20.选必2 第三章 交变电流-高中物理·3年真题按章分类（2024-2026）

【高中物理人教版(2019)】 3年高考真题(2024-2026)-按章分类 选择性必修第二册 第三章 交变电流 26个单选题 + 12个多选题 + 2个实验题 + 5个综合题 + 2个解答题 ---- 学 生 版 ---- 一、单选题 1.(2026高考·重庆)重庆夜景闻名遐迩。吊脚楼在霓虹灯映衬下呈现出梦幻般的色彩。为启动霓虹灯，将变压器的原线圈接入有效值为220 V的家用交流电，副线圈接霓虹灯。当副线圈两端的电压有效值为15400 V时，流过霓虹灯的电流有效值为10 mA，若将该变压器视为理想变压器，则( ) A.原、副线圈匝数比为 B.原线圈中电流有效值为0.7 A C.家用交流电的电压最大值为 D.副线圈的输出功率为2.2 W 2.(2026高考·浙江)多彩的灯光为晚会营造快乐的气氛。某彩灯带由121个灯泡并联组成，每个灯泡的额定电压为4 V，额定电流为0.1 A。将其接在理想变压器的副线圈上，变压器原线圈输入电压为220V，该彩灯带正常发光。则变压器( ) A.原、副线圈的匝数之比为1：55 B.原、副线圈的电流之比为55：1 C.原线圈的输入功率为0.4 W D.原线圈的电流为0.22 A 3.(2026高考·北京)如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，原线圈接在的交流电源上，副线圈接定值电阻和滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。滑动变阻器的滑片由端向端缓慢滑动( ) A.电压表、的示数之比为2：1 B.电流表示数不变 C.电流表示数增加 D.变压器输出功率减小 4.(2026高考·江苏)使用高压输电，若发电站的输出功率不变，输电线的总电阻不变，将输电线中的电流降为原来的一半，则输电线上损耗的功率变为原来的( ) A.2倍 B. C.不变 D.4倍 5.(2026高考·河南)为确定一变压器副线圈cd的匝数，某同学在变压器铁芯上缠绕10匝线圈ef，如图所示。原线圈ab接入一正弦交流电源，c、d两端电压为10 V；若将d、e两端连接，ab接入的电源不变，c、f两端电压为11 V，变压器视为理想变压器，则副线圈cd的匝数为( ) A.200 B.190 C.110 D.100 6.(2026高考·贵州)如图，某发电站输出电压的交流电，经两个变压器先后将电压升至和，再并入电网。输电线电阻，。设所用变压器均为理想变压器，若发电站输出功率，则和上损失的总功率为( ) A. B. C. D. 7.(2026高考·广东)如图是某种自由式活塞内燃发电机输出电压随时间变化的图像。下列说法正确的是( ) A.电压的有效值为 B.电压的最大值为400 V C.电压的频率为50 Hz D.电压的周期为0.01 s 8.(2025高考·江西)某变压器的原线圈匝数未知，将的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n，测得副线圈两端的电压U与匝数n之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器，则原线圈的匝数最接近(　　) A.110 B.160 C.210 D.310 9.(2025高考·北京)如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为。下列说法正确的是(　　) A.该交流电的频率为 B.线圈转到图示位置时，产生的电动势为0 C.线圈转到图示位置时，边受到的安培力方向向上 D.仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为 10.(2025高考·福建)某理想变压器如图甲，原副线圈匝数比4：1，输入电压随时间的变化图像如图乙，R1的阻值为R2的2倍，则(　　) A.交流电的周期为2.5s B.电压表示数为12V C.副线圈干路的电流为R1电流的2倍 D.原副线圈功率之比为4：1 11.(2025高考·河北)2024年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图，若该电站通过理想变压器调节输出电压时，输入电压保持不变。已知副线圈总匝数为n，分接头间和间的线圈匝数，开关S接3时输出电压的瞬时值，则S接2时的图像为(　　) A. B. C. D. 12.(2025高考·北京)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 13.(2025高考·广东)如图所示。某光伏电站输出功率、电压的交流电，经理想变压器升压至后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻R为。下列说法正确的是(  ) A.变压器原、副线圈匝数比为 B.输电线上由R造成的电压损失为 C.变压器原线圈中的电流为 D.变压器原、副线圈中电流的频率不同 14.(2025高考·湖南)如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是(　　) A.S与a相连，灯泡的电功率最大 B.S与a相连，灯泡两端的电压为 C.S与b相连，流过灯泡的电流为 D.S与c相连，灯泡的电功率为 15.(2025高考·安徽)某理想变压器的实验电路如图所示，原、副线圈总匝数之比，A为理想交流电流表。初始时，输入端a、b间接入电压的正弦式交流电，变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间，电阻箱R的阻值调为。要使电流表的示数变为，下列操作正确的是(　　) A.电阻箱R的阻值调为 B.副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的 C.输入端电压调为 D.输入端电压调为 16.(2025高考·江苏)用图示可拆变压器进行探究实验，当变压器左侧的输入电压为时，若右侧接线柱选取“0”和“4”，右侧获得输出电压.则左侧接线柱选取的是(  ) A.“0”和“2” B.“2”和“8” C.“2”和“14” D.“8”和“14” 17.(2025高考·山东)如图为一种交流发电装置的示意图，长度为、间距为L的两平行金属电极固定在同一水平面内，两电极之间的区域I和区域Ⅱ有竖直方向的磁场，磁感应强度大小均为B、方向相反，区域I边界是边长为L的正方形，区域Ⅱ边界是长为L、宽为的矩形。传送带从两电极之间以速度v匀速通过，传送带上每隔固定一根垂直运动方向、长度为L的导体棒，导体棒通过磁场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效值为(　　) A. B. C. D. 18.(2025高考·广西)某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220V.输出电压最大值为，该变压器视为理想变压器，其原、副线圈匝数之比为(  ) A. B. C. D. 19.(2024高考·北京)如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V，3W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是(  ) A.原线圈两端电压的有效值为 B.副线圈中电流的有效值为0.5A C.原、副线圈匝数之比为1：4 D.原线圈的输入功率为12W 20.(2024高考·湖北)在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡的电阻是灯泡的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡、的电功率之比为(　　) A.2：1 B.1：1 C.1：2 D.1：4 21.(2024高考·河北)为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍)，两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为(  ) A. B. C. D. 22.(2024高考·湖南)根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻。当用户端接一个定值电阻R时，上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是(  ) A.风速增加，若转子角速度增加一倍，则上消耗的功率为4P B.输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4P C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8P D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为6P 23.(2024高考·广东)将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该交流电的频率为 B.通过电阻电流的峰值为 C.电阻在1秒内消耗的电能为 D.电阻两端电压表达式为 24.(2024高考·浙江)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出的交流电，经原、副线圈匝数分别为和的变压器升压至峰值大于，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是(　　) A. B. C.用电压表测原线圈两端电压，示数为 D.副线圈输出交流电压的频率是 25.(2024高考·山东)如图甲所示，在-d≤x≤d，-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域)，边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为(　　) A. B. C. D. 26.(2024高考·浙江)理想变压器的原线圈通过a 或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路、如图所示。当S接a时，三个灯泡均发光，若(　　) A.电容C增大，L1灯泡变亮 B.频率f增大，L2灯泡变亮 C.RG上光照增强，L3灯泡变暗 D.S接到b时，三个泡均变暗 二、多选题 1.(2026高考·甘肃)如图1，理想变压器原、副线圈匝数比为，电阻，，、为理想电流表，为理想电压表，、为开关。交流电源的输出电压随时间的变化规律如图2所示。闭合开关、，则( ) A.两电流表示数相同 B.电压表的示数为 C.电源输出的交流电频率为 D.电阻消耗的功率是电源输出功率的 2.(2026高考·湖北)如图所示，有一理想变压器，其原线圈输入电压为，在一个副线圈上接额定电压为、额定功率为的灯泡甲，在另一个单匝副线圈上接额定电压为、额定功率为的灯泡乙，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是( ) A.原线圈的匝数为50 B.输入电压的频率为 C.原线圈的输入功率为 D.流过原线圈的电流最大值为0.11 A 3.(2026高考·河北)图1为一种等离子体工作电路，理想变压器原线圈两端接电压为的正弦交流电源，原、副线圈的匝数分别为、，为保护电阻。稳定工作时交流电流表的读数为，若等离子体可等效为定值电阻，其两端的正弦交流电压波形如图2所示，为电压峰值，为周期，则下列说法正确的是( ) A.副线圈电压为 B.原线圈中电流为 C.电源电压周期为 D.等离子体的等效电阻为 4.(2026高考·云南)云南至广东高压输电工程在调试阶段采用高压输电，输送功率为，关于该输电线路，下列说法正确的是( ) A.输电电流为 B.输电电流为 C.若输送功率不变，提高输电电压，则输电损耗会增加 D.若输送功率不变，提高输电电压，则输电损耗会减小 5.(2025高考·重庆)2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变为的交流电，再经配电房中的变压器(视为理想变压器)降为的家用交流电，若输电线路输送功率为，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%，则(　　) A.直流输电导线中的电流为250A B.直流输电导线总阻值不超过16Ω C.家用交流电的电压最大值为220V，频率为50Hz D.配电房中变压器原、副线圈中电流比为 6.(2025高考·云南)电动汽车充电桩的供电变压器(视为理想变压器)示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为，输入电压；两副线圈的匝数分别为和，输出电压。当I、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为和，下列说法正确的是(　　) A. B. C.变压器的输入功率为 D.两副线圈输出电压最大值均为 7.(2025高考·黑吉辽蒙卷)如图，“”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕b、e所在直线以角速度顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。时，abef与水平面平行，则(  ) A.时，电流方向为abcdefa B.时，感应电动势为 C.时，感应电动势为0 D.到过程中，感应电动势平均值为0 8.(2025高考·湖北)在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是(　　) A.仅增加用户数，r消耗的功率增大 B.仅增加用户数，用户端的电压增大 C.仅适当增加n2，用户端的电压增大 D.仅适当增加n2，整个电路消耗的电功率减小 9.(2025高考·浙江)如图1所示，在平面内存在一以O为圆心、半径为r的圆形区域，其中存在一方向垂直平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化如图2所示，周期为。变化的磁场在空间产生感生电场，电场线为一系列以O为圆心的同心圆，在同一电场线上，电场强度大小相同。在同一平面内，有以O为圆心的半径为的导电圆环I，与磁场边界相切的半径为的导电圆环Ⅱ，电阻均为R，圆心O对圆环Ⅱ上P、Q两点的张角；另有一可视为无限长的直导线CD。导电圆环间绝缘，且不计相互影响，则( ) A.圆环I中电流的有效值为 B.时刻直导线CD电动势为 C.时刻圆环Ⅱ中电流为 D.时刻圆环Ⅱ上PQ间电动势为 10.(2024高考·全国)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中(　　) A.电流最小 B.电流最大 C.电流方向由P指向Q D.电流方向由Q指向P 11.(2024高考·全国)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻和、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压不变的情况下，为提高的热功率，可以(　　) A.保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 B.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变 C.将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 D.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动 12.(2024高考·海南)电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原副线圈匝数分别为、，输入正弦交流的频率为50Hz，则下列说法正确的是(　　) A.交流电的周期为0.02s B.原副线圈匝数比 C.输出的最大电压为220V D.若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW 三、实验题 1.(2026高考·浙江)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： (1)小明先用多用电表测量图1变压器的“0”、“1400”接线柱间的电阻。选择开关位置如图2，经规范操作，指针位置如图3，测得阻值为 ________。 (2)用匝数和的两线圈进行实验，分别测得两端电压为和，记录于下表。下列说法正确的是________(多选)； /V 1.02 2.20 3.24 4.28 5.36 /V 2.12 4.52 6.64 8.78 11.02 A.与对应的是副线圈 B.与对应的是副线圈 C.实验中采用低压直流电源 D.多用电表选择开关应调至交流电压挡 (3)小明将两个线圈按图4方式上下叠放。下层线圈输入电压信号如图5所示，上层线圈与示波器相连，则示波器上显示的波形为________。 A. B. C. 2.(2025高考·山东)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、； 电阻箱R； 灯泡L(额定电压为)； 交流电流表，交流电压表， 开关、，导线若干。 部分实验步骤如下： (1)模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为，闭合，调节电阻箱阻值，使示数为，此时(量程为)示数如图乙所示，为 ，学生电源的输出功率为 W。 (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，按图丙连接电路后闭合。调节、，使示数为，此时示数为，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的 倍。 (3)示数为，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了 W。 四、解答题 1.(2025高考·江苏)圆筒式磁力耦合器由内转子、外转子两部分组成。工作原理如图甲所示。内、外转子可绕中心轴转动。外转子半径为，由四个相同的单匝线圈紧密围成，每个线圈的电阻均为R，直边的长度均为L，与轴线平行。内转子半径为，由四个形状相同的永磁体组成，磁体产生径向磁场，线圈处的磁感应强度大小均为B。外转子始终以角速度匀速转动，某时刻线圈abcd的直边ab与cd处的磁场方向如图乙所示。 (1)若内转子固定，求ab边产生感应电动势的大小E； (2)若内转子固定，求外转子转动一周，线圈abcd产生的焦耳热Q； (3)若内转子不固定，外转子带动内转子匀速转动，此时线圈中感应电流为I，求线圈abcd中电流的周期T。 2.(2024高考·广西)某兴趣小组为研究非摩擦形式的阻力设计了如图甲的模型。模型由大齿轮、小齿轮、链条、阻力装置K及绝缘圆盘等组成。K由固定在绝缘圆盘上两个完全相同的环状扇形线圈、组成。小齿轮与绝缘圆盘固定于同一转轴上，转轴轴线位于磁场边界处，方向与磁场方向平行，匀强磁场磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，与K所在平面垂直。大、小齿轮半径比为n，通过链条连接。K的结构参数见图乙，其中，每个线圈的圆心角为，圆心在转轴轴线上，电阻为R。不计摩擦，忽略磁场边界处的磁场，若大齿轮以的角速度保持匀速转动，以线圈的ab边某次进入磁场时为计时起点，求K转动一周。 (1)不同时间线圈受到的安培力大小； (2)流过线圈的电流有效值； (3)装置K消耗的平均电功率。 五、综合题 电磁测速 单极测速发电机是电机学领域的一种测速元件，采用电磁感应原理工作。其原理为圆柱式或圆盘式电枢在恒定匀强磁场中旋转产生感应电势，输出特性与转速呈线性关系。该装置通常采用圆筒式空芯转子与永磁结构，结合电刷引流装置优化性能。该发电机通过无换向器设计实现无纹波直流电压输出，避免换向火花干扰，且输出电压对称性佳。其瞬态响应好、灵敏度高，适用于动态测速场景。由于无齿槽结构，最高转速仅受轴承限制。根据《湖南大学学报(自然科学版)》相关研究，该装置在稳态和瞬态测速中均表现出优良特性，可应用于现代快速驱动系统的动态参数测量。 1.(2026高考·上海)某齿轮式电磁转速传感器的结构如下：金属齿轮的每个齿上都固定有可被磁化的小磁铁，齿轮旁放置一个条形永磁铁，永磁铁上绕有闭合线圈。已知初始时刻，齿轮的一个金属齿正对着永磁铁；当齿轮转动时，金属齿会周期性地靠近、远离永磁铁，导致穿过线圈的磁通量周期性的发生变化。则在磁通量变化的一个周期内， A、B的电势关系是(　　) A. B. C.先，后 D.先，后 2.(2026高考·上海)已知上述齿轮式传感器中，感应电动势变化的周期为，齿轮共有N个齿，车轮的直径为D。若该齿轮与汽车的车轮属于同轴转动，求汽车的速度？ 3.(2026高考·上海)现经过半波整流器后，电压传感器的示数如图所示，求有效电压U？ 4.(2026高考·上海)现将传感器改为圆柱笼式结构：半径为R的轻质金属圆柱笼，其侧面曲面上等间距的固定有三根完全相同的金属细条(金属条夹角为120°)。在圆柱笼的一侧，有一个垂直于圆柱轴线的小范围匀强磁场区域，有且只有一根金属条会在磁场区域内。当圆柱笼绕中心轴转动时，每根金属细条进入磁场区域时都会切割磁感线产生感应电动势。 (1)某一时刻，恰好有一根金属细条完全处于磁场中，此时测得圆柱笼两个圆形端面之间的电势差为。求该金属细条产生的感应电动势大小( )？ (2)已知磁场的磁感应强度为，金属细条的长度为，电阻为，电路其余部分电阻不计。求此时该金属细条受到的安培力大小( )？ (3)若汽车从某一时刻做匀加速运动，测得相邻两次电压脉冲峰值分别为和。则下一次电压脉冲的峰值最接近下列哪个选项( ) A B. C. D. 5.(2026高考·上海)已知圆柱笼的半径为，车轮的半径为，结合上一问测得的相邻脉冲峰值电压和，求汽车的加速度大小？ 选择性必修第二册 第三章 交变电流 ---- 参考答案及解析 ---- 一、单选题 1.B 已知理想变压器原线圈电压有效值，副线圈电压有效值，副线圈电流，结合理想变压器规律逐一分析选项：理想变压器电压与匝数成正比，即，原、副线圈匝数比为，故A错误。理想变压器输入功率等于输出功率，副线圈输出功率，原线圈电流，B正确。家用正弦交流电的最大值为有效值的倍，有效值为220V，因此最大值为，C错误。由上述计算可知副线圈输出功率为，D错误。 2.D 彩灯带正常发光，故副线圈输出电压，副线圈总电流，已知原线圈输入电压，理想变压器满足电压与匝数成正比、电流与匝数成反比、输入功率等于输出功率的规律。根据，原、副线圈匝数比为，故A错误。根据，原、副线圈电流比为，B错误。输入功率等于输出功率，，C错误。原线圈电流，D正确。 3.C 理想变压器原副线圈的电压比等于匝数比，即原线圈两端电压(也就是V₁的示数)和副线圈两端总电压的比值为2：1。但V₂测量的是滑动变阻器R的分压，并非副线圈的总电压，因此V₁、V₂的示数之比不等于2：1，A错误。 滑片从a向b滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小。由于原线圈接的交流电源有效值恒定，根据变压规律副线圈的总电压有效值保持不变， 副线圈回路总电阻为，总电阻减小，由欧姆定律可知副线圈总电流(即A₂的示数)增大，C正确。根据变流规律，副线圈电流增大时，原线圈电流(即A₁的示数)也会增大，B错误。变压器的输出功率，不变、增大，因此输出功率增大，D错误。 4.B 由题知输电电流降为原来的，即设输电线总电阻为R，则有，即损耗功率变为原来的，故选B。 5.D 设电源电压为，两端的线圈匝数为，两端的线圈匝数为，两端的线圈匝数为，根据变压器电压和匝数关系可得，联立，解得，故选D。 6.B 发电站输出总功率因此所在回路电流： 的功率损失： 理想变压器无损耗，第一个变压器副线圈输出功率等于原线圈输入功率，即结合，得所在回路电流：的功率损失： ，故选B。 7.C 由图像可知，电压的最大值为200V，且并不是一直维持200V，则有效值小于200V，AB错误。从U-t图像可以看出，电压完成一次周期性变化的时间(周期)，则频率为，C正确，D错误。 8.C 设原线圈的匝数为，根据，可得由题图可知当时，，代入可得。 9.C 根据题意可知，该交流电的频率为，A错误。线圈转到图示位置时，磁场与线圈平面平行，磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，B错误。根据题意，由右手定则可知，线圈转到图示位置时，电流由，由左手定则可知，边受到的安培力方向向上，C正确。根据题意，由公式可知，仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为原来的2倍，为，D错误。 10.B 由图可知，交流电的周期为2.25s，A错误。根据图乙可知，输入电压最大值，则输入电压有效值为，根据变压比可知，副线圈电压即电压表示数为，B正确。R1的阻值为R2的2倍，根据并联规律可知，两电阻的电压相同，根据欧姆定律可知，流经R1和R2的电流之比为，副线圈干路电流等于流经两电阻的电流之和，则副线圈干路的电流为R1电流的3倍，C错误。根据变压器的原理可知，原副线圈功率相同，D错误。 11.D 根据理想变压器电压比与匝数比关系可知，由于输入电压不变，可知即 解得；可知此时输出的交流电的周期为，选D。 12.C 闭合开关瞬间，电容器C相当于通路，线圈L相当于断路，所以瞬间亮起，逐渐变亮，A错误。闭合开关后，电容器充电，充电完成后相当于断路，所以亮一下后熄灭，B错误。稳定后，电容器相当于断路，线圈相当于短路，所以、串联，所以一样亮，C正确。稳定后，电容器与并联，两端电压等于两端电压，由于线圈电阻和电源内阻忽略不计，且、串联，两端电压为，根据，可得电容器的电荷量等于，D错误。 13.B 根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可得，A错误。原副线圈两端的功率相等，流过副线圈的电流输电线上由R造成的电压损失为，B正确。变压器原线圈中的电流为，C错误。变压器不改变交变电流的频率，变压器原、副线圈中电流的频率相同，D错误。 14.B 设变压器原、副线圈的电压分别为，灯泡L的阻值为R，根据等效电阻的思想有灯泡的等效电阻灯泡L的阻值由理想变压器原理，电压关系电流关系联立解得，值恒定，即等效负载恒定，当S与c相连时，原线圈所在电路的总电阻最小，流过原线圈的电流最大，根据变压器原副线圈电流关系可知副线圈电流最大，根据可知灯泡的电功率最大，A错误。S与a相连，变压器原线圈电压灯泡两端的电压为，B正确。S与b相连，变压器原线圈电路接入两个电阻，变压器原线圈的电流流过灯泡的电流，C错误。S与c相连，变压器原线圈电路接入一个电阻，变压器原线圈的电流流过灯泡的电流灯泡的电功率为，D错误。 15.B 输入电压峰值为，则输入电压有效值为，滑动触头在正中间，根据变压比可知，输出电压，若将电阻箱阻值调为18欧姆，则电流为1A，A错误。若将副线圈匝数调为总匝数的，根据变压比可知，输出电压，则副线圈电流变为，B正确。输入端电压调为时，其有效值不变，不会导致电流的变化，仍然为，C错误。将输入电压峰值减小一半，则输入电压有效值变为，输出电压，副线圈电流变为，D错误。 16.A 根据可拆式变压器电压比与匝数比关系有，即解得故原线圈接入的匝数是匝，即左侧接线柱线圈选取的是“0”和“2”，选A。 17.D 由题意可知导体棒通过磁场区域过程需要的时间，即周期为导体棒通过区域I时，产生的电动势大小为，经过的时间为导体棒通过区域Ⅱ时，产生的电动势大小为，经过的时间为根据有效值的定义有带入数据可得，选D。 18.C 变压器次级电压有效值为则变压器原副线圈的匝数比，选C。 19.B 由题图知，原线圈电压最大值为，则原线圈两端电压的有效值为，A错误。灯泡正常发光，由P = UI得，副线圈中电流有效值为，B正确。由理想变压器电压与匝数关系可知，C错误。理想变压器没有能量损失，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则原线圈的输入功率P1 = PL = 3W，D错误。 20.C 两个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大，二极管导通则短路并联的灯泡，此时另一个灯泡与电源串联，根据电路图可知在一个完整的周期内，两个灯泡有电流通过的时间相等都为半个周期，电压有效值相等，则根据可知，C入选。 21.B 根据有效值的定义可知图1的有效值的计算为解得图二的有效值为接在阻值大小相等的电阻上，因此，B入选。 22.A 如图为等效电路图，设降压变压器的原副线圈匝数比为，则输电线上的电流为转子在磁场中转动时产生的电动势为当转子角速度增加一倍时，升压变压器原副线圈两端电压都增加一倍，输电线上的电流变为，故上消耗的电功率变为原来的4倍，A正确。升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流增加一倍，故上消耗的电功率变为原来的4倍，C错误。若阻值增加一倍，输电线路上的电流消耗的功率，B错误。若在用户端并联一个完全相同的电阻R，用户端电阻减为原来的一半，输电线上的电流为消耗的功率，D错误。 23.D 由图可知交流电的周期为0.02s，则频率为，A错误。根据图像可知电压的峰值为，根据欧姆定律可知电流的峰值，B错误。电流的有效值为所以电阻在1s内消耗的电能为，C错误。根据图像可知其电压表达式为，D正确。 24.B 原线圈两端电压的有效值根据电压匝数关系有变压器副线圈电压的峰值根据题意有解得，，A错误，B正确。用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则示数为，C错误。根据解得变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率是，D错误。 25.C 根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为由题图丙可知，磁场区域变化后，当时，线圈的侧边开始切割磁感线，即当线圈旋转时开始切割磁感线，由几何关系可知磁场区域平行于x轴的边长变为，C正确。 26.A 电容增大，对交流电的阻碍作用减小，则L1灯泡变亮，A正确。频率f增大，则电感的阻碍作用增大，则L2灯泡变暗，B错误。光敏电阻光照增强，阻值减小，由于各支路电压不变，则L3灯泡电流增大，变亮，C错误。S接到b时，根据变压比可知，副线圈电压增大，则三个泡均变亮，D错误。 二、多选题 1.BCD 由图2可知，电源输出的交流电周期为，则频率为，C正确。由图2可知，电源输出的交流电的有效值为由原、副线圈匝数与电压关系可得，副线圈输出电压为即电压表的示数为，由欧姆定律可知，通过电阻的电流为即电流表的示数为，通过电阻的电流为则副线圈的电流为原线圈电流为即电流表的示数为，故A错误，B正确。电阻消耗的功率是电源输出功率则有，D正确，故选BCD。 2.AC 原线圈输入电压有效值为设原线圈匝数为，由理想变压器匝数与电压关系有又有解得，A正确。由原线圈输入电压表达式可知，则原线圈输入电压的频率为，B错误。理想变压器原线圈的输入功率等于副线圈输出功率之和为，C正确。原线圈电流的有效值为则流过原线圈的电流最大值为，D错误，故选AC。 3.AD 根据理想变压器原副线圈的电压比等匝数比有可得副线圈电压为，故A正确。根据理想变压器原副线圈的电流比等匝数反有可得原线圈中电流为，故B错误。由题意可知，副线圈中电压周期为，变压器不改变交流电的周期，即电源电压周期为，故C错误。等离子体两端电压的有效值为等离子体的等效电阻为，故D正确，故选AD。 4.BD 根据输电功率公式，输电电流，A错误，B正确。输电损耗功率为，输送功率不变时，提高输电电压，由可知输电电流减小，因此减小，C错误，D正确。故选BD。 5.BD 直流输电电流由公式计算得，A错误。导线允许的最大功率损耗为5%的输送功率由 得导线总阻值上限，B正确。家用交流电表达式为，其最大值为；频率为，C错误。变压器原线圈电压，副线圈电压，匝数比电流比与匝数比成反比可知，D正确。 6.AC 根据理想变压器的电压比等于匝数比可得，A正确，B错误。根据能量守恒可知变压器的输入功率等于总的输出功率，故，C正确。输出电压为交流电的有效值，根据正弦交流电的最大值与有效值的关系可知，两副线圈输出电压最大值均为，D错误。 7.AB 线框旋转切割磁场产生电动势的两条边为和，时刻边速度与磁场方向平行，不产生电动势，因此此时边切割产生电动势，由右手定则可知电流方向为，电动势为，AB正确。时，线框旋转180°，此时依旧是边切割磁场产生电动势，感应电动势不为零，C错误。到时，线框的磁通量变化量为零，线框的磁通量变化量为由法拉第电磁感应定律可得平均电动势为，D错误。 8.AC 整个电路物理量标注如图 设用户端总电阻为R用户，降压器输入端等效为电阻Rx，则有因为其中I2=I3，则对于输电线有联立整理可得仅增加用户数，则R用户减小，可知I2增大，根据可知r消耗的功率增大，A正确。仅增加用户数，I2增大，根据可知U3减小，根据用户端的电压可知用户端的电压减小，B错误。仅适当增加n2，根据可知U2增大，根据可知I2增大，根据可知U3增大，根据用户端的电压可知用户端的电压增大，C正确。由C选项可知，仅适当增加n2，I2增大，整个电路消耗的电功率由于U2增大，故整个电路消耗的电功率变大，D错误。 9.BD 由题图可知，在内和内圆环I中的电流大小均为在内圆环I中的电流大小为设圆环I中电流的有效值为，根据有效值定义可得联立解得A错误。设右侧又一无限长的直导线对称的无限长的直导线与构成回路，则时刻，、回路产生的总电动势为根据对称性可知时刻直导线CD电动势为，B正确。由于圆环Ⅱ处于磁场外部，通过圆环Ⅱ的磁通量一直为0，所以圆环Ⅱ不会产生感应电流，则时刻圆环Ⅱ中电流为0，C错误。以O点为圆心，过程P、Q两点圆轨道，在时刻产生的电动势为则P、Q两点间圆弧的电动势为由于P、Q两点间圆弧与圆环Ⅱ上PQ构成回路不会产生感应电流，则圆环Ⅱ上PQ间电动势为，D正确。 10.BD 如图开始线圈处于中性面位置，当磁极再转过90°时，此时穿过线圈的磁通量为0，故可知电流最大；在磁极转动的过程中，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知，此时感应电流方向由Q指向P，BD入选。 11.AC 保持T不动，根据理想变压器的性质可知副线圈中电压不变，当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，R与串联后的总电阻减小，电流增大，根据可知此时热功率增大，A正确。将T向b端移动，副线圈匝数变小，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片位置不变时，通过的电流减小，故热功率减小，B错误。将T向a端移动，副线圈匝数增加，故副线圈两端电压变大，滑动变阻器R的滑片向f端滑动，R与串联后的总电阻减小，电流增大，此时热功率增大，C正确。将T向b端移动，副线圈匝数减少，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片向e端滑动，R与串联后的总电阻增大，电流减小，此时热功率减小，D错误。 12.AD 交流电的周期为，A正确。根据理想变压器原副线圈的电压与线圈匝数的关系可得，原副线圈匝数比为，B错误。输出的最大电压为，C错误。若10台充电桩同时使用，输出功率为变压器不改变功率，故输入功率为，D正确。 三、实验题 1.【答案】(1)34/34.0 (2)AD (3)C 【解析】(1)从图2可知，多用电表选择开关置于电阻×10挡位，图3中指针指向3.4，所以测得阻值为R=3.4×10=34Ω。 (2)根据变压器电压与匝数的关系，匝数多的线圈电压高；因为变压器由漏磁等损失，又因为，所以n1对应副线圈，A正确，B错误。变压器的工作原理是电磁感应，需要交流电源，不能用直流电源，C错误。变压器输出的是交流电，测量其电压时，多用电表选择开关应调至交流电压挡，D正确。 (3)由题意可知下层线圈输入的是锯齿波电压，它的变化率(斜率)在每个周期内是恒定的；根据电磁感应原理可知上层线圈的感应电动势，与磁通量的变化率成正比，也就是与输入电压的变化率成正比；输入电压的斜率恒定，所以感应电动势的大小也恒定，对应的波形是方波。故选C。 2.【答案】(1)200 根据题图可知电流表的分度值为5mA，故读数为200mA； 2.4 学生电源的输出功率 (2)100 低压输电时电阻箱消耗的功率为电阻箱的接入的电阻为高压输电时，电阻箱消耗的功率为可得即低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的100倍。 (3)0.9 示数为时，学生电源的输出功率高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了。 四、解答题 1.【答案】(1) 根据题意可知，转动时的线速度为则ab产生的感应电动势。 (2) 根据题意，由图可知，若内转子固定，外转子转动过程中，、均切割磁感线，且产生的感应电流方向相反，则转动过程中感应电动势为感应电流为转子转动的周期为则abcd转一圈产生的热量。 (3) 结合图可知，转子转动电流方向改变，大小不变，若内转子不固定，跟着外转子一起转，且abcd中的电流为I，则感应电动势为又有则电流改变方向的时间为则电流的周期为。 2.【答案】(1)由题意知大齿轮以的角速度保持匀速转动，大小齿轮线速度相等，则，可得小齿轮转动的角速度为转动周期为以线圈的ab边某次进入磁场时为计时起点，到cd边进入磁场，经历的时间为这段时间内线圈产生的电动势为电流为受到的安培力大小当ab边和cd边均进入磁场后到ab边离开磁场，经历的时间为由于M1线圈磁通量不变，无感应电流，安培力大小为0；当M1线圈ab边离开磁场到cd边离开磁场，经历的时间为此时的安培力大小由前面分析可知方向与进入时相反；当M1线圈cd边离开磁场到ab边进入磁场，经历的时间为同理可知安培力为0。 (2) 根据(1)可知设流过线圈的电流有效值为I，则根据有效值定义有其中，联立解得。 (3) 根据题意可知流过线圈和的电流有效值相同，则在一个周期内装置K消耗的平均电功率为。 五、综合题 1.【答案】C 【解析】由图可知，永磁体在线圈中的磁通量向左。当小磁铁远离永磁体时，小磁铁在线圈处向左的磁场变小，即线圈的磁通量减小，根据楞次定律“增反减同”可知，感应电流由A到B，即。小磁铁磁化后外部为S极，当小磁铁靠近永磁体时，小磁铁在线圈处向左的磁场变大，即线圈的磁通量增大，根据楞次定律“增反减同”可知，感应电流由B到A，即；由于初始时刻，齿轮的一个金属齿正对着永磁铁，故小磁铁先远离再靠近， A、B的电势关系是先，后，故选C。 2.【答案】 【解析】由题意可知，齿轮的转动周期为则汽车的速度为其中解得 3.【答案】 【解析】根据有效值的定义，设电阻的阻值为，则解得有效电压 4.【答案】(1) (2) (3)D 【解析】(1)等效电路图如图所示 则外电路的总电阻为路端电压为解得 (2)该金属细条受到的安培力大小为其中解得 (3)根据，可知，脉冲峰值与角速度成正比，匀加速转动时，相邻等角位移内的增量相同，所以可得,故选D。 5.【答案】 【解析】由(4)可知相邻脉冲对应角位移且其中为角加速度，则则汽车的加速度大小为 26 / 26 学科网（北京）股份有限公司 $ 【高中物理人教版(2019)】 3年高考真题(2024-2026)-按章分类 选择性必修第二册 第三章 交变电流 26个单选题 + 12个多选题 + 2个实验题 + 5个综合题 + 2个解答题 ---- 教 师 版 ---- 一、单选题 1.(2026高考·重庆)重庆夜景闻名遐迩。吊脚楼在霓虹灯映衬下呈现出梦幻般的色彩。为启动霓虹灯，将变压器的原线圈接入有效值为220 V的家用交流电，副线圈接霓虹灯。当副线圈两端的电压有效值为15400 V时，流过霓虹灯的电流有效值为10 mA，若将该变压器视为理想变压器，则( ) A.原、副线圈匝数比为 B.原线圈中电流有效值为0.7 A C.家用交流电的电压最大值为 D.副线圈的输出功率为2.2 W 1.B 已知理想变压器原线圈电压有效值，副线圈电压有效值，副线圈电流，结合理想变压器规律逐一分析选项：理想变压器电压与匝数成正比，即，原、副线圈匝数比为，故A错误。理想变压器输入功率等于输出功率，副线圈输出功率，原线圈电流，B正确。家用正弦交流电的最大值为有效值的倍，有效值为220V，因此最大值为，C错误。由上述计算可知副线圈输出功率为，D错误。 2.(2026高考·浙江)多彩的灯光为晚会营造快乐的气氛。某彩灯带由121个灯泡并联组成，每个灯泡的额定电压为4 V，额定电流为0.1 A。将其接在理想变压器的副线圈上，变压器原线圈输入电压为220V，该彩灯带正常发光。则变压器( ) A.原、副线圈的匝数之比为1：55 B.原、副线圈的电流之比为55：1 C.原线圈的输入功率为0.4 W D.原线圈的电流为0.22 A 2.D 彩灯带正常发光，故副线圈输出电压，副线圈总电流，已知原线圈输入电压，理想变压器满足电压与匝数成正比、电流与匝数成反比、输入功率等于输出功率的规律。根据，原、副线圈匝数比为，故A错误。根据，原、副线圈电流比为，B错误。输入功率等于输出功率，，C错误。原线圈电流，D正确。 3.(2026高考·北京)如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，原线圈接在的交流电源上，副线圈接定值电阻和滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。滑动变阻器的滑片由端向端缓慢滑动( ) A.电压表、的示数之比为2：1 B.电流表示数不变 C.电流表示数增加 D.变压器输出功率减小 3.C 理想变压器原副线圈的电压比等于匝数比，即原线圈两端电压(也就是V₁的示数)和副线圈两端总电压的比值为2：1。但V₂测量的是滑动变阻器R的分压，并非副线圈的总电压，因此V₁、V₂的示数之比不等于2：1，A错误。 滑片从a向b滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小。由于原线圈接的交流电源有效值恒定，根据变压规律副线圈的总电压有效值保持不变， 副线圈回路总电阻为，总电阻减小，由欧姆定律可知副线圈总电流(即A₂的示数)增大，C正确。根据变流规律，副线圈电流增大时，原线圈电流(即A₁的示数)也会增大，B错误。变压器的输出功率，不变、增大，因此输出功率增大，D错误。 4.(2026高考·江苏)使用高压输电，若发电站的输出功率不变，输电线的总电阻不变，将输电线中的电流降为原来的一半，则输电线上损耗的功率变为原来的( ) A.2倍 B. C.不变 D.4倍 4.B 由题知输电电流降为原来的，即设输电线总电阻为R，则有，即损耗功率变为原来的，故选B。 5.(2026高考·河南)为确定一变压器副线圈cd的匝数，某同学在变压器铁芯上缠绕10匝线圈ef，如图所示。原线圈ab接入一正弦交流电源，c、d两端电压为10 V；若将d、e两端连接，ab接入的电源不变，c、f两端电压为11 V，变压器视为理想变压器，则副线圈cd的匝数为( ) A.200 B.190 C.110 D.100 5.D 设电源电压为，两端的线圈匝数为，两端的线圈匝数为，两端的线圈匝数为，根据变压器电压和匝数关系可得，联立，解得，故选D。 6.(2026高考·贵州)如图，某发电站输出电压的交流电，经两个变压器先后将电压升至和，再并入电网。输电线电阻，。设所用变压器均为理想变压器，若发电站输出功率，则和上损失的总功率为( ) A. B. C. D. 6.B 发电站输出总功率因此所在回路电流： 的功率损失： 理想变压器无损耗，第一个变压器副线圈输出功率等于原线圈输入功率，即结合，得所在回路电流：的功率损失： ，故选B。 7.(2026高考·广东)如图是某种自由式活塞内燃发电机输出电压随时间变化的图像。下列说法正确的是( ) A.电压的有效值为 B.电压的最大值为400 V C.电压的频率为50 Hz D.电压的周期为0.01 s 7.C 由图像可知，电压的最大值为200V，且并不是一直维持200V，则有效值小于200V，AB错误。从U-t图像可以看出，电压完成一次周期性变化的时间(周期)，则频率为，C正确，D错误。 8.(2025高考·江西)某变压器的原线圈匝数未知，将的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n，测得副线圈两端的电压U与匝数n之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器，则原线圈的匝数最接近(　　) A.110 B.160 C.210 D.310 8.C 设原线圈的匝数为，根据，可得由题图可知当时，，代入可得。 9.(2025高考·北京)如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为。下列说法正确的是(　　) A.该交流电的频率为 B.线圈转到图示位置时，产生的电动势为0 C.线圈转到图示位置时，边受到的安培力方向向上 D.仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为 9.C 根据题意可知，该交流电的频率为，A错误。线圈转到图示位置时，磁场与线圈平面平行，磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，B错误。根据题意，由右手定则可知，线圈转到图示位置时，电流由，由左手定则可知，边受到的安培力方向向上，C正确。根据题意，由公式可知，仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为原来的2倍，为，D错误。 10.(2025高考·福建)某理想变压器如图甲，原副线圈匝数比4：1，输入电压随时间的变化图像如图乙，R1的阻值为R2的2倍，则(　　) A.交流电的周期为2.5s B.电压表示数为12V C.副线圈干路的电流为R1电流的2倍 D.原副线圈功率之比为4：1 10.B 由图可知，交流电的周期为2.25s，A错误。根据图乙可知，输入电压最大值，则输入电压有效值为，根据变压比可知，副线圈电压即电压表示数为，B正确。R1的阻值为R2的2倍，根据并联规律可知，两电阻的电压相同，根据欧姆定律可知，流经R1和R2的电流之比为，副线圈干路电流等于流经两电阻的电流之和，则副线圈干路的电流为R1电流的3倍，C错误。根据变压器的原理可知，原副线圈功率相同，D错误。 11.(2025高考·河北)2024年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图，若该电站通过理想变压器调节输出电压时，输入电压保持不变。已知副线圈总匝数为n，分接头间和间的线圈匝数，开关S接3时输出电压的瞬时值，则S接2时的图像为(　　) A. B. C. D. 11.D 根据理想变压器电压比与匝数比关系可知，由于输入电压不变，可知即 解得；可知此时输出的交流电的周期为，选D。 12.(2025高考·北京)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 12.C 闭合开关瞬间，电容器C相当于通路，线圈L相当于断路，所以瞬间亮起，逐渐变亮，A错误。闭合开关后，电容器充电，充电完成后相当于断路，所以亮一下后熄灭，B错误。稳定后，电容器相当于断路，线圈相当于短路，所以、串联，所以一样亮，C正确。稳定后，电容器与并联，两端电压等于两端电压，由于线圈电阻和电源内阻忽略不计，且、串联，两端电压为，根据，可得电容器的电荷量等于，D错误。 13.(2025高考·广东)如图所示。某光伏电站输出功率、电压的交流电，经理想变压器升压至后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻R为。下列说法正确的是(  ) A.变压器原、副线圈匝数比为 B.输电线上由R造成的电压损失为 C.变压器原线圈中的电流为 D.变压器原、副线圈中电流的频率不同 13.B 根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可得，A错误。原副线圈两端的功率相等，流过副线圈的电流输电线上由R造成的电压损失为，B正确。变压器原线圈中的电流为，C错误。变压器不改变交变电流的频率，变压器原、副线圈中电流的频率相同，D错误。 14.(2025高考·湖南)如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是(　　) A.S与a相连，灯泡的电功率最大 B.S与a相连，灯泡两端的电压为 C.S与b相连，流过灯泡的电流为 D.S与c相连，灯泡的电功率为 14.B 设变压器原、副线圈的电压分别为，灯泡L的阻值为R，根据等效电阻的思想有灯泡的等效电阻灯泡L的阻值由理想变压器原理，电压关系电流关系联立解得，值恒定，即等效负载恒定，当S与c相连时，原线圈所在电路的总电阻最小，流过原线圈的电流最大，根据变压器原副线圈电流关系可知副线圈电流最大，根据可知灯泡的电功率最大，A错误。S与a相连，变压器原线圈电压灯泡两端的电压为，B正确。S与b相连，变压器原线圈电路接入两个电阻，变压器原线圈的电流流过灯泡的电流，C错误。S与c相连，变压器原线圈电路接入一个电阻，变压器原线圈的电流流过灯泡的电流灯泡的电功率为，D错误。 15.(2025高考·安徽)某理想变压器的实验电路如图所示，原、副线圈总匝数之比，A为理想交流电流表。初始时，输入端a、b间接入电压的正弦式交流电，变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间，电阻箱R的阻值调为。要使电流表的示数变为，下列操作正确的是(　　) A.电阻箱R的阻值调为 B.副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的 C.输入端电压调为 D.输入端电压调为 15.B 输入电压峰值为，则输入电压有效值为，滑动触头在正中间，根据变压比可知，输出电压，若将电阻箱阻值调为18欧姆，则电流为1A，A错误。若将副线圈匝数调为总匝数的，根据变压比可知，输出电压，则副线圈电流变为，B正确。输入端电压调为时，其有效值不变，不会导致电流的变化，仍然为，C错误。将输入电压峰值减小一半，则输入电压有效值变为，输出电压，副线圈电流变为，D错误。 16.(2025高考·江苏)用图示可拆变压器进行探究实验，当变压器左侧的输入电压为时，若右侧接线柱选取“0”和“4”，右侧获得输出电压.则左侧接线柱选取的是(  ) A.“0”和“2” B.“2”和“8” C.“2”和“14” D.“8”和“14” 16.A 根据可拆式变压器电压比与匝数比关系有，即解得故原线圈接入的匝数是匝，即左侧接线柱线圈选取的是“0”和“2”，选A。 17.(2025高考·山东)如图为一种交流发电装置的示意图，长度为、间距为L的两平行金属电极固定在同一水平面内，两电极之间的区域I和区域Ⅱ有竖直方向的磁场，磁感应强度大小均为B、方向相反，区域I边界是边长为L的正方形，区域Ⅱ边界是长为L、宽为的矩形。传送带从两电极之间以速度v匀速通过，传送带上每隔固定一根垂直运动方向、长度为L的导体棒，导体棒通过磁场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效值为(　　) A. B. C. D. 17.D 由题意可知导体棒通过磁场区域过程需要的时间，即周期为导体棒通过区域I时，产生的电动势大小为，经过的时间为导体棒通过区域Ⅱ时，产生的电动势大小为，经过的时间为根据有效值的定义有带入数据可得，选D。 18.(2025高考·广西)某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220V.输出电压最大值为，该变压器视为理想变压器，其原、副线圈匝数之比为(  ) A. B. C. D. 18.C 变压器次级电压有效值为则变压器原副线圈的匝数比，选C。 19.(2024高考·北京)如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V，3W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是(  ) A.原线圈两端电压的有效值为 B.副线圈中电流的有效值为0.5A C.原、副线圈匝数之比为1：4 D.原线圈的输入功率为12W 19.B 由题图知，原线圈电压最大值为，则原线圈两端电压的有效值为，A错误。灯泡正常发光，由P = UI得，副线圈中电流有效值为，B正确。由理想变压器电压与匝数关系可知，C错误。理想变压器没有能量损失，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则原线圈的输入功率P1 = PL = 3W，D错误。 20.(2024高考·湖北)在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡的电阻是灯泡的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡、的电功率之比为(　　) A.2：1 B.1：1 C.1：2 D.1：4 20.C 两个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大，二极管导通则短路并联的灯泡，此时另一个灯泡与电源串联，根据电路图可知在一个完整的周期内，两个灯泡有电流通过的时间相等都为半个周期，电压有效值相等，则根据可知，C入选。 21.(2024高考·河北)为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍)，两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为(  ) A. B. C. D. 21.B 根据有效值的定义可知图1的有效值的计算为解得图二的有效值为接在阻值大小相等的电阻上，因此，B入选。 22.(2024高考·湖南)根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻。当用户端接一个定值电阻R时，上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是(  ) A.风速增加，若转子角速度增加一倍，则上消耗的功率为4P B.输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4P C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8P D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为6P 22.A 如图为等效电路图，设降压变压器的原副线圈匝数比为，则输电线上的电流为转子在磁场中转动时产生的电动势为当转子角速度增加一倍时，升压变压器原副线圈两端电压都增加一倍，输电线上的电流变为，故上消耗的电功率变为原来的4倍，A正确。升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流增加一倍，故上消耗的电功率变为原来的4倍，C错误。若阻值增加一倍，输电线路上的电流消耗的功率，B错误。若在用户端并联一个完全相同的电阻R，用户端电阻减为原来的一半，输电线上的电流为消耗的功率，D错误。 23.(2024高考·广东)将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该交流电的频率为 B.通过电阻电流的峰值为 C.电阻在1秒内消耗的电能为 D.电阻两端电压表达式为 23.D 由图可知交流电的周期为0.02s，则频率为，A错误。根据图像可知电压的峰值为，根据欧姆定律可知电流的峰值，B错误。电流的有效值为所以电阻在1s内消耗的电能为，C错误。根据图像可知其电压表达式为，D正确。 24.(2024高考·浙江)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出的交流电，经原、副线圈匝数分别为和的变压器升压至峰值大于，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是(　　) A. B. C.用电压表测原线圈两端电压，示数为 D.副线圈输出交流电压的频率是 24.B 原线圈两端电压的有效值根据电压匝数关系有变压器副线圈电压的峰值根据题意有解得，，A错误，B正确。用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则示数为，C错误。根据解得变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率是，D错误。 25.(2024高考·山东)如图甲所示，在-d≤x≤d，-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域)，边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为(　　) A. B. C. D. 25.C 根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为由题图丙可知，磁场区域变化后，当时，线圈的侧边开始切割磁感线，即当线圈旋转时开始切割磁感线，由几何关系可知磁场区域平行于x轴的边长变为，C正确。 26.(2024高考·浙江)理想变压器的原线圈通过a 或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路、如图所示。当S接a时，三个灯泡均发光，若(　　) A.电容C增大，L1灯泡变亮 B.频率f增大，L2灯泡变亮 C.RG上光照增强，L3灯泡变暗 D.S接到b时，三个泡均变暗 26.A 电容增大，对交流电的阻碍作用减小，则L1灯泡变亮，A正确。频率f增大，则电感的阻碍作用增大，则L2灯泡变暗，B错误。光敏电阻光照增强，阻值减小，由于各支路电压不变，则L3灯泡电流增大，变亮，C错误。S接到b时，根据变压比可知，副线圈电压增大，则三个泡均变亮，D错误。 二、多选题 1.(2026高考·甘肃)如图1，理想变压器原、副线圈匝数比为，电阻，，、为理想电流表，为理想电压表，、为开关。交流电源的输出电压随时间的变化规律如图2所示。闭合开关、，则( ) A.两电流表示数相同 B.电压表的示数为 C.电源输出的交流电频率为 D.电阻消耗的功率是电源输出功率的 1.BCD 由图2可知，电源输出的交流电周期为，则频率为，C正确。由图2可知，电源输出的交流电的有效值为由原、副线圈匝数与电压关系可得，副线圈输出电压为即电压表的示数为，由欧姆定律可知，通过电阻的电流为即电流表的示数为，通过电阻的电流为则副线圈的电流为原线圈电流为即电流表的示数为，故A错误，B正确。电阻消耗的功率是电源输出功率则有，D正确，故选BCD。 2.(2026高考·湖北)如图所示，有一理想变压器，其原线圈输入电压为，在一个副线圈上接额定电压为、额定功率为的灯泡甲，在另一个单匝副线圈上接额定电压为、额定功率为的灯泡乙，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是( ) A.原线圈的匝数为50 B.输入电压的频率为 C.原线圈的输入功率为 D.流过原线圈的电流最大值为0.11 A 2.AC 原线圈输入电压有效值为设原线圈匝数为，由理想变压器匝数与电压关系有又有解得，A正确。由原线圈输入电压表达式可知，则原线圈输入电压的频率为，B错误。理想变压器原线圈的输入功率等于副线圈输出功率之和为，C正确。原线圈电流的有效值为则流过原线圈的电流最大值为，D错误，故选AC。 3.(2026高考·河北)图1为一种等离子体工作电路，理想变压器原线圈两端接电压为的正弦交流电源，原、副线圈的匝数分别为、，为保护电阻。稳定工作时交流电流表的读数为，若等离子体可等效为定值电阻，其两端的正弦交流电压波形如图2所示，为电压峰值，为周期，则下列说法正确的是( ) A.副线圈电压为 B.原线圈中电流为 C.电源电压周期为 D.等离子体的等效电阻为 3.AD 根据理想变压器原副线圈的电压比等匝数比有可得副线圈电压为，故A正确。根据理想变压器原副线圈的电流比等匝数反有可得原线圈中电流为，故B错误。由题意可知，副线圈中电压周期为，变压器不改变交流电的周期，即电源电压周期为，故C错误。等离子体两端电压的有效值为等离子体的等效电阻为，故D正确，故选AD。 4.(2026高考·云南)云南至广东高压输电工程在调试阶段采用高压输电，输送功率为，关于该输电线路，下列说法正确的是( ) A.输电电流为 B.输电电流为 C.若输送功率不变，提高输电电压，则输电损耗会增加 D.若输送功率不变，提高输电电压，则输电损耗会减小 4.BD 根据输电功率公式，输电电流，A错误，B正确。输电损耗功率为，输送功率不变时，提高输电电压，由可知输电电流减小，因此减小，C错误，D正确。故选BD。 5.(2025高考·重庆)2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变为的交流电，再经配电房中的变压器(视为理想变压器)降为的家用交流电，若输电线路输送功率为，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%，则(　　) A.直流输电导线中的电流为250A B.直流输电导线总阻值不超过16Ω C.家用交流电的电压最大值为220V，频率为50Hz D.配电房中变压器原、副线圈中电流比为 5.BD 直流输电电流由公式计算得，A错误。导线允许的最大功率损耗为5%的输送功率由 得导线总阻值上限，B正确。家用交流电表达式为，其最大值为；频率为，C错误。变压器原线圈电压，副线圈电压，匝数比电流比与匝数比成反比可知，D正确。 6.(2025高考·云南)电动汽车充电桩的供电变压器(视为理想变压器)示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为，输入电压；两副线圈的匝数分别为和，输出电压。当I、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为和，下列说法正确的是(　　) A. B. C.变压器的输入功率为 D.两副线圈输出电压最大值均为 6.AC 根据理想变压器的电压比等于匝数比可得，A正确，B错误。根据能量守恒可知变压器的输入功率等于总的输出功率，故，C正确。输出电压为交流电的有效值，根据正弦交流电的最大值与有效值的关系可知，两副线圈输出电压最大值均为，D错误。 7.(2025高考·黑吉辽蒙卷)如图，“”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕b、e所在直线以角速度顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。时，abef与水平面平行，则(  ) A.时，电流方向为abcdefa B.时，感应电动势为 C.时，感应电动势为0 D.到过程中，感应电动势平均值为0 7.AB 线框旋转切割磁场产生电动势的两条边为和，时刻边速度与磁场方向平行，不产生电动势，因此此时边切割产生电动势，由右手定则可知电流方向为，电动势为，AB正确。时，线框旋转180°，此时依旧是边切割磁场产生电动势，感应电动势不为零，C错误。到时，线框的磁通量变化量为零，线框的磁通量变化量为由法拉第电磁感应定律可得平均电动势为，D错误。 8.(2025高考·湖北)在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是(　　) A.仅增加用户数，r消耗的功率增大 B.仅增加用户数，用户端的电压增大 C.仅适当增加n2，用户端的电压增大 D.仅适当增加n2，整个电路消耗的电功率减小 8.AC 整个电路物理量标注如图 设用户端总电阻为R用户，降压器输入端等效为电阻Rx，则有因为其中I2=I3，则对于输电线有联立整理可得仅增加用户数，则R用户减小，可知I2增大，根据可知r消耗的功率增大，A正确。仅增加用户数，I2增大，根据可知U3减小，根据用户端的电压可知用户端的电压减小，B错误。仅适当增加n2，根据可知U2增大，根据可知I2增大，根据可知U3增大，根据用户端的电压可知用户端的电压增大，C正确。由C选项可知，仅适当增加n2，I2增大，整个电路消耗的电功率由于U2增大，故整个电路消耗的电功率变大，D错误。 9.(2025高考·浙江)如图1所示，在平面内存在一以O为圆心、半径为r的圆形区域，其中存在一方向垂直平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化如图2所示，周期为。变化的磁场在空间产生感生电场，电场线为一系列以O为圆心的同心圆，在同一电场线上，电场强度大小相同。在同一平面内，有以O为圆心的半径为的导电圆环I，与磁场边界相切的半径为的导电圆环Ⅱ，电阻均为R，圆心O对圆环Ⅱ上P、Q两点的张角；另有一可视为无限长的直导线CD。导电圆环间绝缘，且不计相互影响，则( ) A.圆环I中电流的有效值为 B.时刻直导线CD电动势为 C.时刻圆环Ⅱ中电流为 D.时刻圆环Ⅱ上PQ间电动势为 9.BD 由题图可知，在内和内圆环I中的电流大小均为在内圆环I中的电流大小为设圆环I中电流的有效值为，根据有效值定义可得联立解得A错误。设右侧又一无限长的直导线对称的无限长的直导线与构成回路，则时刻，、回路产生的总电动势为根据对称性可知时刻直导线CD电动势为，B正确。由于圆环Ⅱ处于磁场外部，通过圆环Ⅱ的磁通量一直为0，所以圆环Ⅱ不会产生感应电流，则时刻圆环Ⅱ中电流为0，C错误。以O点为圆心，过程P、Q两点圆轨道，在时刻产生的电动势为则P、Q两点间圆弧的电动势为由于P、Q两点间圆弧与圆环Ⅱ上PQ构成回路不会产生感应电流，则圆环Ⅱ上PQ间电动势为，D正确。 10.(2024高考·全国)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中(　　) A.电流最小 B.电流最大 C.电流方向由P指向Q D.电流方向由Q指向P 10.BD 如图开始线圈处于中性面位置，当磁极再转过90°时，此时穿过线圈的磁通量为0，故可知电流最大；在磁极转动的过程中，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知，此时感应电流方向由Q指向P，BD入选。 11.(2024高考·全国)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻和、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压不变的情况下，为提高的热功率，可以(　　) A.保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 B.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变 C.将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 D.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动 11.AC 保持T不动，根据理想变压器的性质可知副线圈中电压不变，当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，R与串联后的总电阻减小，电流增大，根据可知此时热功率增大，A正确。将T向b端移动，副线圈匝数变小，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片位置不变时，通过的电流减小，故热功率减小，B错误。将T向a端移动，副线圈匝数增加，故副线圈两端电压变大，滑动变阻器R的滑片向f端滑动，R与串联后的总电阻减小，电流增大，此时热功率增大，C正确。将T向b端移动，副线圈匝数减少，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片向e端滑动，R与串联后的总电阻增大，电流减小，此时热功率减小，D错误。 12.(2024高考·海南)电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原副线圈匝数分别为、，输入正弦交流的频率为50Hz，则下列说法正确的是(　　) A.交流电的周期为0.02s B.原副线圈匝数比 C.输出的最大电压为220V D.若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW 12.AD 交流电的周期为，A正确。根据理想变压器原副线圈的电压与线圈匝数的关系可得，原副线圈匝数比为，B错误。输出的最大电压为，C错误。若10台充电桩同时使用，输出功率为变压器不改变功率，故输入功率为，D正确。 三、实验题 1.(2026高考·浙江)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： (1)小明先用多用电表测量图1变压器的“0”、“1400”接线柱间的电阻。选择开关位置如图2，经规范操作，指针位置如图3，测得阻值为 ________。 (2)用匝数和的两线圈进行实验，分别测得两端电压为和，记录于下表。下列说法正确的是________(多选)； /V 1.02 2.20 3.24 4.28 5.36 /V 2.12 4.52 6.64 8.78 11.02 A.与对应的是副线圈 B.与对应的是副线圈 C.实验中采用低压直流电源 D.多用电表选择开关应调至交流电压挡 (3)小明将两个线圈按图4方式上下叠放。下层线圈输入电压信号如图5所示，上层线圈与示波器相连，则示波器上显示的波形为________。 A. B. C. 1.【答案】(1)34/34.0 (2)AD (3)C 【解析】(1)从图2可知，多用电表选择开关置于电阻×10挡位，图3中指针指向3.4，所以测得阻值为R=3.4×10=34Ω。 (2)根据变压器电压与匝数的关系，匝数多的线圈电压高；因为变压器由漏磁等损失，又因为，所以n1对应副线圈，A正确，B错误。变压器的工作原理是电磁感应，需要交流电源，不能用直流电源，C错误。变压器输出的是交流电，测量其电压时，多用电表选择开关应调至交流电压挡，D正确。 (3)由题意可知下层线圈输入的是锯齿波电压，它的变化率(斜率)在每个周期内是恒定的；根据电磁感应原理可知上层线圈的感应电动势，与磁通量的变化率成正比，也就是与输入电压的变化率成正比；输入电压的斜率恒定，所以感应电动势的大小也恒定，对应的波形是方波。故选C。 2.(2025高考·山东)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、； 电阻箱R； 灯泡L(额定电压为)； 交流电流表，交流电压表， 开关、，导线若干。 部分实验步骤如下： (1)模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为，闭合，调节电阻箱阻值，使示数为，此时(量程为)示数如图乙所示，为 ，学生电源的输出功率为 W。 (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，按图丙连接电路后闭合。调节、，使示数为，此时示数为，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的 倍。 (3)示数为，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了 W。 2.【答案】(1)200 根据题图可知电流表的分度值为5mA，故读数为200mA； 2.4 学生电源的输出功率 (2)100 低压输电时电阻箱消耗的功率为电阻箱的接入的电阻为高压输电时，电阻箱消耗的功率为可得即低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的100倍。 (3)0.9 示数为时，学生电源的输出功率高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了。 四、解答题 1.(2025高考·江苏)圆筒式磁力耦合器由内转子、外转子两部分组成。工作原理如图甲所示。内、外转子可绕中心轴转动。外转子半径为，由四个相同的单匝线圈紧密围成，每个线圈的电阻均为R，直边的长度均为L，与轴线平行。内转子半径为，由四个形状相同的永磁体组成，磁体产生径向磁场，线圈处的磁感应强度大小均为B。外转子始终以角速度匀速转动，某时刻线圈abcd的直边ab与cd处的磁场方向如图乙所示。 (1)若内转子固定，求ab边产生感应电动势的大小E； (2)若内转子固定，求外转子转动一周，线圈abcd产生的焦耳热Q； (3)若内转子不固定，外转子带动内转子匀速转动，此时线圈中感应电流为I，求线圈abcd中电流的周期T。 1.【答案】(1) 根据题意可知，转动时的线速度为则ab产生的感应电动势。 (2) 根据题意，由图可知，若内转子固定，外转子转动过程中，、均切割磁感线，且产生的感应电流方向相反，则转动过程中感应电动势为感应电流为转子转动的周期为则abcd转一圈产生的热量。 (3) 结合图可知，转子转动电流方向改变，大小不变，若内转子不固定，跟着外转子一起转，且abcd中的电流为I，则感应电动势为又有则电流改变方向的时间为则电流的周期为。 2.(2024高考·广西)某兴趣小组为研究非摩擦形式的阻力设计了如图甲的模型。模型由大齿轮、小齿轮、链条、阻力装置K及绝缘圆盘等组成。K由固定在绝缘圆盘上两个完全相同的环状扇形线圈、组成。小齿轮与绝缘圆盘固定于同一转轴上，转轴轴线位于磁场边界处，方向与磁场方向平行，匀强磁场磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，与K所在平面垂直。大、小齿轮半径比为n，通过链条连接。K的结构参数见图乙，其中，每个线圈的圆心角为，圆心在转轴轴线上，电阻为R。不计摩擦，忽略磁场边界处的磁场，若大齿轮以的角速度保持匀速转动，以线圈的ab边某次进入磁场时为计时起点，求K转动一周。 (1)不同时间线圈受到的安培力大小； (2)流过线圈的电流有效值； (3)装置K消耗的平均电功率。 2.【答案】(1)由题意知大齿轮以的角速度保持匀速转动，大小齿轮线速度相等，则，可得小齿轮转动的角速度为转动周期为以线圈的ab边某次进入磁场时为计时起点，到cd边进入磁场，经历的时间为这段时间内线圈产生的电动势为电流为受到的安培力大小当ab边和cd边均进入磁场后到ab边离开磁场，经历的时间为由于M1线圈磁通量不变，无感应电流，安培力大小为0；当M1线圈ab边离开磁场到cd边离开磁场，经历的时间为此时的安培力大小由前面分析可知方向与进入时相反；当M1线圈cd边离开磁场到ab边进入磁场，经历的时间为同理可知安培力为0。 (2) 根据(1)可知设流过线圈的电流有效值为I，则根据有效值定义有其中，联立解得。 (3) 根据题意可知流过线圈和的电流有效值相同，则在一个周期内装置K消耗的平均电功率为。 五、综合题 电磁测速 单极测速发电机是电机学领域的一种测速元件，采用电磁感应原理工作。其原理为圆柱式或圆盘式电枢在恒定匀强磁场中旋转产生感应电势，输出特性与转速呈线性关系。该装置通常采用圆筒式空芯转子与永磁结构，结合电刷引流装置优化性能。该发电机通过无换向器设计实现无纹波直流电压输出，避免换向火花干扰，且输出电压对称性佳。其瞬态响应好、灵敏度高，适用于动态测速场景。由于无齿槽结构，最高转速仅受轴承限制。根据《湖南大学学报(自然科学版)》相关研究，该装置在稳态和瞬态测速中均表现出优良特性，可应用于现代快速驱动系统的动态参数测量。 1.(2026高考·上海)某齿轮式电磁转速传感器的结构如下：金属齿轮的每个齿上都固定有可被磁化的小磁铁，齿轮旁放置一个条形永磁铁，永磁铁上绕有闭合线圈。已知初始时刻，齿轮的一个金属齿正对着永磁铁；当齿轮转动时，金属齿会周期性地靠近、远离永磁铁，导致穿过线圈的磁通量周期性的发生变化。则在磁通量变化的一个周期内， A、B的电势关系是(　　) A. B. C.先，后 D.先，后 1.【答案】C 【解析】由图可知，永磁体在线圈中的磁通量向左。当小磁铁远离永磁体时，小磁铁在线圈处向左的磁场变小，即线圈的磁通量减小，根据楞次定律“增反减同”可知，感应电流由A到B，即。小磁铁磁化后外部为S极，当小磁铁靠近永磁体时，小磁铁在线圈处向左的磁场变大，即线圈的磁通量增大，根据楞次定律“增反减同”可知，感应电流由B到A，即；由于初始时刻，齿轮的一个金属齿正对着永磁铁，故小磁铁先远离再靠近， A、B的电势关系是先，后，故选C。 2.(2026高考·上海)已知上述齿轮式传感器中，感应电动势变化的周期为，齿轮共有N个齿，车轮的直径为D。若该齿轮与汽车的车轮属于同轴转动，求汽车的速度？ 2.【答案】 【解析】由题意可知，齿轮的转动周期为则汽车的速度为其中解得 3.(2026高考·上海)现经过半波整流器后，电压传感器的示数如图所示，求有效电压U？ 3.【答案】 【解析】根据有效值的定义，设电阻的阻值为，则解得有效电压 4.(2026高考·上海)现将传感器改为圆柱笼式结构：半径为R的轻质金属圆柱笼，其侧面曲面上等间距的固定有三根完全相同的金属细条(金属条夹角为120°)。在圆柱笼的一侧，有一个垂直于圆柱轴线的小范围匀强磁场区域，有且只有一根金属条会在磁场区域内。当圆柱笼绕中心轴转动时，每根金属细条进入磁场区域时都会切割磁感线产生感应电动势。 (1)某一时刻，恰好有一根金属细条完全处于磁场中，此时测得圆柱笼两个圆形端面之间的电势差为。求该金属细条产生的感应电动势大小( )？ (2)已知磁场的磁感应强度为，金属细条的长度为，电阻为，电路其余部分电阻不计。求此时该金属细条受到的安培力大小( )？ (3)若汽车从某一时刻做匀加速运动，测得相邻两次电压脉冲峰值分别为和。则下一次电压脉冲的峰值最接近下列哪个选项( ) A B. C. D. 4.【答案】(1) (2) (3)D 【解析】(1)等效电路图如图所示 则外电路的总电阻为路端电压为解得 (2)该金属细条受到的安培力大小为其中解得 (3)根据，可知，脉冲峰值与角速度成正比，匀加速转动时，相邻等角位移内的增量相同，所以可得,故选D。 5.(2026高考·上海)已知圆柱笼的半径为，车轮的半径为，结合上一问测得的相邻脉冲峰值电压和，求汽车的加速度大小？ 5.【答案】 【解析】由(4)可知相邻脉冲对应角位移且其中为角加速度，则则汽车的加速度大小为 26 / 26 学科网（北京）股份有限公司 $