2=24V (1分) IU (1分) √2 可得P内=640W 设通过R的电流为I,则原线圈两端的电压为U1= 所以交流发电机线圈电阻？上的热功率与输电线上 U-IR (1分) 损耗的电功率之比P内：△P=4:1 (1分) 理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1，则副线圈电 流为41 15.(1)0.5A (2)C(3)11W 故副线圈电压U2=41·R。= U (1分) 【解析】(1)根据变压器电压与线圈匝数比的关系得 代入U=24V,R1=62 U2=2 U3 n3 (1分) 解得I=0.8A,U2=4.8V (2分) 又灯泡两端的电压U2=10V (2)R两端的电压UR=IR1=4.8V (1分) 解得U3=5V R2两端的电压U2=4,8V 因为R1=R 根据欧姆定律，电流表的示数1，- R =0.5A 由P发可知消耗的功率相等，电阻R,R消耗的 (2分) 功率之比为1：1 (2分) (2)由图乙可知发动机线圈转动的角速度。=票 (3)变压器的输入功率P人=IU=15.36W(2分) 100x rad/s (1分) 14.(1)160W(2)3002V2240V(3)4:1 发动机的电动势的最大值Em=BSw=Φmw= 【解析】(1)设降压变压器原、副线圈的电流分别为 22√2V (1分) 13、1 解得④。=1Ewb (1分) 电动机恰能正常工作，则有1，= P=40 A 50π (1分) 电动势的有效值E= Em =22 V (1分) 根据理想变压器的变流比有 点= I n3 (1分) √2 根据变压器电流与线圈匝数比的关系有nI1=2I2 解得I=4A (1分) +313 (1分) 所以输电线路上损耗的电功率△P=IR=160W P (1分) 又1= =0.5A (1分) (2)根据正弦式交变电流产生规律可知，线圈产生的 联立解得I1=0.5A 感应电动势最大值Em=NBSw=300W2V(1分) E 根据闭合电路欧姆定律可得I一R,十R等被 (1分) 产生的感应电动势的有效值E=E=300V1分) √2 代入数据解得R1十R等效=442 (1分) 根据理想变压器的变压比有亡=心 0一0.01s内通过发电机线圈的电荷量为q= (1分) 2Φ (1分) 解得U3=2200V (1分) R1十R等袋 升压变压器副线圈两端的电压U2=U,十IR(1分) 解得g=100元 (1分) 解得U2=2240V (1分) (3)根据理想变压器的变压比可得号-出 (3)发电机的输出功率P输m=(R十R等效)=11W (1分) (2分) ·68·