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

**基本信息** 以交变电流和传感器为核心，整合电磁感应、变压器原理与实际应用，通过情境化题型构建从概念到问题解决的逻辑链，强化物理观念与科学思维。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |交变电流 传感器|18题（选择13、非选择5）|结合无线充电/特高压输电等实际情境，含图像分析、实验探究（变压器实验）、综合计算（电动势/功率）|从交变电流产生（电磁感应）到变压器规律，延伸至传感器应用及输电问题，形成“原理-规律-应用”完整推导链，体现能量观念与模型建构|

模块十三 交变电流 传感器 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 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。 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1．随着新能源汽车的普及，无线充电技术得到进一步应用。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，由地面供电装置（主要装置是供电线圈，并连接家庭电路）将电能传送至汽车底部的感应装置（主要装置是感应线圈，并连接锂电池），利用产生的磁场传递能量。若该锂电池的充电电压为，家庭电路电压为，下列说法正确的是（     ） A．感应线圈匝数大于供电线圈匝数 B．通入供电线圈的电流是直流电 C．只增大供电线圈匝数，可增大充电电压 D．感应线圈与供电线圈中的电流大小相等 【答案】A 【详解】A．由题意可知，家庭电路电压小于锂电池的充电电压，根据可知，匝数与电压成正比，故感应线圈匝数大于供电线圈匝数，故A正确； B．变压器的工作原理是电磁感应，若通入直流电，产生的磁场恒定，穿过感应线圈的磁通量不发生变化，无法产生感应电动势，故B错误； C．根据可知，只增大供电线圈匝数，充电电压减小，故C错误； D．根据可知，感应线圈与供电线圈中的电流大小不相等，故D错误。 故选A。 2．如图所示，一面积为的矩形线框放在以为边界线的磁场中，界线两侧均为匀强磁场，磁感应强度大小均为，左侧磁场方向垂直于纸面向里、右侧磁场方向垂直于纸面向外。,与距离为。线框初始与纸面平行，以角速度绕转轴匀速转动，则线框转动一圈过程中（     ） A．线框中磁通量的最大值为 B．线框中感应电动势的最大值为 C．线框中感应电动势的瞬时表达式为 D．转轴换成，从图中的位置以角速度开始匀速转动产生电流的有效值与图中相等 【答案】D 【详解】A．转轴两侧磁通量反向，磁通量最大值为，故A错误； B．总感应电动势为两部分叠加，，故B错误； C．线框从中性面转动，初始感应电动势为0，该瞬时值表达式为，故C错误； D．转轴改变不影响电动势最大值，有效值由最大值决定，故有效值相等，故D正确。 故选D。 3．图甲为方波交流电，其中未知，图乙为正弦交流电，将两交流电分别通入相同的灯泡，两灯泡的功率相等，则等于（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】将两交流电分别通入相同的灯泡，两灯泡的功率相等，可知甲、乙两交流电电流的有效值相等，则根据交流电有效值的定义有 解得 故选B。 4．为获得更好的听觉体验，音乐中的高、低频信号分别由不同的扬声器输出。一种音响的简化电路如图所示。则（     ） A．电感L1的作用是通高频、L2的作用是阻低频 B．电容C1的作用是通低频、C2的作用是隔直流 C．L1的自感系数越小越好 D．扬声器甲用于输出低频信号 【答案】D 【详解】A．电感L1的作用是阻高频、L2的作用是通低频，故A错误； B．电容C1的作用是通高频、C2的作用是通高频，故B错误； C．根据XL=2πfL，自感系数越大，对高频的阻碍越强，因此L1自感系数越大越好，故C错误； D．L1允许低频通过、阻碍高频，剩余漏过的高频被C1旁路，最终只有低频信号进入扬声器甲，因此扬声器甲用于输出低频信号，故D正确。 故选D。 5．如图是手摇发电机的示意图。一不计电阻的单匝半圆形金属线圈处在匀强磁场中，转动手柄，发电机通过理想变压器给灯泡供电。变压器原、副线圈匝数比为，灯泡的额定电压是，现以转速匀速转动手柄，灯泡正常发光，则（    ） A．金属线圈的磁通量最大值为 B．金属线圈的磁通量最大值为 C．若转速减半，则小灯泡的功率也减半 D．转速不变，并联的灯泡增加，流经金属线圈的电流不变 【答案】A 【详解】AB．变压器原副线圈两端电压与匝数的关系 原线圈两端电压 对发电机 又 解得，故A正确，B错误； C．若转速减半，由减半，减半，对小灯泡由 则其功率减为原来的，故C错误； D．转速不变，并联的灯泡增加，则增大 又 流经金属线圈的电流增大，故D错误。 故选A。 6．被誉为“疆电东送”的新疆准东至安徽特高压直流输电的1100 kV工程是世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压直流输电工程。该工程在输电环节使用的是直流电，在送电端使用专用“整流”设备将发电机的交流电变为直流电，在用户端使用“逆变”设备将直流电变为交流电。则下列说法正确的是（     ） A．采用直流输电，会减少线路上电感引起的电能损耗 B．送电端的电压越高，输电线上的电流越大 C．在送电端先升压再整流，在用户端先降压再逆变 D．保持输电功率恒定，若采用550 kV输电，输电线上损失的功率变为原来的两倍 【答案】A 【详解】A．由于直流电不存在电感对电流的阻碍作用（感抗），所以利用直流输电，有利于消除输电线的电感造成的电能损失，故A正确； B．若输电功率恒定，输电电压越大，输电线上的电流越小。故B错误； C．根据题意，送电端先将交流电升压，然后通过“整流”设备变换为直流；用户端先通过“逆变”设备将直流变换为交流，再进行降压，故C错误； D．根据， 联立解得 可知输送功率P一定时，输电电压降为原来一半时，输电线上的功率损失将变为原来的4倍，故D错误。 故选A。 7．一电蚊拍如图甲所示，可以利用高压电来击杀接触它的蚊虫，其工作电路原理如图乙所示，将8 V锂电池的电压通过高频转换器（不改变有效值）转变为交变电压，再利用理想变压器产生高压，加在电蚊拍的高压电击网上，电压峰值达到或者超过时可正常击杀蚊虫。当电蚊拍正常工作时，下列说法正确的是（    ） A．高压电击网上电压的频率为10000 Hz B．理想交流电压表的示数为16 V C．变压器原线圈与副线圈的匝数比 D．换用3 V的锂电池，通过加装更高频率的转换器，可以正常击杀蚊虫 【答案】C 【详解】A．高频转换器产生的交变电压的频率，故A错误； B．交流电压表测量的是交变电压的有效值，即电压表的示数为，故B错误； C．根据理想变压器的原理可得原线圈与副线圈的匝数比 则 解得，故C正确； D．变压器输出电压的峰值与频率无关，通过加装更高频率的转换器不能改变变压器输出电压的峰值；但换用3 V的锂电池，会导致变压器的输入电压的峰值减小，不一定可以正常击杀蚊虫，故D错误。 故选C。 8．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场垂直纸面向外，虚线表示匀强磁场的边界，一半径为r、圆心角为（）、电阻为R的扇形单匝线框Oab，圆心O在边界线上。线框围绕圆心O在纸面内以角速度顺时针匀速转动，下列说法正确的是（     ） A．线框出磁场过程O点电势比b点低 B．线框出磁场过程Ob边所受安培力的大小为 C．线框转动一周外力所做的功为 D．线框中产生交流电动势的有效值为 【答案】D 【详解】A．线框出磁场过程中Ob边切割磁感线，由右手定则可知电流从b点流向O点，故O点电势比b点高，故A错误； B．进、出磁场过程产生的感应电动势的大小为 安培力，故B错误； D．设线框转动周期为T，而线框转动一周中只有进、出磁场过程才产生感应电动势，因此一周之内产生感应电动势的时间 进、出磁场过程产生的感应电动势的大小为，根据有效值的定义有 所以感应电动势的有效值为，故D正确； C．线框转动一周外力所做的功为，故C错误。 故选D。 9．如图甲所示为某自行车的车灯发电机，其结构如图乙所示。绕有线圈的铁芯开口处装有磁铁（图示时刻通过铁芯横截面的磁通量大小为Φ、铁芯不漏磁），车轮转动时通过传动轴带动磁铁一起转动，从而使铁芯中磁通量发生变化，线圈两端c、d作为发电机输出端，通过导线与灯泡L相连，已知灯泡L的额定电压为 ，额定功率为 ，当磁铁匀速转动时，发电机输出电压视为正弦交流电，该发电机供电线圈匝数为 ，假设灯泡阻值不变，其它电阻不计。则（     ） A．在磁铁从图示位置匀速转过90°的过程中，通过L的电流方向由d到c B．在磁铁从图示位置匀速转过90°的过程中，L中的电流逐渐变大 C．灯泡电阻 D．若灯泡L正常发光，磁铁转动的角速度为 【答案】B 【详解】A．磁铁转过过程中，线圈中的磁通量向上逐渐减小。根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同（向上），结合线圈绕向和右手螺旋定则可得：线圈作为电源，为正极、为负极，外电路灯泡中电流方向为，故A错误； B．该发电机输出正弦交流电，图示位置（磁通量最大位置）感应电动势为0，转过后磁通量减为0，感应电动势达到最大值，因此转过的过程中，感应电动势逐渐变大，灯泡中电流逐渐变大，故B正确； C．根据额定功率公式，可得灯泡电阻，故C错误； D．正弦交流电的最大值，题目中给出的额定电压是有效值，满足 解得，故D错误。 故选 B。 10．如图，“L”形导线框置于磁感应强度大小为B、竖直向下的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l，总电阻为R。线框绕b、e所在直线以角速度ω顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。t=0时，abef与水平面平行，下列说法错误的是（     ） A．t=0时，感应电动势为 B．时刻线圈中电流大小为，方向为afedcba C．线框转动一周产生的热量为 D．t=0到过程中，感应电动势平均值 【答案】C 【详解】A．时，只有cd边切割磁感线产生的感应电动势，则 ，故A正确，不符合题意； B．时，即线框转过时，仍然只有cd边切割磁感线产生的感应电动势，则电动势 则电流大小 由右手定则可知，电流方向为 ，故B正确，不符合题意； C．两个面的感应电动势相位差，合成后感应电动势瞬时值为 可知线圈产生的电动势最大值为，则线框转动一周产生的热量为，故C错误，符合题意； D．时总磁通量 （转过）时总磁通量 则 因为 则平均电动势，故D正确，不符合题意。 故选C。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．如图所示，理想变压器的原线圈两端接的交流电源，三个定值电阻阻值相等，理想交流电压表V1、V2的读数之比为。下列说法正确的是（     ） A．原、副线圈的匝数比为 B．原、副线圈两端的电压比为 C．变压器的输入功率大于输出功率 D．1s的时间内，流过定值电阻的电流方向改变100次 【答案】AD 【详解】AB．设副线圈两端的电压为，根据欧姆定律得， 三个定值电阻阻值相等，解得 又， 解得 根据理想变压器原、副线圈两端电压之比与匝数之比的关系得，故A正确，B错误； C．由于理想变压器没有能量损失，所以变压器的输入功率等于输出功率，故C错误； D．根据 可知交流电的周期 则交流电的频率 由于变压器不改变交流电的频率，因此变压器输出电压的频率为50Hz，又1个周期内电流方向改变两次，所以1s的时间内，流过定值电阻的电流方向改变100次，故D正确。 故选AD。 12．某同学设计的一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向，矩形线圈abcd的匝数为N，边长ab、bc长度分别为、。线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进出磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（     ） A．线圈在磁场中运动时产生的电动势大小为 B．线圈在磁场中运动时产生电动势大小为 C．回路中电流的有效值 D．回路中电流的有效值 【答案】AD 【详解】AB．线圈在磁场中运动时，边产生的电动势均为 总电动势为，故A正确，B错误； CD．圆心角为，即在一个周期内有电流，根据有效值的定义，有 解得回路中电流的有效值， 故C错误，D正确。 故选AD。 13．某同学将匝数为、面积为、内阻为的正方形线圈与阻值恒为的小灯泡串联后，放在电动牙刷无线充电底座上，观察到小灯泡发光。模型简化如图（a）所示，充电底座产生的磁场仅分布在线圈内部面积为的圆形区域内，磁场方向始终垂直线圈平面，取垂直纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A．时刻，线圈中感应电流方向为 B．内，线圈有收缩的趋势 C．小灯泡的电功率为 D．内，通过小灯泡的电荷量为0 【答案】AC 【详解】A．由图（b）可知时刻，闭合回路中的磁感应强度向内，磁通量增加，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向为。故A正确； B．线圈不在磁场中，不会受安培力作用，因此不会有收缩的趋势，故B错误； C．由图（b）可知磁感应强度 可得 感应电动势 感应电动势的有效值 小灯泡的电功率为。故C正确； D．内，通过小灯泡的平均电流 通过小灯泡的电荷量。故D错误。 故选AC。 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14．（14分）Ⅰ、某同学用如图甲所示的可拆变压器进行实验研究。 (1)如图乙，用“伏安法”测量200匝线圈的电阻（约几欧姆），电压表V内阻约3000Ω，电流表A内阻约2Ω，为了减小实验误差，V右端应该接至图中的________（选填“a”或“b”）位置。 (2)按图丙连接电路后，接通直流电源开关瞬间，发现灵敏电流计指针向右偏转一下；保持开关接通，将滑动变阻器的滑片快速向右滑动，灵敏电流计指针向________（选填“左”或“右”）偏转。 (3)将400匝原线圈与6V交流电相接，200匝副线圈与交流电压表相接，通电后交流电压表示数为2.9V。再将额定电压为2.8V的小灯泡与交流电压表并联，电压表示数减为1.3V，原因是________。 【答案】(1)a (2)左 (3)可拆变压器不是理想变压器，存在电阻，接负载后副线圈产生电流，副线圈存在电阻分压，导致输出电压降低。 【详解】（1）待测电阻约几欧姆，电流表内阻，电压表内阻，满足 所以待测电阻属于小电阻，所以为了减小误差，应采用电流表外接法，故电压表右端应接a。 （2）接通开关瞬间，原线圈的电流从零增大，穿过副线圈的磁通量增加，灵敏电流计向右偏转；当滑动变阻器的滑片快速向右滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，原线圈的电流减小，导致穿过副线圈的磁通量减小，因此磁通量变化趋势与接通开关时相反，故感应电流方向与接通开关时相反，所以灵敏电流计向左偏转。 （3）已知理想变压器电压比满足 本题中可拆变压器线圈导线存在电阻，空载时损耗较小，电压接近理论值；当将小灯泡与交流电压表并联后，副线圈有工作电流，线圈电阻的电压降带来的能量损耗明显增大，因此副线圈输出电压大幅降低。 Ⅱ、某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为：学生电源，可调变压器T1、T2，电阻箱R，灯泡L（额定电压为4V，伏安特性曲线如图1），交流电流表A1、A2、A3，交流电压表V1、V2，开关S1、S2，导线若干。部分实验步骤如下： (1)模拟低压输电。按图2连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为4V，闭合，调节电阻箱阻值为40Ω，A1（量程为100mA）示数如图3所示，为______mA，学生电源的输出功率为______W（结果保留两位有效数字）。 (2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变，按图4连接电路后闭合。若变压器处滑片上移，则电流表的示数______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。现调节T1、T2匝数比为1:4和4:1，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的______倍。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1) 90 0.36 (2) 变大 1.4 【详解】（1）[1]根据电流表的分度值为2mA，可知该读数为 [2]输出电压为4V，电流为90mA，则学生电源的输出功率为 （2）[1]学生电源输出电压不变，仍然为U1=4V，在变压器处，根据电压匝数关系有 变压器处滑片上移时，增大，则增大。将变压器与灯泡等效为一个电阻，则等效电阻值 令通过A3的电流为I1，通过A2的电流为I2，则有 可知，变压器处滑片上移时，增大，由于学生电源输出功率 由于增大，增大，则电流表的示数I1变大。 [2]低压输电时，电阻箱的电流为 高压输电时，调节T1、T2匝数比为1:4和4:1，根据 解得 设T2原线圈电压为，电流为，副线圈电压为，电流为，则有 输电回路中 联立可得 如图 则灯泡电流为 电阻箱的电流为 则低压输电时电阻箱消耗的功率与高压输电时电阻箱消耗的功率的比值为 15．（8分）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示，在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为，磁场均沿半径方向；匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求： (1)线圈切割磁感线产生的感应电动势的大小E； (2)求外接电阻R上的电功率。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）bc、ad边的运动速度为 线圈切割磁感线产生的感应电动势的大小为 联立解得 （2）由有效值的概念可知 解得电动势有效值为 则电流有效值为 外接电阻R上的电功率为 16．（11分）中国科学院大学和清华大学等单位科研团队在2026年成功研发出胶囊尺寸的“共生型心脏起搏器”（如图甲所示）。它无需更换电池，而是利用心脏跳动时心室的收缩与舒张，带动内部微型装置将机械能转化为电能，实现能量自给。如图乙所示是一种电磁感应式能量收集装置的原理示意图：固定在心室壁上的微型线圈（匝数N=200，横截面积，电阻r=10Ω）与起搏器内部电路相连，起搏器等效为R=90Ω的电阻；一块小永磁体固定于心尖处，可随心脏跳动沿线圈轴线方向往复运动，使穿过线圈的磁感应强度发生周期性变化。假设线圈处磁感应强度B随时间t的变化规律可简化为，其中，正常成人心率每分钟72次。求： (1)时间内，通过线圈截面的电荷量； (2)线圈中产生的感应电动势的最大值（取）； (3)心脏每跳动一次，起搏器消耗的电能。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）时的磁感应强度 内，磁通量的改变量为 通过的电荷量 联立求解得 （2）心脏跳动频率 角速度为 感应电动势最大值为 解得 （3）线圈中产生的是正弦式交流电，电动势的有效值为 起搏器电压 心脏跳动一次的时间为一个周期 消耗电能 联立求解可得 17．（12分）如图甲所示，内阻不计、半径为的匝金属线圈P、Q与理想变压器原线圈连接，副线圈串联一阻值为的电阻。线圈内部半径为的圆形区域内有垂直纸面的磁场，如图乙所示，磁感应强度随时间呈余弦规律变化。已知磁感应强度的最大值为，变化周期为，原、副线圈匝数比，求： (1)线圈P、Q产生的感应电动势最大值； (2)一个周期内，副线圈电阻中产生的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，得 磁场仅分布在半径为的区域，因此有效面积 磁感应强度变化规律为 其中，对求导得 因此​ 代入得感应电动势最大值 （2）余弦交变电流的有效值为最大值除以，因此原线圈电压有效值 根据理想变压器电压比​​，已知，得副线圈电压 焦耳热用有效值计算，一个周期内热量 代入整理得 18．（13分）某饮料生产线采用电磁感应封口机对塑料瓶口进行快速封口。如图所示，封口机头内有一半径为、匝数为的线圈，通有频率为的高频交变电流，产生方向垂直瓶口平面的交变磁场，其磁感应强度随时间按规律变化。瓶口处紧贴一张厚度为的环形铝箔，在计算电动势时环形铝箔可视为半径为（）的导线，其电阻为。当交变磁场穿过铝箔时，铝箔中产生涡流，其热效应使铝箔发热，从而使封口膜熔化，粘贴在瓶口上。已知铝箔的质量为，比热容为，熔点为（远高于室温）。忽略涡流产生的磁场对原磁场的影响，并假设铝箔的电阻率不随温度变化。求： (1)铝箔环中感应电动势和涡流热功率（用已知量、、、表示）； (2)若要求铝箔在时间内从室温升高到熔点并开始封口，不计加热过程中的能量损失，求所需磁感应强度的最小值（用已知量表示）； (3)实际高频下存在趋肤效应，趋肤深度（为铝的电阻率，为铝的磁导率）。当小于铝箔厚度时（远小于环形铝箔的宽度），涡流仅分布在铝箔表面厚度为的薄层内。则（结果可直接用表示） ①铝箔等效电阻是原电阻的多少倍？ ②若考虑趋肤效应，第（2）问中所需的最小值应如何变化？ 【答案】(1)； (2) (3)①倍；② 【详解】（1）环形铝箔的磁通量 感应电动势 代入 解得电动势瞬时值 交变电动势有效值 故圆环的热功率 （2）升温所需热量 要求在时间内达到熔点，有 代入 联立得 解得 （3）①当趋肤深度时，涡流主要集中在铝箔表面厚度为的薄层内。设环形铝箔的宽度为，则不考虑趋肤效应时，铝箔的电阻 考虑趋肤效应后，铝箔的电阻 联立得 因此可知等效电阻增大为原来的倍。 ②由可知，热功率与电阻成反比，即 因此电阻增大导致热功率减小，为达到相同的升温效果，需要增大。满足 整理得 结合 可知 所需的最小值应变为原来的倍。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 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：90分钟 试卷满分：100分） 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。 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1．随着新能源汽车的普及，无线充电技术得到进一步应用。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，由地面供电装置（主要装置是供电线圈，并连接家庭电路）将电能传送至汽车底部的感应装置（主要装置是感应线圈，并连接锂电池），利用产生的磁场传递能量。若该锂电池的充电电压为，家庭电路电压为，下列说法正确的是（     ） A．感应线圈匝数大于供电线圈匝数 B．通入供电线圈的电流是直流电 C．只增大供电线圈匝数，可增大充电电压 D．感应线圈与供电线圈中的电流大小相等 2．如图所示，一面积为的矩形线框放在以为边界线的磁场中，界线两侧均为匀强磁场，磁感应强度大小均为，左侧磁场方向垂直于纸面向里、右侧磁场方向垂直于纸面向外。,与距离为。线框初始与纸面平行，以角速度绕转轴匀速转动，则线框转动一圈过程中（     ） A．线框中磁通量的最大值为 B．线框中感应电动势的最大值为 C．线框中感应电动势的瞬时表达式为 D．转轴换成，从图中的位置以角速度开始匀速转动产生电流的有效值与图中相等 3．图甲为方波交流电，其中未知，图乙为正弦交流电，将两交流电分别通入相同的灯泡，两灯泡的功率相等，则等于（     ） A． B． C． D． 4．为获得更好的听觉体验，音乐中的高、低频信号分别由不同的扬声器输出。一种音响的简化电路如图所示。则（     ） A．电感L1的作用是通高频、L2的作用是阻低频 B．电容C1的作用是通低频、C2的作用是隔直流 C．L1的自感系数越小越好 D．扬声器甲用于输出低频信号 5．如图是手摇发电机的示意图。一不计电阻的单匝半圆形金属线圈处在匀强磁场中，转动手柄，发电机通过理想变压器给灯泡供电。变压器原、副线圈匝数比为，灯泡的额定电压是，现以转速匀速转动手柄，灯泡正常发光，则（    ） A．金属线圈的磁通量最大值为 B．金属线圈的磁通量最大值为 C．若转速减半，则小灯泡的功率也减半 D．转速不变，并联的灯泡增加，流经金属线圈的电流不变 6．被誉为“疆电东送”的新疆准东至安徽特高压直流输电的1100 kV工程是世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压直流输电工程。该工程在输电环节使用的是直流电，在送电端使用专用“整流”设备将发电机的交流电变为直流电，在用户端使用“逆变”设备将直流电变为交流电。则下列说法正确的是（     ） A．采用直流输电，会减少线路上电感引起的电能损耗 B．送电端的电压越高，输电线上的电流越大 C．在送电端先升压再整流，在用户端先降压再逆变 D．保持输电功率恒定，若采用550 kV输电，输电线上损失的功率变为原来的两倍 7．一电蚊拍如图甲所示，可以利用高压电来击杀接触它的蚊虫，其工作电路原理如图乙所示，将8 V锂电池的电压通过高频转换器（不改变有效值）转变为交变电压，再利用理想变压器产生高压，加在电蚊拍的高压电击网上，电压峰值达到或者超过时可正常击杀蚊虫。当电蚊拍正常工作时，下列说法正确的是（    ） A．高压电击网上电压的频率为10000 Hz B．理想交流电压表的示数为16 V C．变压器原线圈与副线圈的匝数比 D．换用3 V的锂电池，通过加装更高频率的转换器，可以正常击杀蚊虫 8．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场垂直纸面向外，虚线表示匀强磁场的边界，一半径为r、圆心角为（）、电阻为R的扇形单匝线框Oab，圆心O在边界线上。线框围绕圆心O在纸面内以角速度顺时针匀速转动，下列说法正确的是（     ） A．线框出磁场过程O点电势比b点低 B．线框出磁场过程Ob边所受安培力的大小为 C．线框转动一周外力所做的功为 D．线框中产生交流电动势的有效值为 9．如图甲所示为某自行车的车灯发电机，其结构如图乙所示。绕有线圈的铁芯开口处装有磁铁（图示时刻通过铁芯横截面的磁通量大小为Φ、铁芯不漏磁），车轮转动时通过传动轴带动磁铁一起转动，从而使铁芯中磁通量发生变化，线圈两端c、d作为发电机输出端，通过导线与灯泡L相连，已知灯泡L的额定电压为 ，额定功率为 ，当磁铁匀速转动时，发电机输出电压视为正弦交流电，该发电机供电线圈匝数为 ，假设灯泡阻值不变，其它电阻不计。则（     ） A．在磁铁从图示位置匀速转过90°的过程中，通过L的电流方向由d到c B．在磁铁从图示位置匀速转过90°的过程中，L中的电流逐渐变大 C．灯泡电阻 D．若灯泡L正常发光，磁铁转动的角速度为 10．如图，“L”形导线框置于磁感应强度大小为B、竖直向下的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l，总电阻为R。线框绕b、e所在直线以角速度ω顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。t=0时，abef与水平面平行，下列说法错误的是（     ） A．t=0时，感应电动势为 B．时刻线圈中电流大小为，方向为afedcba C．线框转动一周产生的热量为 D．t=0到过程中，感应电动势平均值 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．如图所示，理想变压器的原线圈两端接的交流电源，三个定值电阻阻值相等，理想交流电压表V1、V2的读数之比为。下列说法正确的是（     ） A．原、副线圈的匝数比为 B．原、副线圈两端的电压比为 C．变压器的输入功率大于输出功率 D．1s的时间内，流过定值电阻的电流方向改变100次 12．某同学设计的一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向，矩形线圈abcd的匝数为N，边长ab、bc长度分别为、。线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进出磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（     ） A．线圈在磁场中运动时产生的电动势大小为 B．线圈在磁场中运动时产生电动势大小为 C．回路中电流的有效值 D．回路中电流的有效值 13．某同学将匝数为、面积为、内阻为的正方形线圈与阻值恒为的小灯泡串联后，放在电动牙刷无线充电底座上，观察到小灯泡发光。模型简化如图（a）所示，充电底座产生的磁场仅分布在线圈内部面积为的圆形区域内，磁场方向始终垂直线圈平面，取垂直纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A．时刻，线圈中感应电流方向为 B．内，线圈有收缩的趋势 C．小灯泡的电功率为 D．内，通过小灯泡的电荷量为0 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14．（14分）Ⅰ、某同学用如图甲所示的可拆变压器进行实验研究。 (1)如图乙，用“伏安法”测量200匝线圈的电阻（约几欧姆），电压表V内阻约3000Ω，电流表A内阻约2Ω，为了减小实验误差，V右端应该接至图中的________（选填“a”或“b”）位置。 (2)按图丙连接电路后，接通直流电源开关瞬间，发现灵敏电流计指针向右偏转一下；保持开关接通，将滑动变阻器的滑片快速向右滑动，灵敏电流计指针向________（选填“左”或“右”）偏转。 (3)将400匝原线圈与6V交流电相接，200匝副线圈与交流电压表相接，通电后交流电压表示数为2.9V。再将额定电压为2.8V的小灯泡与交流电压表并联，电压表示数减为1.3V，原因是________。 Ⅱ、某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为：学生电源，可调变压器T1、T2，电阻箱R，灯泡L（额定电压为4V，伏安特性曲线如图1），交流电流表A1、A2、A3，交流电压表V1、V2，开关S1、S2，导线若干。部分实验步骤如下： (1)模拟低压输电。按图2连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为4V，闭合，调节电阻箱阻值为40Ω，A1（量程为100mA）示数如图3所示，为______mA，学生电源的输出功率为______W（结果保留两位有效数字）。 (2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变，按图4连接电路后闭合。若变压器处滑片上移，则电流表的示数______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。现调节T1、T2匝数比为1:4和4:1，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的______倍。（结果保留两位有效数字） 15．（8分）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示，在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为，磁场均沿半径方向；匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求： (1)线圈切割磁感线产生的感应电动势的大小E； (2)求外接电阻R上的电功率。 16．（11分）中国科学院大学和清华大学等单位科研团队在2026年成功研发出胶囊尺寸的“共生型心脏起搏器”（如图甲所示）。它无需更换电池，而是利用心脏跳动时心室的收缩与舒张，带动内部微型装置将机械能转化为电能，实现能量自给。如图乙所示是一种电磁感应式能量收集装置的原理示意图：固定在心室壁上的微型线圈（匝数N=200，横截面积，电阻r=10Ω）与起搏器内部电路相连，起搏器等效为R=90Ω的电阻；一块小永磁体固定于心尖处，可随心脏跳动沿线圈轴线方向往复运动，使穿过线圈的磁感应强度发生周期性变化。假设线圈处磁感应强度B随时间t的变化规律可简化为，其中，正常成人心率每分钟72次。求： (1)时间内，通过线圈截面的电荷量； (2)线圈中产生的感应电动势的最大值（取）； (3)心脏每跳动一次，起搏器消耗的电能。 17．（12分）如图甲所示，内阻不计、半径为的匝金属线圈P、Q与理想变压器原线圈连接，副线圈串联一阻值为的电阻。线圈内部半径为的圆形区域内有垂直纸面的磁场，如图乙所示，磁感应强度随时间呈余弦规律变化。已知磁感应强度的最大值为，变化周期为，原、副线圈匝数比，求： (1)线圈P、Q产生的感应电动势最大值； (2)一个周期内，副线圈电阻中产生的热量。 18．（13分）某饮料生产线采用电磁感应封口机对塑料瓶口进行快速封口。如图所示，封口机头内有一半径为、匝数为的线圈，通有频率为的高频交变电流，产生方向垂直瓶口平面的交变磁场，其磁感应强度随时间按规律变化。瓶口处紧贴一张厚度为的环形铝箔，在计算电动势时环形铝箔可视为半径为（）的导线，其电阻为。当交变磁场穿过铝箔时，铝箔中产生涡流，其热效应使铝箔发热，从而使封口膜熔化，粘贴在瓶口上。已知铝箔的质量为，比热容为，熔点为（远高于室温）。忽略涡流产生的磁场对原磁场的影响，并假设铝箔的电阻率不随温度变化。求： (1)铝箔环中感应电动势和涡流热功率（用已知量、、、表示）； (2)若要求铝箔在时间内从室温升高到熔点并开始封口，不计加热过程中的能量损失，求所需磁感应强度的最小值（用已知量表示）； (3)实际高频下存在趋肤效应，趋肤深度（为铝的电阻率，为铝的磁导率）。当小于铝箔厚度时（远小于环形铝箔的宽度），涡流仅分布在铝箔表面厚度为的薄层内。则（结果可直接用表示） ①铝箔等效电阻是原电阻的多少倍？ ②若考虑趋肤效应，第（2）问中所需的最小值应如何变化？ 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $