单元十二 交变电流 传感器 专项训练-2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦交变电流与传感器核心考点，通过分层题型构建从概念理解到综合应用的知识逻辑链，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念|3题|交变电流产生与描述|从电磁感应推导电动势公式，建立有效值计算模型| |变压器与电路|5题|动态分析与功率计算|结合理想变压器规律，关联电路动态变化分析| |传感器应用|3题|电容/压敏传感器原理|将力电转换与电路分析结合，体现科学探究| |实验探究|2题|变压器电压关系/压力计制作|通过实验数据处理，培养科学论证能力| |综合计算|3题|远距离输电/电磁感应综合|整合能量观念，提升复杂问题解决能力|

单元十二 交变电流 传感器 2027届高考物理一轮复习 一、单选题 1．如图所示，匝数n=100匝、面积、电阻r=1Ω的圆形线圈固定在磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律为，其中，ω=5rad/s。定值电阻R=9Ω，电表均为理想交流电表，二极管为理想二极管，下列说法正确的是（　　） A．线圈产生的电动势最大值为V B．电流表的示数为A C．电压表的示数为V D．定值电阻R的电功率为W 2．如图所示，理想变压器的原副线圈匝数之比n1：n2＝2：1，定值电阻R0=10 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω，电流表和电压表均为理想电表，原线圈M、N之间接有电压为220 V的正弦交流电源。当滑动变阻器（    ） A．接入电路的电阻减小时，电流表的示数减小 B．接入电路的电阻增大时，电压表示数不变 C．接入电路的电阻为3Ω时，电流表的示数为20 A D．接入电路的电阻为10Ω时，变压器的输出功率最大 3．如图所示，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头调节，副线圈回路接有滑动变阻器、定值电阻和。在原线圈电压不变的情况下，以下说法正确的是（　　） A．原线圈中磁通量最大的时刻，理想交流电流表的示数为零 B．保持滑动变阻器滑片不动，将向端移动，副线圈中交变电流的频率降低 C．保持不动，将滑动变阻器的滑片向端移动，两端的电压增大 D．将向端移动、同时将滑动变阻器的滑片向端移动，的热功率增大 4.如图所示，线圈自感系数为L，电容器电容为C，电源电动势为和是三个相同的小灯泡。开始时，开关S处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻，将开关S闭合，下列说法正确的是（　　） A．闭合瞬间，与同时亮起 B．闭合后，亮起后亮度不变 C．稳定后，与亮度一样 D．稳定后，电容器的电荷量是 5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，，，为相同的灯泡，、、和分别为定值电阻、理想线圈和电容器，其中，电压表为理想电表。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电时，、、均发光。下列说法中正确的是（　　） A．三个灯泡亮度相同 B．电容器所带电荷量的最大值为 C．若交流电的频率突然增大，则变暗、变亮 D．电压表的读数为12V 6．图为分拣苹果的装置示意图。该装置按照一定质量标准自动分拣大苹果和小苹果，托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R1上，已知压力越大，R1阻值越小。若R2两端的电压较小，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入通道1；当R2两端的电压超过某一值U时，可使放大电路中的电磁铁吸引分拣开关的衔铁，此时大于一定标准质量的大苹果进入通道2。已知电源的电动势E1、内阻不计。下列说法正确的是（　　） A．增大电动势E1，分拣苹果的质量标准变小 B．托盘秤上的苹果质量越小，R1两端的电压越小 C．若只增大R2的阻值，则能进入通道2的苹果的标准质量变大 D．若仅改变电磁铁线圈的绕向，则分拣苹果的质量标准将发生改变 7．某高速列车内部安装有多种类型的传感器，其中电容式加速度传感器原理如图所示，质量块套在光滑且平行于弹簧轴线的固定直杆上，质量块左、右侧分别连接电介质板和轻质弹簧，弹簧与电容器固定在列车内部，质量块可带动电介质板移动。列车静止时，电介质板的一部分位于电容器极板之间，运动过程中不完全移出电容器极板。已知电源的电动势不变，内阻忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．若电路中有电流，说明列车的加速度一定在发生变化 B．若电路中无电流，说明列车一定静止或做匀速直线运动 C．若电路中有顺时针方向电流，说明列车一定向右做匀加速直线运动 D．若电路中有逆时针方向电流，说明列车一定向右做匀加速直线运动 二、多选题 8．手机的计步功能通过“震动探测器”实现。其主要原理可简化为如图所示，M、N两极板组成电容式加速度传感器，其中极板固定，极板连接微弹簧。当手机的加速度变化时，极板可以按图中标识的“前后”方向微幅运动。其中为电源，为电流表，为定值电阻。下列描述正确的是（　　） A．静止时，极板带负电，电流表示数为零 B．由静止突然向前加速时，电容器的电容减小 C．由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 D．保持向前匀减速运动时，M、N极板间的电场强度均匀减小 9．如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头来调节，在副线圈两端连接了定值电阻和滑动变阻器为滑动变阻器的滑动触头，在原线圈上加一电压为的正弦交流电，则（    ） A．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变小 B．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变大 C．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变小 D．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变大 10．在磁感应强度为B的匀强磁场中有一矩形线圈（电阻不计），正在绕垂直于磁场的转动轴以转速n匀速转动，产生的正弦交流电的表达式 （V），将此线圈作为电源连接在如图所示的电路中，图中三只完全相同的灯泡都能发光，与这三只灯泡串联的分别是电阻R、电感线圈L、电容器C。现将匀强磁场的磁感应强度大小减为 ，且把转速改为2n，则（　　） A．D1变暗 B．D2变暗 C．D3变暗 D．R中电流每秒改变200次方向 三、实验题 11．某实验小组想要利用压敏电阻制作压力计，设计了如图甲所示的电路。恒流电源输出的电流恒为50mA，理想电压表的量程可切换为0～3V或0～15V。压敏电阻的阻值随压力变化的图像如图乙所示。 (1)某次实验时电压表接入电路的量程为0～3V，闭合开关后，在压敏电阻上放置某物块后电压表的示数如图丙所示，则电压表的示数为________V，此时压敏电阻受到的压力大小为________N； (2)为扩大测量范围，该小组决定选用电压表的0～15V量程。将电压表的表盘修改为压力计表盘，压力计的0刻度线应标在此时电压表的_______V处，压力测量范围为0～______N，改装后的表盘刻度是_________（填“均匀”或“不均匀”）变化的。 12．某同学探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 (1)正确组装可拆变压器后，如图（a）所示，接入学生电源，选择合适的挡位，应使用多用电表的_______挡测量（选填“直流电压”或“交流电压”）。 (2)保持原线圈输入的电压一定，改变原、副线圈的匝数，测量副线圈上的电压，数据如下表所示。 组别 原线圈匝数 副线圈匝数 原线圏电压 副线圏电压 1 300 60 6.2 0.9 6.89 2 300 120 6.2 2.1 2.95 3 300 180 6.2 3.3 1.88 4 600 180 6.2 1.5 4.13 分析第1、2、3组数据，大致可得出结论：原线圈电压和匝数不变时，_______；分析第3、4组数据，大致可得出结论：原线圈电压和副线圈匝数不变时，原线圈匝数越少，副线圈电压越高。 (3)进一步分析实验数据，发现副线圈电压总比理论值小，其原因可能是_______。 (4)该同学找到了一只标有“220V/9V”的变压器，其上有a、b、c、d四个引出线头，且a、b引线比c、d引线粗，如图（b）所示。使用时，应该把引线_______接交流“220V”（选填“a、b”或“c、d”）。 四、解答题 13．电能从发电厂送到用户，要用升压变压器升压后向远距离送电，在接近用户的地点再用降压变压器把电压降为用户所需电压。模拟电能输送过程，输电电路图如图所示。发电机的输出功率P1=100kW，输出电压U1=250V，两根输电线的总电阻R=10Ω，用户端电压U4=220V，输电效率（用户得到的功率与发电机输出的功率之比）η=96%。升压变压器和降压变压器均为理想变压器。 (1)求升压变压器输入的电流I1； (2)求降压变压器原、副线圈匝数比n3：n4； (3)用户增加用电设备从而提高用电功率，若发电机通过调整工作状态使输出电压U1不变而增大其输出功率来满足用户需求，试分析此时是否提高了输电效率，并简要说明理由。 14．在磁感应强度的匀强磁场中有一矩形线圈，相关数据如下：匝数N=10匝，面积，电阻。线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，通过电刷与一理想变压器原线圈相接，变压器原、副线圈匝数比为。副线圈两端的交流电压表读数为36V、接入电灯电阻。求： (1)矩形线圈转动产生的电流有效值； (2)矩形线圈匀速转动的角速度。 15．在如图甲所示的匀强磁场中，水平U型导体框左端接定值电阻和理想交流电流表，一金属棒垂直导轨放置，与导轨始终接触良好。对金属棒施加一个平行于导轨的拉力，使金属棒运动的速度随时间按图乙所示的正弦规律变化。已知磁场磁感应强度为，导轨间距和金属棒长度均为，金属棒质量为，金属棒和定值电阻阻值均为，导轨电阻不计，不计一切摩擦，图乙中、已知。求 (1)电流表A的示数； (2)在的过程中，拉力所做的功； (3)在的过程中，通过定值电阻的电荷量。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C D C C A A BC AD BD 11．(1) 1.70 16 (2) 均匀 12．(1)交流电压 (2)副线圈匝数越多，副线圈电压越高 (3)变压器不是理想变压器，有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗 (4)c、d 13．(1)400A (2) (3)否，理由如下：发电机输出电压不变，升压变压器匝数比不变，则升压变压器输出电压不变。当发电机输出功率增大时，由 可知输电线电流增大。输电效率 由于和不变，增大，导致增大，故输电效率降低 【详解】（1）根据发电机输出功率公式 代入数据解得 （2）输电线上损失的功率 由 可得输电线电流 升压变压器副线圈两端电压 降压变压器原线圈两端电压 根据变压器电压比公式 解得 （3）输电效率降低。理由如下：发电机输出电压不变，升压变压器匝数比不变，则升压变压器输出电压不变。当发电机输出功率增大时，由 可知输电线电流增大。输电效率 由于和不变，增大，导致增大，故输电效率降低 14．(1) (2) 【详解】（1）因为电压表读数为36V，电灯电阻为，所以电灯的电流为 设原线圈的电流为I1，有   解得   由题意可知矩形线圈转动产生的电流有效值为2A。 （2）设原线圈的电压为U1，则有 解得 根据闭合电路欧姆定律得其电动势为 所以矩形线圈产生的电动势的有效值为20V；线圈产生的电动势最大值为 又因为   解得 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）金属棒产生的电动势的有效值为 回路中的电流 解得电流表的示数 （2）在时间内，产生的焦耳热为 根据功能关系有 解得 （3）由于感应电动势为 该方式下产生的交变电流与单匝线圈在匀强磁场中转动产生交变电流的方式是相似的，则在单匝线圈在匀强磁场中转动产生交变电流的模型中，的过程中流过线圈的电量为 又有 联立解得 学科网（北京）股份有限公司 $