模块十三 交变电流 传感器（综合训练）（黑吉辽蒙专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

**基本信息** 聚焦交变电流与传感器综合应用，以新情境、变考法整合知识，强化科学思维与模型建构。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |交变电流|10选择+3计算|含图像判断、发电机原理、变压器动态分析、远距离输电新情境题|从交流电产生原理（电磁感应）到变压器规律应用，构建“产生-传输-应用”逻辑链| |传感器|2实验题|压力、热敏传感器电路分析，结合实际分拣、温控场景|以电阻变化为核心，关联电路动态分析与科学探究，体现科学态度与责任|

模块十三 交变电流、传感器 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：交变电流、传感器 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷(选择题，共46分) 1、 选择题：本题共10小题，共46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，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．下列图像中不属于交流电的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．图像中电动势e的数值始终大于等于零，方向没有发生改变，只是大小随时间做周期性变化，不属于交流电，故A正确； B．图像中电流的数值有正有负，方向随时间做周期性变化，属于交流电，故B错误； C．图像中电动势e的数值有正有负，方向随时间做周期性变化，属于交流电，故C错误； D．图像中电流i的数值有正有负，且按正弦规律变化，方向随时间做周期性变化，属于交流电，故D错误。 故选A。 2．交流发电机的示意图如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴逆时针匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为。下列说法正确的是（　　） A．此交流电的频率为 B．此发电机电动势的有效值为 C．当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率为0 D．当线圈平面转到图示位置时磁通量为0 【答案】D 【详解】AB．根据发电机的电动势随时间的变化规律 可得， 又 可得交流电的频率为 发电机电动势的有效值为，故AB错误； CD．图示位置为与中性面垂直的位置，该位置磁通量为0，磁通量的变化率最大，故C错误；D正确。 故选D。 3．▶新思维◀图（a）为某研究小组的自制交流发电机结构简图。某次实验中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，利用示波器测出其产生的正弦交流电电压u随时间t变化关系如图（b）所示，线圈及导线电阻不计，若想用此发电机产生“220V、50Hz”的交流电，下列操作正确的是（　　） A．仅调节线圈的匝数为原来倍 B．仅调节线圈的面积为原来2倍 C．仅调节匀强磁场的磁感应强度为原来倍 D．仅调节线圈匀速转动的转速为原来2倍 【答案】B 【详解】A．根据图像，可知周期为 则频率为 交流电电压的最大值为 交流电电压的有效值为 根据 可知仅调节线圈的匝数为原来倍，U变为，故A错误； B．根据 可知仅调节线圈的面积为原来2倍，U变为220V，故B正确； C．根据 可知仅调节匀强磁场的磁感应强度为原来的倍，U变为V，故C错误； D．根据 可知仅调节线圈匀速转动的转速为原来2倍，则角速度变为原来的2倍，根据 可知U变为220V；根据频率 可知频率也变为原来的2倍，即100Hz，故D错误。 故选B。 4．如图所示，一交流发电机的电刷与理想变压器原线圈相连，变压器原、副线圈的匝数之比为，副线圈接有三盏相同的灯泡，灯泡、、分别与定值电阻、线圈和电容器串联，当发电机的矩形导线框（电阻不计）绕垂直于匀强磁场的轴以角速度匀速转动时，三盏灯泡亮度恰好相同，现让导线框转动的角速度增加一倍，副线圈的匝数减半，下列说法正确的是（　　） A．灯泡亮度不变 B．灯泡最亮 C．灯泡最暗 D．三盏灯泡的亮度仍然相同 【答案】A 【详解】导线框转动的角速度增加一倍，根据可知，交流电的最大值和有效值都变为原来的2倍，若副线圈匝数减半，则副线圈电压有效值不变，而产生的交流电的频率变大，电阻R不变，线圈L的感抗变大，电容器C的容抗变小，所以灯泡最暗，灯泡最亮，灯泡亮度不变。 故选A。 5．▶变考法◀如图所示，理想变压器左边接有效值恒为的交流电源，四个灯泡完全相同，当两个开关都闭合时，四个灯泡亮度一样，此时原线圈的电流为，下列说法中小灯泡的功率均未超过其额定功率，其中正确的是（     ） A．变压器原、副线圈的匝数比为 B．小灯泡正常发光时的电阻是 C．断开，灯变暗 D．断开，灯变亮 【答案】B 【详解】A．设两开关均闭合时流过每个灯泡的电流为，则副线圈总电流为，原线圈电流等于灯的电流，有 由理想变压器电流关系有 故原、副线圈的匝数比为，故A错误； B．设每个灯泡正常发光时两端电压为，由选项A知原线圈两端电压为，而灯与原线圈串联接在电源两端，则 解得 又灯正常发光时电流为，由欧姆定律得，故B正确； CD．断开后，副线圈并联灯泡数减少，副线圈负载电阻变大，变压器和副线圈构成的等效负载变大，总电流减小，灯变暗，灯两端电压减小，原线圈两端电压增大，副线圈两端电压随之增大，灯变亮，故CD错误。 故选B。 6．如图所示，发电站输出电压和功率不变，夏天用户需求增加，为保证用户电压不变，下列措施可行的是（     ） A．仅将滑片下滑 B．仅将滑片下滑 C．滑片上滑，下滑 D．滑片下滑，下滑 【答案】C 【详解】A．夏季用户需求增加，输电电流增大，输电线上电压损失增大，导致降压变压器输入电压有降低趋势。仅将滑片下滑，副线圈匝数减小，减小，减小，随之减小，无法保证电压不变，故A错误； B．仅将滑片下滑，减小，减小，无法补偿电压损失，故B错误； C．滑片上滑，副线圈匝数增大，增大，可能增大，虽然下滑，但可能保持用户电压不变，故C正确； D．滑片下滑使减小，减小，滑片下滑，输出电压更小，无法保证电压不变，故D错误。 故选C。 7．▶变考法◀图甲为全球最高海拔风电项目的西藏八宿风电场，图乙为某风力发电机部分供电系统简化图，风能转化为电能的效率可视为不变。工作时，矩形线圈绕轴匀速转动，输出电压，电阻，其他电阻均不计。理想变压器原、副线圈的匝数之比。则（     ） A．线圈位于图乙所示位置时的磁通量为 B．电流表的示数为 C．该发电机每秒消耗的风能为 D．线圈从图中位置转过的过程中，通过的电荷量为 【答案】D 【详解】A．当线圈处于图乙所示位置时，其平面与磁场方向平行，此时穿过线圈的磁通量，故A错误； B．根据输出电压表达式，发电机输出电压的有效值 根据变压器的原理， 运用等效电阻法，将副线圈电阻R2等效到原线圈侧，等效电阻 则原线圈回路总电流（即电流表示数） 由于电流表测量的是有效值，即其示数为40A，故B错误； C．发电机输出的电功率即每秒转化的电能为 由于风能转化为电能的效率小于100%，故发电机每秒消耗的风能应大于17600J，故C错误； D．线圈从图示位置转过90°的过程中，原线圈磁通量的变化量 根据 解得 根据平均电流定义及欧姆定律，通过原线圈的电荷量 对于理想变压器，电流之比等于匝数反比，则电荷量之比等于匝数反比，通过R2的电荷量，故D正确。 故选D。 8．▶变考法◀（多选）可拆变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮，以下说法正确的是（     ） A．变压器工作是利用了自感现象 B．用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块更容易发热 C．两次实验过程中，变压器原副线圈电压之比第一次满足，第二次不满足 D．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时，不可以用多用电表的直流电压挡测量变压器原、副线圈电压 【答案】BD 【详解】A．变压器的工作原理是互感现象，故A错误； B．变压器铁芯用相互绝缘的薄硅钢片叠压而成，是为了减小涡流损失；而普通铁块的涡流损失更大，所以更容易发热，变压器效率低一些，故B正确； C．两次实验过程中，均存在漏磁，两次变压器原副线圈电压之比均不满足，故C错误； D．因变压器原副线圈输入交流电，副线圈输出交流电，故探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时，不可以用多用电表的直流电压挡测量变压器原、副线圈电压，故D正确。 故选BD。 9．▶新情境◀（多选）光伏发电的蓬勃发展为我国实现“碳达峰”“碳中和”提供了强劲引擎。如图1所示，某光伏发电阵列产生的直流电先经过逆变器转换为图2所示的正弦式交流电，再经过理想变压器升压后输送到电网。若理想变压器的输入功率为80kW，输出电压为10kV，则下列说法正确的是（　　） A．图2所示交流电的频率为 B．图2所示交流电电压的有效值为 C．变压器原、副线圈匝数比为 D．变压器原线圈中的电流为 【答案】AC 【详解】A．由图2可知，交流电的周期，根据频率公式​，代入解得，故A正确； B．正弦式交流电的有效值​​，图中电压的最大值，因此有效值，故B错误； C．理想变压器的电压比等于匝数比，已知原线圈电压，副线圈电压，因此匝数比，故C正确； D．理想变压器输入功率等于输出功率 原线圈电流，故D错误。 故选AC。 10．▶新情境◀（多选）近年来，湖南省远距离高压输电网络已从“能源末端”向“区域电力交换枢纽”转变，为全省经济社会发展提供了可靠电力保障。如图为某同学研究远距离输电的电路，a、b端接入电压有效值为的交流电源，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且两变压器的匝数比。已知R1、的阻值均为，R3的阻值为，电阻R1、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．升压变压器的匝数比 B．电压表的示数为12 V C．交流电源输出功率为72 W D．若R3断路，则输出功率将减小 【答案】BD 【详解】A．已知的阻值相等，消耗的功率相同，可知电流相同，设为I2，因R3的阻值为，则R3的电流为2I2，则降压变压器T2的次级电流为3I2，由匝数和电流关系可知 则，故A错误； B．变压器T1的初级电流 由于变压器T1原线圈的输入功率等于R1、R2、R3的总功率，而R1、R2的阻值相等，消耗的功率相同，令副线圈两端电压为U4，则有 解得，即电压表示数12V，故B正确； C．电流表的示数为I2，等于通过R2的电流，则有 变压器T1的初级电流 交流电源输出功率为，故C错误； D．若R3断路，则T2次级电阻变大，相当于电网用电设备减少，总功率减少，则输出功率将减小，故D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷(非选择题，共54分) 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．（8分）▶新考法◀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，装置中为半导体薄膜压力传感器，托盘置于上，不计托盘的重力。苹果经过托盘时对产生压力，半导体薄膜压力传感器的阻值随压力变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当电阻箱两端电压时，控制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，苹果进入下通道，已知电源电动势，内阻，取重力加速度大小。 (1)当质量较大的苹果通过托盘时，对应的压力传感器的阻值___________（填“较大”或“较小”）。 (2)现以0.3kg为标准质量将苹果分拣开，根据题述条件可知，质量小于0.3kg的小果将通过___________（填“上通道”或“下通道”），电阻箱R2的阻值应调为___________Ω（结果保留一位小数）。 (3)若要将分拣标准质量提高到0.40kg，仅将R2的阻值调为___________Ω即可实现。（结果保留一位小数） (4)若电源长时间未使用，内阻r增大，但电动势不变，则分拣标准质量将会___________（填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1) 较小（1分） (2) 上通道（1分） 10.5（1分） (3)8.0（2分） (4)变大（3分） 【详解】（1）苹果通过托盘时，质量较大的苹果托盘对R1的压力较大，根据图乙可知，R1的阻值较小； （2）[1]若苹果质量小于0.3kg时，则R1阻值增大，分压增大，由于电源电动势不变，R2两端分压减小，电衔铁将不被吸合，小苹果将通过上通道； [2]当苹果质量为0.3kg时，此时 为使该装置达到分拣目的，R2的阻值满足 解得 （3）同理当苹果质量为0.40kg时，此时 为使该装置达到分拣目的，R2的阻值满足 解得 （4）若电源长时间未使用，内阻r增大，但电动势不变，根据 可知内阻r增大，则实际要吸引衔铁打开通道时的电阻偏小，需要的压力偏大，即分拣标准质量将会偏大 12． （8分）▶新考法◀某化工厂的蓄液池水温必须控制在10℃到15℃之间，其控制原理图如图甲所示，当水温低于10℃时低温指示灯亮，高于15℃时高温指示灯亮。已知当继电器线圈中的电流大于或等于20 mA时衔铁被吸引下移，当继电器线圈中的电流大于或等于30 mA时衔铁被吸引上移，控制电路中连接在定值电阻与热敏电阻之间的电源电动势，热敏电阻的阻值与温度关系如图乙所示，请回答下列问题。 (1)若水温从11℃上升到14℃，则控制电路中电流表A的示数__________（选填“增大”或“减小”）。 (2)若控制电路中，电流表A的内阻为15Ω，除了热敏电阻和定值电阻，其他电阻可忽略，则定值电阻的阻值为__________Ω。 (3)图甲电路中，接线C应与__________（选填“A”或“B”）端相连。 (4)实际测试中发现水温下降到8℃时，低温指示灯才开始亮，则应选用__________（选填“大一些”或“小一些”）的定值电阻。 【答案】(1)增大（1分） (2)85（1分） (3)A（2分） (4)大一些（2分） 【详解】（1）水温升高，从乙图可知热敏电阻阻值减小，控制电路总电阻减小，电源电动势不变，由欧姆定律可知，电路电流增大，因此电流表示数增大。 （2）由题意，时，，此时电流刚好达到 由闭合电路欧姆定律可得 代入，，解得 验证时，，电流，符合题意。 故。 （3）当水温高于时，线圈电流达到，衔铁被吸引上移，需要接通高温指示灯电路，因此动触点随衔铁上移后与上端静触点接触，电路导通，高温灯亮，因此接线应与端相连。 （4）本来要求温度降到时低温灯亮，现在降到才亮，说明时电流仍大于，仍被吸引，未释放。要让时电流减小到以下，需要增大总电阻，因此应换用阻值大一些的。 13． （10分）如图所示，一个小型应急交流发电机，内部为匝，边长的正方形线圈，总电阻为，线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。发电机对一电阻为的电灯供电，线路中其他电阻不计，若发电机的转动角速度为时，电灯正常发光，求： (1)线圈中感应电动势的最大值及交流电表的示数； (2)线圈从中性面位置转过的过程中，通过电灯的电荷量。 【答案】(1)，（4分） (2)（6分） 【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值为（1分） 代入数据可得 电动势有效值为（3分） 则交流电表的示数为（4分） （2）线圈从中性面位置转过的过程中，通过电灯的电荷量为 可得（6分） 14． （12分）如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图。配电设施的输出电压U1=250 V，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶8，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=5∶1。充电桩充电时的额定功率P=19 kW，额定电压U4=380 V，变压器均视为理想变压器。求： (1)升压变压器副线圈两端电压U2以及降压变压器原线圈两端电压U3； (2)输电线的总电阻r和供电电路的效率η。 【答案】(1)（3分），（3分） (2)（3分），（3分） 【详解】（1）根据理想变压器两端电压与匝数的关系 解得 同理对于降压变压器有 可得 （2）降压变压器为理想变压器，输入功率等于输出功率，即 通过输电线上的电流 输电线电压降 输电线的总电阻 配电设施的输出功率 供电效率 15．（16分）图1为某振动发电机原理图，图2是其俯视图。质量的共轭磁铁由一竖直轻质弹簧（劲度系数）与水平地面连接，磁铁和弹簧构成振动体。磁铁中心部分为极，外圆部分为极，两磁极之间可视为均匀辐向磁场。固定不动的线圈与磁铁共轴且始终处于辐向磁场内，线圈所处的磁感应强度大小，线圈匝数匝，直径，电阻。线圈上下两端点、通过导线与外部一理想二极管和阻值的电阻构成闭合回路（如图3）。在外力的驱动下，磁铁在竖直方向做简谐运动，若取竖直向上为正，初始平衡位置为原点，其振动方程。已知磁铁最大速率，当弹簧形变量为时，其弹性势能。不考虑空气阻力、线圈的自感和其他电阻，计算时取10.求： (1)线圈中能产生的电动势最大值、最大电流值； (2)内，电阻上产生的热量； (3)内，通过电阻的电荷量； (4)内，外力做的功。 【答案】(1)（2分），（2分） (2)（4分） (3)（4分） (4)（4分） 【详解】（1）由振动方程可知，t=0时刻磁铁位于平衡位置且以速度向上，此时线圈中产生的电动势最大，且为 最大电流为（2分） （2）由于理想二极管单向导电性，可知一个周期内电路只有半个周期有电流通过R，根据有效值定义可得（2分） 联立解得电流有效值为 则0~1s内，电阻R上产生的热量为（2分） （3）由振动方程可知周期为（2分） 前0.02s内，仅在0.005s到0.015s有电流通过电阻R，则有（2分） （4）0.01s~0.015s内，磁铁由平衡位置向最大负位移运动，受力如图所示 由动能定理得 根据功能关系，可知磁场力做功（2分） 又， 所以 联立解得外力F做的功为（2分） 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 模块十三 交变电流、传感器 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：交变电流、传感器 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷(选择题，共46分) 1、 选择题：本题共10小题，共46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，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．下列图像中不属于交流电的是（　　） A． B． C． D． 2．交流发电机的示意图如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴逆时针匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为。下列说法正确的是（　　） A．此交流电的频率为 B．此发电机电动势的有效值为 C．当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率为0 D．当线圈平面转到图示位置时磁通量为0 3．▶新思维◀图（a）为某研究小组的自制交流发电机结构简图。某次实验中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，利用示波器测出其产生的正弦交流电电压u随时间t变化关系如图（b）所示，线圈及导线电阻不计，若想用此发电机产生“220V、50Hz”的交流电，下列操作正确的是（　　） A．仅调节线圈的匝数为原来倍 B．仅调节线圈的面积为原来2倍 C．仅调节匀强磁场的磁感应强度为原来倍 D．仅调节线圈匀速转动的转速为原来2倍 4．如图所示，一交流发电机的电刷与理想变压器原线圈相连，变压器原、副线圈的匝数之比为，副线圈接有三盏相同的灯泡，灯泡、、分别与定值电阻、线圈和电容器串联，当发电机的矩形导线框（电阻不计）绕垂直于匀强磁场的轴以角速度匀速转动时，三盏灯泡亮度恰好相同，现让导线框转动的角速度增加一倍，副线圈的匝数减半，下列说法正确的是（　　） A．灯泡亮度不变 B．灯泡最亮 C．灯泡最暗 D．三盏灯泡的亮度仍然相同 5．▶变考法◀如图所示，理想变压器左边接有效值恒为的交流电源，四个灯泡完全相同，当两个开关都闭合时，四个灯泡亮度一样，此时原线圈的电流为，下列说法中小灯泡的功率均未超过其额定功率，其中正确的是（     ） A．变压器原、副线圈的匝数比为 B．小灯泡正常发光时的电阻是 C．断开，灯变暗 D．断开，灯变亮 6．如图所示，发电站输出电压和功率不变，夏天用户需求增加，为保证用户电压不变，下列措施可行的是（     ） A．仅将滑片下滑 B．仅将滑片下滑 C．滑片上滑，下滑 D．滑片下滑，下滑 7．▶变考法◀图甲为全球最高海拔风电项目的西藏八宿风电场，图乙为某风力发电机部分供电系统简化图，风能转化为电能的效率可视为不变。工作时，矩形线圈绕轴匀速转动，输出电压，电阻，其他电阻均不计。理想变压器原、副线圈的匝数之比。则（     ） A．线圈位于图乙所示位置时的磁通量为 B．电流表的示数为 C．该发电机每秒消耗的风能为 D．线圈从图中位置转过的过程中，通过的电荷量为 8．▶变考法◀（多选）可拆变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮，以下说法正确的是（     ） A．变压器工作是利用了自感现象 B．用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块更容易发热 C．两次实验过程中，变压器原副线圈电压之比第一次满足，第二次不满足 D．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时，不可以用多用电表的直流电压挡测量变压器原、副线圈电压 9．▶新情境◀（多选）光伏发电的蓬勃发展为我国实现“碳达峰”“碳中和”提供了强劲引擎。如图1所示，某光伏发电阵列产生的直流电先经过逆变器转换为图2所示的正弦式交流电，再经过理想变压器升压后输送到电网。若理想变压器的输入功率为80kW，输出电压为10kV，则下列说法正确的是（　　） A．图2所示交流电的频率为 B．图2所示交流电电压的有效值为 C．变压器原、副线圈匝数比为 D．变压器原线圈中的电流为 10．▶新情境◀（多选）近年来，湖南省远距离高压输电网络已从“能源末端”向“区域电力交换枢纽”转变，为全省经济社会发展提供了可靠电力保障。如图为某同学研究远距离输电的电路，a、b端接入电压有效值为的交流电源，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且两变压器的匝数比。已知R1、的阻值均为，R3的阻值为，电阻R1、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．升压变压器的匝数比 B．电压表的示数为12 V C．交流电源输出功率为72 W D．若R3断路，则输出功率将减小 第Ⅱ卷(非选择题，共54分) 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．（8分）▶新考法◀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，装置中为半导体薄膜压力传感器，托盘置于上，不计托盘的重力。苹果经过托盘时对产生压力，半导体薄膜压力传感器的阻值随压力变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当电阻箱两端电压时，控制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，苹果进入下通道，已知电源电动势，内阻，取重力加速度大小。 (1)当质量较大的苹果通过托盘时，对应的压力传感器的阻值___________（填“较大”或“较小”）。 (2)现以0.3kg为标准质量将苹果分拣开，根据题述条件可知，质量小于0.3kg的小果将通过___________（填“上通道”或“下通道”），电阻箱R2的阻值应调为___________Ω（结果保留一位小数）。 (3)若要将分拣标准质量提高到0.40kg，仅将R2的阻值调为___________Ω即可实现。（结果保留一位小数） (4)若电源长时间未使用，内阻r增大，但电动势不变，则分拣标准质量将会___________（填“变大”“变小”或“不变”）。 12． （8分）▶新考法◀某化工厂的蓄液池水温必须控制在10℃到15℃之间，其控制原理图如图甲所示，当水温低于10℃时低温指示灯亮，高于15℃时高温指示灯亮。已知当继电器线圈中的电流大于或等于20 mA时衔铁被吸引下移，当继电器线圈中的电流大于或等于30 mA时衔铁被吸引上移，控制电路中连接在定值电阻与热敏电阻之间的电源电动势，热敏电阻的阻值与温度关系如图乙所示，请回答下列问题。 (1)若水温从11℃上升到14℃，则控制电路中电流表A的示数__________（选填“增大”或“减小”）。 (2)若控制电路中，电流表A的内阻为15Ω，除了热敏电阻和定值电阻，其他电阻可忽略，则定值电阻的阻值为__________Ω。 (3)图甲电路中，接线C应与__________（选填“A”或“B”）端相连。 (4)实际测试中发现水温下降到8℃时，低温指示灯才开始亮，则应选用__________（选填“大一些”或“小一些”）的定值电阻。 13． （10分）如图所示，一个小型应急交流发电机，内部为匝，边长的正方形线圈，总电阻为，线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。发电机对一电阻为的电灯供电，线路中其他电阻不计，若发电机的转动角速度为时，电灯正常发光，求： (1)线圈中感应电动势的最大值及交流电表的示数； (2)线圈从中性面位置转过的过程中，通过电灯的电荷量。 14． （12分）如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图。配电设施的输出电压U1=250 V，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶8，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=5∶1。充电桩充电时的额定功率P=19 kW，额定电压U4=380 V，变压器均视为理想变压器。求： (1)升压变压器副线圈两端电压U2以及降压变压器原线圈两端电压U3； (2)输电线的总电阻r和供电电路的效率η。 15．（16分）图1为某振动发电机原理图，图2是其俯视图。质量的共轭磁铁由一竖直轻质弹簧（劲度系数）与水平地面连接，磁铁和弹簧构成振动体。磁铁中心部分为极，外圆部分为极，两磁极之间可视为均匀辐向磁场。固定不动的线圈与磁铁共轴且始终处于辐向磁场内，线圈所处的磁感应强度大小，线圈匝数匝，直径，电阻。线圈上下两端点、通过导线与外部一理想二极管和阻值的电阻构成闭合回路（如图3）。在外力的驱动下，磁铁在竖直方向做简谐运动，若取竖直向上为正，初始平衡位置为原点，其振动方程。已知磁铁最大速率，当弹簧形变量为时，其弹性势能。不考虑空气阻力、线圈的自感和其他电阻，计算时取10.求： (1)线圈中能产生的电动势最大值、最大电流值； (2)内，电阻上产生的热量； (3)内，通过电阻的电荷量； (4)内，外力做的功。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 模块十三 交变电流、传感器 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷(选择题，共46分) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D B A B C D BD AC BD 第Ⅱ卷(非选择题，共54分) 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．【答案】(1) 较小（1分） (2) 上通道（1分） 10.5（1分） (3)8.0（2分） (4)变大（3分） 【详解】（1）苹果通过托盘时，质量较大的苹果托盘对R1的压力较大，根据图乙可知，R1的阻值较小； （2）[1]若苹果质量小于0.3kg时，则R1阻值增大，分压增大，由于电源电动势不变，R2两端分压减小，电衔铁将不被吸合，小苹果将通过上通道； [2]当苹果质量为0.3kg时，此时 为使该装置达到分拣目的，R2的阻值满足 解得 （3）同理当苹果质量为0.40kg时，此时 为使该装置达到分拣目的，R2的阻值满足 解得 （4）若电源长时间未使用，内阻r增大，但电动势不变，根据 可知内阻r增大，则实际要吸引衔铁打开通道时的电阻偏小，需要的压力偏大，即分拣标准质量将会偏大 12. 【答案】(1)增大（1分） (2)85（1分） (3)A（2分） (4)大一些（2分） 【详解】（1）水温升高，从乙图可知热敏电阻阻值减小，控制电路总电阻减小，电源电动势不变，由欧姆定律可知，电路电流增大，因此电流表示数增大。 （2）由题意，时，，此时电流刚好达到 由闭合电路欧姆定律可得 代入，，解得 验证时，，电流，符合题意。 故。 （3）当水温高于时，线圈电流达到，衔铁被吸引上移，需要接通高温指示灯电路，因此动触点随衔铁上移后与上端静触点接触，电路导通，高温灯亮，因此接线应与端相连。 （4）本来要求温度降到时低温灯亮，现在降到才亮，说明时电流仍大于，仍被吸引，未释放。要让时电流减小到以下，需要增大总电阻，因此应换用阻值大一些的。 13. 【答案】(1)，（4分） (2)（6分） 【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值为（1分） 代入数据可得 电动势有效值为（3分） 则交流电表的示数为（4分） （2）线圈从中性面位置转过的过程中，通过电灯的电荷量为 可得（6分） 14 . 【答案】(1)（3分），（3分） (2)（3分），（3分） 【详解】（1）根据理想变压器两端电压与匝数的关系 解得 同理对于降压变压器有 可得 （2）降压变压器为理想变压器，输入功率等于输出功率，即 通过输电线上的电流 输电线电压降 输电线的总电阻 配电设施的输出功率 供电效率 15． 【答案】(1)（2分），（2分） (2)（4分） (3)（4分） (4)（4分） 【详解】（1）由振动方程可知，t=0时刻磁铁位于平衡位置且以速度向上，此时线圈中产生的电动势最大，且为 最大电流为（2分） （2）由于理想二极管单向导电性，可知一个周期内电路只有半个周期有电流通过R，根据有效值定义可得（2分） 联立解得电流有效值为 则0~1s内，电阻R上产生的热量为（2分） （3）由振动方程可知周期为（2分） 前0.02s内，仅在0.005s到0.015s有电流通过电阻R，则有（2分） （4）0.01s~0.015s内，磁铁由平衡位置向最大负位移运动，受力如图所示 由动能定理得 根据功能关系，可知磁场力做功（2分） 又， 所以 联立解得外力F做的功为（2分） 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $