(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（U）

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10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一 项符合题目要求，第8一10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得 2分，有选错的得0分) 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u-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×101s时刻地感线圈中的电流 检测器 车牌识别器 最大 地感线圈☐ 门 B.在0~π×101s时间内地感线圈的 磁场能逐渐减小 56x10-1s 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 Z乙 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0.04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B=0.1T/s均匀增大时，线框的发热功率· 0 At a。 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 h A号N B.号N C.1N D.√2N ● 。0。 5.如图所示，边长为2L的正三角形abc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点刚进人磁场为计时起点，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 6.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 uNV A.电压表的示数为5V 转 B.实现点火的条件是>1000 换 21 器 0.2 04 n 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 乙 D.t=0.2s时穿过副线圈的磁通量变化率最小 7.某同学研究远距离输电的电路如图所示，、b端接人电压为U。的交流电源，升压变压器T1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R、R,的阻值均为R。,电 7n27n3 阻R的阻值为号，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T的匝数比为=】 T T> n22 B电压表的示数为学U, -Uo n2 C电流表的不数为票 A D.若R?断路，电流表的示数将增大 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:n2= 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 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 C.当R=6时，理想变压器的输出功率最大 R 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L、L2、L3、L4、Ls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 L0n1子 2 L: C.灯泡L。上标有“15V15W”的字样 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.互感器甲中圈内接人电流表，互感器乙中圈内接 入电压表 升压变压器 降压变压器 B.输电线路上损耗的功率约占输电总功率的4.5% 互感器甲 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 2 6 7 8 9 10 答案 一轮复习单元检测卷十四 物理第2页（共4页） 回 二、非选择题（本题共5小题，共60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、导线若千、5个气瓶（氧气含量分别为1%、5%、10%、15%、20%）。 U/() 气体入口气体出口 5.0 传感器 连接料 40 气室 3 4l 0 5 10 15 20氧气含量(%) 图a 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1mA,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R1产生压力，半导体薄膜压力传感器R1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。 R/k 上通道 60 50 托盘 衔铁 下通道 40 30 20 电源 o 0 为 (1)当苹果通过托盘时，质量较小的苹果对应的R1,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 k2(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”)。 物理第3页（共4页）】 衡水金卷·先享题·高三 13.(12分)在如图所示的电路中，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： (3)变压器的输入功率。 R R ob 3 14.(17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日。水电站拦河大坝长5842m,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=100πrad/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=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 n: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; (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1：n2=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。 C P 15.(17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1：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④的示数； (2)0~0.01s内通过发电机线圈的电荷量； (3)发电机的输出功率。 te/V 22√2 2t/(×10-2s) A -222-- R 分 乙 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U ·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 交流电和变压器的简单综合 中 0.70 7 选择题 远距离输电 难 0.55 8 选择题 变压器中的等效电路 中 0.75 9 选择题 4 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 难 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 12 变压器的应用 中 0.75 14 非选择题 17 交流电、远距离输电 中 0.65 15 非选择题 17 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，电容器放电，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-微，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.B【解析】电压表的示数为原线圈两端的电压的有 能最大，若电场方向向下，灰尘的加速度等于0；若电 场方向向上，灰尘的加速度大小等于2g,D项错误。 效值，即4=“二=5V,A项错误；实现点火的条 2 3.B【解析】在π×101s时刻电容器的电压最大，电 容器所带的电荷量最多，电容器开始放电，则电流最 件是=um>5000V,即2>1000，B项正确： n 小，A项错误；在0~π×101s时间内，是电压增大的 过程，则电容器正在充电，电场能增大，所以磁场能逐 由图乙可知w-牙=5rrad/s,变压器原线圈两端的 渐减小，B项正确；由题意知，没有车进入时，线圈的 电压的瞬时值表达式为u=5sin5πt(V),C项错误；t 自感系数最小，振荡电流频率最大，周期最小，由4π =0.2s时穿过副线圈的磁通量变化率最大，D项 ×101~6π×10-1s时间内的图像，可知此时间内没 错误。 有汽车进入。此时振荡电路的周期T=0.1πs,T= 7.C【解析】已知R、R2的阻值相等，消耗的功率相 2π√LC,可得L=6.25×10-3H,C、D项错误。 同，可知通过R、R2的电流相等，设为I2,因R2的阻 4.C【解析】线框不动时，根据法拉第电磁感应定律可 值为R,R的阻值为，R、R并联，则通过R的 得感应电动势E=当=0,1V,感应电流1=是 △t 电流为2I2,则降压变压器T2的次级电流为312。对 2.5A,发热功率P=R=0.25W;当磁感应强度恒 于降压变压器T?,由电流和匝数的关系可知= n33I2 为B=0.2T时，线框以角速度0匀速转动时，线框 中产生正弦式交变电流，设电流的有效值为I有，由题 、1 n2 n3 3,A项错误；升压变压器T,的 意可得2P=R,解得1=5A,设电流的最大 2 初级电流1=12=312，由功率关系可知U1= 值为Im,则有Im=√2I有=5A,当ab边的线速度方 向与磁感线垂直时，线框中的电流为最大值，此时αb U,1十U,1+U,·2,解得U,=子U,B项错误：电 边所受的安培力最大，可得ab边所受的最大安培力 流表的示数I,等于通过R的电流，即通过R,的电 Fm=BImL=1N,A、B、D项错误，C项正确。 5.A【解析】设线框匀速运动的速度为，以B点进入 流，则1：-是-张C项正确：若尺断路，则工次 慰场为计时起点，在0一二时间内，AB边逐渐进人磁 级电阻变大，相当于电网用电设备减少，总功率减少， 电流减小，则初级电流减小，则电流表的示数将减小， 场切割磁感线，产生的电动势E1=Buxsin60°，线圈 D项错误。 中的电流1=景，联立解得1-根据楞次定 8.AB【解析】将变压器与负载等效为一个电阻，根据 2R nU 律可知，线圈中的电流方向为逆时针方向，即电流方 欧姆定律有R=头==(4)严(R。十R),当滑 向为正。在上、2头时间内，整条AB边在磁场中切 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 电阻增大，可知通过理想变压器原线圈的电流减小， 生的电动势E,=EB一E=5BL.u-Bu(t- 2 定值电阻两端的电压减小，变压器原线圈两端的电 )n60,线圈中的电流=是，联立解得1 压增大，根据电压与匝数比的关系可知，变压器副线 圈两端的电压增大，即电压表的示数增大，A项正确： BLu-BB,根据楞次定律可知，线圈中的电流 根据原线圈两端的瞬时电压的表达式可知电源电动 R 2R 势的有效值U。=100V,根据功率公式可知理想变压 ·66· 高三一轮复习U ·物理· +R)R= 器的输出功率P=( U ,当有 传感器 气体入口气体出口 R+元+2 连接柱 室 R=r时，理想变压器的输出功率最大，结合上述解 得R=902,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， U 6A-空A,根据理想变压器原，副线圈电流与 100 重数关系有完-停，解得=1,25A,D项错误。 电 9.BC【解析】电压表测量的是有效值，其示数为 (3)a(1分) 16V,一定不为零，A项错误；根据题意知，灯泡L、 (6)1.40(2分) L2、La、L、L均正常发光，所以额定电流均为I= 如图所示(2分) 1A,那么副线圈中的电流12=3I1=3A,原、副线圈 U() 的匝数比分-卡=是B项正确：灯池正常发光，副 5.0 线圈两端的电压为3V,所以原线圈两端的电压U 4.0 是U,=9V,灯泡L两端的电压U=U,+U:+U 3.0 =15V,通过电源的电流1=E一，解得I=2A,灯 2.0 泡L。中的电流I。=1-1=1A,功率P。=U。1。= 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P&=EI=32W,D项 错误。 10 15 10.BCD【解析】互感器甲并联在电路中，因此甲是电 20氧气含量(%) 【解析】(1)由于毫安表的内阻可忽略，毫安表采用 压互感器，互感器乙串联在电路中，因此乙是电流互 内接法，实物连接图如答案图所示。 感器，A项错误：根据理想变压器电压与匝数比的关 (3)为了保护电路，闭合开关前，让电阻型氧气传感 系，互感器甲原线圈两端的电压U,=山U= 器两端的电压为零，因此滑动变阻器的滑片需滑到 44000V,根据理想变压器电流与匝数比的关系，互 a端。 (6)电压表的量程为0~5V,分度值为0.1V,读数 感器乙原线圈中通过的电流1，=4I=100A,根据 7n33 时要估读到分度值的下一位，由图c可知电压表的 理想变压器的功率关系，输电功率P=P:=U2I2= 示数U=1.40V;将以上数据点用平滑的曲线连接 4.4×10W,输电线上损失的功率△P=Ir=2× 起来，如答案图所示。 10W,输电线路上损耗的功率约占输电总功率的百 12.(1)较大(1分) ×100%=0×10%45%，B项 分比P (2)12.5(2分)上通道(1分》 (3)调小(2分) 正确；输电线上的电压损失△U=I2r=2000V,降 【解析】(1)质量较小的苹果通过托盘时，托盘对R 压变压器原线圈两端的电压U3=U2一△U= 的压力较小，根据图乙可知，R的阻值较大。 42000V,根据理想变压器电压与匝数比的关系，用 (2)当苹果的质量为200g时，此时F=G=mg=0.2 户端电压U,=4U3=210V,C项正确：用电高峰 ×10N=2N,R≈25k2,为使该装置达到分拣目 73 期，用户增多，负载总电阻变小，通过降压变压器副 的，k的阻值满足是-亡_6号Y,解得R 2V 线圈的电流变大；根据理想变压器电流与匝数比的 =12.5k2,若苹果的质量小于200g,则R的阻值 关系可知，通过降压变压器原线圈的电流变大，输电 增大，分压增大，由于电源电动势不变，R,两端的分 线上的电压损失变大，因此用户端的电压变小，D项 压减小，衔铁将不被吸合，小苹果将通过上通道。 正确。 (3)当苹果的质量增大时，R!的阻值减小，分压减 二、非选择题 小，R,两端的分压增大，若要增大分拣苹果的质量 11.(1)如图所示(3分) 应将R2的阻值调小。 ·67· ·物理· 参考答案及解析 13.(1)4.8V(2)1:1(3)15.36W 升压变压器的原线圈输入功率P1=△P十P州(1分) 【解析】(1)当开关S闭合后，负载端的总电阻R。 可得P1=8960W (1分) RR=6X20=1.50 R2十R6+2 (1分) 根据P=UI (1分) 解得I1=32A U=U==24V (1分) 发电机的线圈电阻r上消耗的热功率P内=IE一 √2 IU (1分) 设通过R1的电流为I,则原线圈两端的电压为U1= 可得P内=640W U-IR (1分) 所以交流发电机线圈电阻下上的热功率与输电线上 理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1，则副线圈电 损耗的电功率之比P内：△P=4:1 (1分) 流为41 U 15.(1)0.5A C(3)11W 故副线圈电压U2=41·R。= (1分) 品 【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 解得I=0.8A,U2=4.8V (2分) U2= Ua n3 (1分) (2)R两端的电压UR=IR=4.8V (1分) 又灯泡两端的电压U2=10V R2两端的电压U2=4.8V (1分) 解得U3=5V 1分) 因为R=R。 由P-只可知消耗的功率相等，电阻R、R消托的 根据欧姆定律，电流表的示数1，-是=0.5A R. (2分) 功率之比为1：1 (2分) (3)变压器的输入功率P人=IU=15.36W(2分) (2②)由图乙可知发动机线圈转动的角速度。=祭 14.(1)160W(2)300√2V2240V(3)4:1 100πrad/s (1分) 【解析】(1)设降压变压器原、副线圈的电流分别为 发动机的电动势的最大值Em=BSw=更mw= I、L 22√EV (1分) P=40 A 电动机恰能正常工作，则有1，= (1分 解得。=1山Ewb (1分) 50π 根据理想变压器的变流比有 =4 (1分) 电动势的有效值E= Es=22 V (1分) √2 解得I3=4A (1分) 根据变压器电流与线圈匝数比的关系有n1I1=2I2 所以输电线路上损耗的电功率△P=IR=160W 十313 (1分) (1分) P (2)根据正弦式交变电流产生规律可知，线圈产生的 又= =0.5A (1分) 感应电动势最大值Em=NBSw=300√2V(1分) 联立解得I=0.5A (1分) 产生的感应电动势的有效值E-=300V(1分) (1分) √2 根据闭合电路欧姆定律可得I一R十R等数 U:n3 代入数据解得R,十R等=442 (1分) 根据理想变压器的变压比有亡一元： (1分) 0~0.01s内通过发电机线圈的电荷量为q= 解得U3=2200V (1分) 2Φm (1分) 升压变压器副线圈两端的电压U=U3十LR(1分) R十R等效 解得U2=2240V (1分) 解得q=100元 (1分) (3)根据理想变压器的变压比可得号=心 U. (1分) n2 (3)发电机的输出功率P输曲=(R1十R等效)=11W 可得U1=280.V (1分) (2分) ·68·