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

模块十三 交变电流 传感器 本试卷共100分，考试时长90分钟 第一部分 本部分共14题，每题3分，功42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A A B A D C D D B B B D C D 第二部分 本部分共6题，共58分。 15．（8分） (1)0/零 (2)0.75 下 2 16．（10分） (1)C (2)c、d (3)两个线圈的匝数之比 (4)A (5) 17．（8分）【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）线圈产生感应电动势的最大值 解得 （2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值 从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值 解得 （3）通过电阻的电流的有效值 电阻上产生的发热功率 得 18．（10分）【答案】(1)， (2) 【解析】（1）由图乙可知电流最大值为，根据闭合电路欧姆定律可得感应电动势的最大值为 则感应电动势的有效值为 （2）若将该发电机输出端接一原、副线圈匝数比的理想变压器的原线圈，则原线圈输入电压为；根据，可得副线圈输出电压为 通过灯泡的电流为 通过定值电阻的电流为 则副线圈的电流为 发电机输出的电功率为 19．（10分）【答案】(1) (2) (3) 【解析】（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 20．（12分）【答案】(1)400A (2) (3)否，见解析 【解析】（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 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 注意事项： 1．本试卷共100分，考试时长90分钟。 2．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 3．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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。 第一部分 本部分共14题，每题3分，功42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1．（2026·北京西城·一模）如图所示，交流发电机的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间的变化规律为。下列说法正确的是（　　） A．当线圈转到图示位置时，产生的电动势为20V B．当线圈转到图示位置时，AB边不受安培力 C．此交变电流的电动势有效值为20V D．此交变电流的频率为100Hz 【答案】A 【解析】A．根据交变电动势瞬时值为 可得， 图示位置线圈平面与磁感线平行，AB、CD边垂直切割磁感线，感应电动势达到最大值，等于峰值，A正确； B．图示位置有感应电动势，闭合回路存在感应电流，AB边处在磁场中，有电流就会受到安培力，B错误； C．正弦式交变电动势的有效值 ，C错误； D．交变电流频率 ，D错误。故选A。 2．（2025·北京丰台·一模）标有“6V、3W” 的灯泡接在正弦式交流电源上，正常发光，通过灯泡的电流随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．通过灯泡的电流表达式 B．交变电流每秒电流方向改变50次 C．灯泡一分钟内消耗的电能为3J D．灯泡两端电压的峰值为6V 【答案】A 【解析】A．流过灯泡的电流 电流最大值 周期T=0.02s，则 可知通过灯泡的电流表达式 选项A正确； B．一个周期内电流方向改变2次，则交变电流每秒电流方向改变100次，选项B错误； C．灯泡一分钟内消耗的电能为E=Pt=3×60J=180J 选项C错误； D．灯泡两端电压的峰值为6V，选项D错误。故选A。 3．（2026·北京西城·二模）如图1所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压随时间变化的图像如图2所示，副线圈接规格为“，”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．原线圈中电流的有效值为 C．原、副线圈的匝数之比为 D．原线圈的输入功率为 【答案】B 【解析】A．原线圈两端电压的有效值为，故A错误； C．根据题意可知副线圈两端电压的有效值为，根据原副线圈两端的电压比等于匝数比可得，故C错误； B．根据题意可得副线圈中电流的有效值为 根据原副线圈的电流比等于匝数反比可得 可得原线圈中电流的有效值为，故B正确； D．变压器原副线圈的功率相等，所以原线圈的输入功率为，故D错误。故选B。 4．（2026·北京朝阳·二模）某汽油发动机火花塞需要瞬间高达10kV的电压才能点火，一同学设计了如图甲、乙所示的点火电路。已知直流电源的输出电压为12V，升压变压器的输出端接到火花塞上。下列说法正确的是（　　） A．图甲电路中，在开关断开瞬间，输出端可能会产生高压 B．图乙电路中，在开关断开瞬间，输出端可能会产生高压 C．两电路中，保持开关闭合，输出端都会获得持续的高压 D．两电路都不可能使火花塞点火，因为变压器不能改变直流电压 【答案】A 【解析】A．图甲电路中，开关串联在原线圈回路中。在开关断开瞬间，原线圈中的电流迅速减小，导致穿过铁芯的磁通量急剧变化。根据法拉第电磁感应定律，由于副线圈匝数较多（升压变压器）且电流变化时间极短，副线圈两端会产生极高的感应电动势，可能达到10kV使火花塞点火，故A正确； B．图乙电路中，原线圈直接接在直流电源两端，电流恒定，产生的磁场恒定，穿过副线圈的磁通量不发生变化。无论副线圈侧的开关断开还是闭合，副线圈中都不会产生感应电动势，故B错误； C．变压器的工作原理是电磁感应，需要变化的电流产生变化的磁场。在两电路中，若保持开关闭合，原线圈中均为恒定直流电，磁通量不变，副线圈中均无感应电动势，无法获得持续高压，故C错误； D．虽然变压器不能改变恒定直流电压，但图甲电路通过开关的断开瞬间，人为制造了电流的剧烈变化，利用互感现象可以在副线圈产生高压，从而实现点火，故D错误。故选A。 5．（2026·北京东城·二模）如图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器的输入电压如图乙所示，远距离输电线的电阻不可忽略。降压变压器右侧电路中可连接多个用户，下列说法正确的是（　　） A．降压变压器副线圈输出的交流电频率为100 Hz B．图乙所示电压的瞬时值表达式 C．当用户增多时（即降压变压器输出电流I增大），电压表示数变大 D．当用户增多时（即降压变压器输出电流I增大），远距离输电线路损耗功率变大 【答案】D 【解析】A．由图乙可知，交流电的周期 频率 理想变压器不改变交流电的频率，所以降压变压器副线圈输出的交流电频率为 ，故A错误； B．交流电的角速度 所以图乙所示电压的瞬时值表达式为 ，故B错误； C．当用户增多时，降压变压器副线圈负载总电阻减小，输出电流 增大。根据变压器电流关系 可知，输电线上的电流 增大。输电线上的电压损失 增大。升压变压器输出电压 由输入电压决定，保持不变，则降压变压器输入电压 减小。根据变压器电压关系 可知，降压变压器输出电压 减小，即电压表示数变小，故C错误； D．当用户增多时，输电线上的电流 增大，根据 可知，远距离输电线路损耗功率变大，故D正确。故选D。 6．（2025·北京通州·一模）如图所示为一交流发电机和外接负载的示意图。矩形线圈在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动。矩形线圈面积为S，匝数为，线圈电阻为，外接负载电阻为。下列说法正确的是（ ） A．图示时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最小 B．从图示时刻开始计时，电动势的瞬时值表达式为 C．线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量 D．线圈由图示位置转过的过程中，电阻产生的热量 【答案】C 【解析】 A．线圈平面与磁场平行，穿过线圈的磁通量为0，但磁通量变化率最大，故A错误； B．从图示时刻开始计时，电动势的瞬时值表达式为 故B错误； C．从题图所示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量为 故C正确； D．线圈由图示位置转过的过程中，电阻R上所产生的热量 故D错误。故选C。 7．（2025·北京西城·一模）如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接R=22Ω的电阻。原、副线圈的匝数比为10：1，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．交流电的频率为100Hz B．电压表的示数约为31.1V C．原线圈电流的有效值为1A D．原线圈的输入功率为22W 【答案】D 【解析】A．交流电的频率为 故A错误； B．电压表的读数为电压的有效值，原线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比 可得副线圈的电压为 所以电压表的读数为22V，故B错误； CD．根据欧姆定律可得副线圈的电流的大小为 根据电流与匝数成反比 可得原线圈的电流的大小为 由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为 故C错误，D正确。故选D。 8．（2025·北京顺义·一模）如图所示，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变化的关系式为，副线圈接工作电压为36V的照明灯，照明灯正常工作，原线圈匝数为1100。下列说法正确的是（　　） A．副线圈匝数为18 B．原副线圈匝数比为 C．交变电流的周期为0.01s D．副线圈输出电压的峰值为 【答案】D 【解析】AB．原线圈输入电压为 副线圈输出电压为 原副线圈匝数比为 解得 故AB错误； C．由输入电压u随时间t变化的关系式可得 则交变电流的周期为 故C错误； D．副线圈输出电压的峰值为 故D正确。故选D。 9．（2025·北京市东城区·二模）燃油汽车启动时，火花塞产生电火花的简化电路如图所示，初级线圈回路中的电源电动势为，次级线圈回路中的火花塞的两个电极P、Q靠得很近。汽车启动时，开关不停地闭合、断开，次级线圈产生的瞬时高压可达千伏甚至万伏，使电极P、Q间产生电火花，点燃汽缸中的可燃混合气。下列说法正确的是（　　） A．开关闭合瞬间，P、Q间无电压 B．开关断开瞬间，火花塞会产生电火花 C．初级线圈的匝数应远大于次级线圈的匝数 D．P、Q间的高压是由于次级线圈的自感现象产生的 【答案】B 【解析】A．闭合开关的瞬间，初级线圈的电流发生变化，铁芯内的磁通量发生变化，次级线圈产生高电压，P、Q间有电压，故A错误； B．断开开关的瞬间，初级线圈的电流发生变化，铁芯内的磁通量发生变化，次级线圈产生高电压，火花塞会产生电火花，故B正确； C．根据变压器电压比等于匝数比有 可知，为了使次级线圈产生高电压，初级线圈的匝数应远小于次级线圈的匝数，故C错误； D．P、Q间的高压是由于互感现象产生的，故D错误。故选B。 10．某实验小组模拟输电网供电的装置如图所示。发电机产生的交变电流经升压、降压变压器传输给用户。电阻并联在升压变压器原线圈a、b两端，降压变压器副线圈匝数可通过滑动触头P调节，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻，用户端电阻为，，不计其余电阻。已知发电机输出电压恒定，变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．若的阻值增大，则用户端电阻消耗的功率减小 B．若在用户端再并联一个电阻，则上消耗的功率增大 C．若将滑片P向上滑动，则电阻消耗的功率减小 D．若用户端电阻增大，则用户端消耗的功率先增大后减小 【答案】B 【解析】A．若R1的阻值增大，但是ab端的输入电压不变，升压变压器次级电压恒定不变，则用户端电阻R2消耗的功率不变，选项A错误； B．将降压变压器以及R2等效为 则若在用户端再并联一个电阻，等效于R2减小，R等减小，通过R0的电流 变大，则R0上消耗的功率 功率增大，选项B正确； C．若仅将滑片P向上滑动，则n4变大，则 减小，则通过R0的电流 变大，电阻R0消耗的功率 功率增大，选项C错误； D．将R0等效为电动势为U2的电源的内阻，R等为外电阻，则当R0=R等时R2的功率最大；因开始时R2>R0， n3>n4，则R等>R0，若用户端电阻R2增大，R等远离R0的值，则用户端消耗的功率会一直减小，选项D错误。故选B。 11．（2026·北京昌平·二模）某实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示，保温箱电路主要由加热电路和控制电路组成。加热电路由加热电源、加热电阻丝和电磁开关构成；其余部分为控制电路。控制电路存在一个电流值I0，若电磁铁线圈的电流小于I0，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于I0，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。已知保温箱的温度设定在50℃时，电阻箱接入电路的阻值为130Ω。电池内阻及导线电阻不计。下列说法不正确的是（　　） A．加热电阻丝的c端应该与触头a相连接 B．加热电阻丝的c端应该与触头b相连接 C．保温箱的温度设定在100℃时，电阻箱接入电路的阻值为210Ω D．保温箱的温度设定在150℃时，电阻箱接入电路的阻值为250Ω 【答案】B 【解析】AB．根据图1可知温度升高，热敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律可知，流过电磁铁线圈的电流变大，衔铁与固定触头b接触，此时加热电阻丝电路部分断开连接，停止加热，可知图2中加热电阻丝的c端应该与触头a相连接，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意； CD．由图可知，当温度为50℃时，热敏电阻的阻值为180Ω，电阻箱接入的电阻为130Ω，当温度为100℃时，热敏电阻的阻值为100Ω，要使得电流值不变，则在电流为I0时，控制电路的总电阻不变，则此时电阻箱的电阻为 当温度为150℃时，热敏电阻的阻值为60Ω，则此时电阻箱的电阻为，故CD正确，不符合题意。故选B。 12．（2026·北京丰台·二模）如图所示，某理想变压器的原线圈接在100V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为10V，副线圈与负载电阻R相连。下列说法正确的是（　　） A．原、副线圈匝数之比为1:10 B．当负载电阻R=10Ω时，电流表的示数为10A C．当负载电阻R的阻值增大时，副线圈的输出电压将减小 D．当负载电阻R的阻值减小时，原线圈的输入功率将增大 【答案】D 【解析】A．根据理想变压器的电压与匝数关系，可得 所以原、副线圈匝数之比为，故A错误； B．当时，副线圈电流 根据理想变压器电流与匝数关系 解得，即电流表示数为，故B错误； C．副线圈的输出电压，只由原线圈电压和匝数比决定，与负载电阻无关。所以即使增大，也不变，故C错误。 D．原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即 当减小时，不变，所以增大，对应也增大，故D正确。故选D。 13．（2026·北京朝阳·二模）某同学制作了一种便携式力传感器，如图甲所示。该传感器由弹性体、霍尔元件（长、宽、高分别为a、b、c，依靠电子导电）、永久磁钢、固定支架构成。弹性体的一端与永久磁钢（上端为S极，下端为N极）一起固定在支架上，霍尔元件安装在永久磁钢下方的弹性体平面上，并通入恒定电流I。当拉力F使弹性体发生形变时，会带动霍尔元件产生微小位移x，因不同距离处磁感应强度B不同，霍尔元件将在前、后表面间产生不同的电压UH，如图乙所示。据此可把测量UH的电压表改装成测量力的仪表。已知微小位移x随拉力F均匀变化，磁感应强度B随微小位移x均匀变化。不计涡流影响。下列说法正确的是（　　） A．霍尔元件前表面电势低于后表面电势 B．拉力F越大，霍尔电压UH越大 C．改装后的仪表刻度值均匀 D．仅增加宽度b能使改装后的仪表更灵敏 【答案】C 【解析】A．霍尔元件靠电子导电，电流向右，因此电子运动方向向左；磁场向下，根据左手定则（电子带负电，四指指向电流方向）：电子受到的洛伦兹力方向向后，电子向后表面偏转，后表面积累负电荷，前表面带正电，因此前表面电势高于后表面电势，故A错误； B．当电场力与洛伦兹力平衡时 得 电流 得 代入得 ，拉力越大，弹性体伸长量越大，霍尔元件向下位移越大，离上方永久磁钢越远，磁感应强度越小，因此越小，故B错误； C．由题意知随均匀变化（） 随均匀变化（） 因此 代入霍尔电压公式得 是的一次线性函数，因此改装后仪表的刻度均匀，故C正确。 D．由 可知，霍尔电压与宽度无关，仅增加不会改变随的变化率，不会提高灵敏度，故D错误；故选C。 14．（2026·北京东城·二模）图甲为某种发电机的剖面图。转轴上有两个可同步转动的磁铁盘，每个磁铁盘上各有八个扇形磁极，N、S极交替出现，如图乙所示，扇形的内半径为r0，外半径为r1。任意时刻上下两个正对磁极之间为匀强磁场，磁感应强度为B，方向与转轴平行。转轴中部固定一个线圈盘，线圈盘上有八个彼此绝缘的扇形线圈，扇形线圈与扇形磁极的形状、大小完全相同，如图丙所示。每个扇形线圈都是单匝线圈，其电阻为R。磁铁盘以恒定角速度ω匀速旋转，当磁铁盘中的扇形磁极与线圈盘中的扇形线圈完全正对时开始计时（t=0），下列说法不正确的是（　　） A．该发电机产生交流电的频率 B．时刻，通过单个扇形线圈的磁通量为0 C．单个扇形线圈的感应电动势 D．单个扇形线圈消耗的功率 【答案】D 【解析】A．每个扇形磁极对应的圆心角为。该发电机的任意一个线圈中磁场发生一次周期性变化磁铁盘转动的角度为，则该发电机产生交流电的周期为，则该发电机产生交流电的频率，故A正确，不符合题意； B． 当时，磁铁盘转动的角度为 此时扇形线圈一半面积处于N极磁场中，另一半面积处于相邻的S极磁场中，总磁通量为0，故B正确，不符合题意； C．在0时刻开始的半个周期的时间内，任一线圈的磁通量大小变化量为，其中 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势大小为，故C正确，不符合题意； D．由于磁极和线圈均布满圆周且紧密排列，则线圈中产生大小恒为的感应电动势，单个线圈的功率应为，故D错误，符合题意。故选D。 第二部分 本部分共6题，共58分。 15．（8分）测量竖直运动货物加速度的装置原理图如图所示。电路图中的器材有：电源E（E=6V，r=0.2Ω）、数字电压表（视为理想电压表）、定值电阻R1（R1=2.8Ω）、滑动变阻器R（最大阻值为3Ω，长度为0.4m）。测量加速度的原理：滑动变阻器R的滑片一端固定在竖直固定的轻弹簧上端，弹簧上端固定一质量为m0=1kg的托盘、下端固定在竖直运动的升降装置底座上，弹簧劲度系数k=100N/m，升降装置静止且托盘上不放货物时，滑片静止于变阻器上端。请回答下列问题； (1)升降装置静止且托盘不放货物时，电压表的示数为_______V。 (2)升降装置静止，将质量为m=1kg的货物P放在托盘上，P静止时，电压表的示数为_______V，货物P置于托盘上后，升降装置沿直线匀速向上运动。 ①若升降装置向上运动过程中，电压表示数突然变小，则此时升降装置的加速度向_______（选填“上”或“下”）； ②若升降装置向上运动过程中，电压表示数增加了0.3V，则升降装置的加速度变化量的大小为_______m/s2。 【答案】(1)0/零 (2)0.75 下 2 【解析】（1）当托盘没有放货物时，滑片处于变阻器R上端，电压表被短路，示数为0。 （2）[1]当P放在托盘上静止时，弹簧向下移动 变阻器R两端总的电压为 此时电压表示数为 [2]电压变小，根据 不变，变小说明 减小，即滑片下移量变小，弹簧压缩量减小，弹力小于总重力，合力向下，则此时升降装置的加速度向下： [3]电压增加 ，由 可得下移量变化 由牛顿第二定律有 可得加速度 即加速度变化量大小为 16．（10分）某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、导线若干。 图甲为实验原理图在线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表： 实验序号 原线圈匝数n1=400 原线圈两端电压U1（V） 副线圈匝数n2=200 副线圈两端电压U2（V） 副线圈匝数n2=1400 副线圈两端电压U2（V） 1 5.8 2.9 20.3 2 8.0 4.0 28.1 3 12.6 6.2 44.0 请回答下列问题： (1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是（　　） A．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源 B．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱 C．为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测 (2)应将图甲中的A、B分别与图乙中的__________（填“a、b”或“c、d”）连接。 (3)由表中数据得出的结论是：变压器原、副线圈的电压之比等于_________。 (4)在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可动铁芯取走，副线圈匝数n2=200，则副线圈两端电压（　　） A．一定小于4.0V B．一定等于4.0V C．一定大于4.0V (5)图丁为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈相连，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当=__________时，R获得的功率最大。 【答案】(1)C (2)c、d (3)两个线圈的匝数之比 (4)A (5) 【解析】（1）A．实验接通电源前必须先检查电路，故A错误； B．无论电压高低，通电时都不能用手接触裸露接线柱/导线，故B错误； C．使用交流电压挡测电压时，为了防止超量程损坏电表，需先用最大量程试测，故C正确。 故选C。 （2）变压器原线圈需要接交流电源，图乙中是学生电源的交流输出端，为直流输出端，因此应接。 （3）分析表格数据，误差允许范围内满足 因此结论为变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比。 （4）取走可动铁芯后，变压器漏磁增加，穿过副线圈的磁通量减少，副线圈感应电动势降低，因此副线圈电压一定小于原有的，故A正确。 （5）副线圈电阻R等效到原线圈侧，等效电阻为 根据电源输出功率最大的条件，外电阻等于等效内阻，可得 整理得 此时获得的功率最大。 17．（8分）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 (1)求线圈中感应电动势的最大值； (2)从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； (3)求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）线圈产生感应电动势的最大值 解得 （2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值 从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值 解得 （3）通过电阻的电流的有效值 电阻上产生的发热功率 得 18．（10分）如图甲所示为一小型交流发电机结构示意图，图中仅画出一匝矩形线圈。线圈绕中心轴OO′以恒定角速度匀速转动，与外电路阻值R=10Ω的定值电阻构成闭合回路，线圈内阻不计。从图甲所示的中性面位置开始计时，通过电阻R的交变电流随时间变化的规律如图乙所示。 (1)求线圈转动产生的感应电动势的最大值Em和有效值E； (2)若将该发电机输出端接一原、副线圈匝数比的理想变压器的原线圈，副线圈并联两个用电器：一个标有“20V40W”的灯泡L（正常发光），另一个是阻值的定值电阻。求发电机输出的电功率。 【答案】(1)， (2) 【解析】（1）由图乙可知电流最大值为，根据闭合电路欧姆定律可得感应电动势的最大值为 则感应电动势的有效值为 （2）若将该发电机输出端接一原、副线圈匝数比的理想变压器的原线圈，则原线圈输入电压为；根据，可得副线圈输出电压为 通过灯泡的电流为 通过定值电阻的电流为 则副线圈的电流为 发电机输出的电功率为 19．（10分）（2025·江苏·高考）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。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（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 20．（12分）（2026·北京昌平·二模）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。 【答案】(1)400A (2) (3)否，见解析 【解析】（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 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 注意事项： 1．本试卷共100分，考试时长90分钟。 2．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 3．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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。 第一部分 本部分共14题，每题3分，功42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1．（2026·北京西城·一模）如图所示，交流发电机的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间的变化规律为。下列说法正确的是（　　） A．当线圈转到图示位置时，产生的电动势为20V B．当线圈转到图示位置时，AB边不受安培力 C．此交变电流的电动势有效值为20V D．此交变电流的频率为100Hz 2．（2025·北京丰台·一模）标有“6V、3W” 的灯泡接在正弦式交流电源上，正常发光，通过灯泡的电流随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．通过灯泡的电流表达式 B．交变电流每秒电流方向改变50次 C．灯泡一分钟内消耗的电能为3J D．灯泡两端电压的峰值为6V 3．（2026·北京西城·二模）如图1所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压随时间变化的图像如图2所示，副线圈接规格为“，”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．原线圈中电流的有效值为 C．原、副线圈的匝数之比为 D．原线圈的输入功率为 4．（2026·北京朝阳·二模）某汽油发动机火花塞需要瞬间高达10kV的电压才能点火，一同学设计了如图甲、乙所示的点火电路。已知直流电源的输出电压为12V，升压变压器的输出端接到火花塞上。下列说法正确的是（　　） A．图甲电路中，在开关断开瞬间，输出端可能会产生高压 B．图乙电路中，在开关断开瞬间，输出端可能会产生高压 C．两电路中，保持开关闭合，输出端都会获得持续的高压 D．两电路都不可能使火花塞点火，因为变压器不能改变直流电压 5．（2026·北京东城·二模）如图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器的输入电压如图乙所示，远距离输电线的电阻不可忽略。降压变压器右侧电路中可连接多个用户，下列说法正确的是（　　） A．降压变压器副线圈输出的交流电频率为100 Hz B．图乙所示电压的瞬时值表达式 C．当用户增多时（即降压变压器输出电流I增大），电压表示数变大 D．当用户增多时（即降压变压器输出电流I增大），远距离输电线路损耗功率变大 6．（2025·北京通州·一模）如图所示为一交流发电机和外接负载的示意图。矩形线圈在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动。矩形线圈面积为S，匝数为，线圈电阻为，外接负载电阻为。下列说法正确的是（ ） A．图示时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最小 B．从图示时刻开始计时，电动势的瞬时值表达式为 C．线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量 D．线圈由图示位置转过的过程中，电阻产生的热量 7．（2025·北京西城·一模）如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接R=22Ω的电阻。原、副线圈的匝数比为10：1，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．交流电的频率为100Hz B．电压表的示数约为31.1V C．原线圈电流的有效值为1A D．原线圈的输入功率为22W 8．（2025·北京顺义·一模）如图所示，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变化的关系式为，副线圈接工作电压为36V的照明灯，照明灯正常工作，原线圈匝数为1100。下列说法正确的是（　　） A．副线圈匝数为18 B．原副线圈匝数比为 C．交变电流的周期为0.01s D．副线圈输出电压的峰值为 9．（2025·北京市东城区·二模）燃油汽车启动时，火花塞产生电火花的简化电路如图所示，初级线圈回路中的电源电动势为，次级线圈回路中的火花塞的两个电极P、Q靠得很近。汽车启动时，开关不停地闭合、断开，次级线圈产生的瞬时高压可达千伏甚至万伏，使电极P、Q间产生电火花，点燃汽缸中的可燃混合气。下列说法正确的是（　　） A．开关闭合瞬间，P、Q间无电压 B．开关断开瞬间，火花塞会产生电火花 C．初级线圈的匝数应远大于次级线圈的匝数 D．P、Q间的高压是由于次级线圈的自感现象产生的 10．某实验小组模拟输电网供电的装置如图所示。发电机产生的交变电流经升压、降压变压器传输给用户。电阻并联在升压变压器原线圈a、b两端，降压变压器副线圈匝数可通过滑动触头P调节，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻，用户端电阻为，，不计其余电阻。已知发电机输出电压恒定，变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．若的阻值增大，则用户端电阻消耗的功率减小 B．若在用户端再并联一个电阻，则上消耗的功率增大 C．若将滑片P向上滑动，则电阻消耗的功率减小 D．若用户端电阻增大，则用户端消耗的功率先增大后减小 11．（2026·北京昌平·二模）某实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示，保温箱电路主要由加热电路和控制电路组成。加热电路由加热电源、加热电阻丝和电磁开关构成；其余部分为控制电路。控制电路存在一个电流值I0，若电磁铁线圈的电流小于I0，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于I0，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。已知保温箱的温度设定在50℃时，电阻箱接入电路的阻值为130Ω。电池内阻及导线电阻不计。下列说法不正确的是（　　） A．加热电阻丝的c端应该与触头a相连接 B．加热电阻丝的c端应该与触头b相连接 C．保温箱的温度设定在100℃时，电阻箱接入电路的阻值为210Ω D．保温箱的温度设定在150℃时，电阻箱接入电路的阻值为250Ω 12．（2026·北京丰台·二模）如图所示，某理想变压器的原线圈接在100V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为10V，副线圈与负载电阻R相连。下列说法正确的是（　　） A．原、副线圈匝数之比为1:10 B．当负载电阻R=10Ω时，电流表的示数为10A C．当负载电阻R的阻值增大时，副线圈的输出电压将减小 D．当负载电阻R的阻值减小时，原线圈的输入功率将增大 13．（2026·北京朝阳·二模）某同学制作了一种便携式力传感器，如图甲所示。该传感器由弹性体、霍尔元件（长、宽、高分别为a、b、c，依靠电子导电）、永久磁钢、固定支架构成。弹性体的一端与永久磁钢（上端为S极，下端为N极）一起固定在支架上，霍尔元件安装在永久磁钢下方的弹性体平面上，并通入恒定电流I。当拉力F使弹性体发生形变时，会带动霍尔元件产生微小位移x，因不同距离处磁感应强度B不同，霍尔元件将在前、后表面间产生不同的电压UH，如图乙所示。据此可把测量UH的电压表改装成测量力的仪表。已知微小位移x随拉力F均匀变化，磁感应强度B随微小位移x均匀变化。不计涡流影响。下列说法正确的是（　　） A．霍尔元件前表面电势低于后表面电势 B．拉力F越大，霍尔电压UH越大 C．改装后的仪表刻度值均匀 D．仅增加宽度b能使改装后的仪表更灵敏 14．（2026·北京东城·二模）图甲为某种发电机的剖面图。转轴上有两个可同步转动的磁铁盘，每个磁铁盘上各有八个扇形磁极，N、S极交替出现，如图乙所示，扇形的内半径为r0，外半径为r1。任意时刻上下两个正对磁极之间为匀强磁场，磁感应强度为B，方向与转轴平行。转轴中部固定一个线圈盘，线圈盘上有八个彼此绝缘的扇形线圈，扇形线圈与扇形磁极的形状、大小完全相同，如图丙所示。每个扇形线圈都是单匝线圈，其电阻为R。磁铁盘以恒定角速度ω匀速旋转，当磁铁盘中的扇形磁极与线圈盘中的扇形线圈完全正对时开始计时（t=0），下列说法不正确的是（　　） A．该发电机产生交流电的频率 B．时刻，通过单个扇形线圈的磁通量为0 C．单个扇形线圈的感应电动势 D．单个扇形线圈消耗的功率 第二部分 本部分共6题，共58分。 15．（8分）测量竖直运动货物加速度的装置原理图如图所示。电路图中的器材有：电源E（E=6V，r=0.2Ω）、数字电压表（视为理想电压表）、定值电阻R1（R1=2.8Ω）、滑动变阻器R（最大阻值为3Ω，长度为0.4m）。测量加速度的原理：滑动变阻器R的滑片一端固定在竖直固定的轻弹簧上端，弹簧上端固定一质量为m0=1kg的托盘、下端固定在竖直运动的升降装置底座上，弹簧劲度系数k=100N/m，升降装置静止且托盘上不放货物时，滑片静止于变阻器上端。请回答下列问题； (1)升降装置静止且托盘不放货物时，电压表的示数为_______V。 (2)升降装置静止，将质量为m=1kg的货物P放在托盘上，P静止时，电压表的示数为_______V，货物P置于托盘上后，升降装置沿直线匀速向上运动。 ①若升降装置向上运动过程中，电压表示数突然变小，则此时升降装置的加速度向_______（选填“上”或“下”）； ②若升降装置向上运动过程中，电压表示数增加了0.3V，则升降装置的加速度变化量的大小为_______m/s2。 16．（10分）某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、导线若干。 图甲为实验原理图在线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表： 实验序号 原线圈匝数n1=400 原线圈两端电压U1（V） 副线圈匝数n2=200 副线圈两端电压U2（V） 副线圈匝数n2=1400 副线圈两端电压U2（V） 1 5.8 2.9 20.3 2 8.0 4.0 28.1 3 12.6 6.2 44.0 请回答下列问题： (1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是（　　） A．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源 B．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱 C．为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测 (2)应将图甲中的A、B分别与图乙中的__________（填“a、b”或“c、d”）连接。 (3)由表中数据得出的结论是：变压器原、副线圈的电压之比等于_________。 (4)在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可动铁芯取走，副线圈匝数n2=200，则副线圈两端电压（　　） A．一定小于4.0V B．一定等于4.0V C．一定大于4.0V (5)图丁为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈相连，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当=__________时，R获得的功率最大。 17．（8分）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 (1)求线圈中感应电动势的最大值； (2)从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； (3)求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。 18．（10分）如图甲所示为一小型交流发电机结构示意图，图中仅画出一匝矩形线圈。线圈绕中心轴OO′以恒定角速度匀速转动，与外电路阻值R=10Ω的定值电阻构成闭合回路，线圈内阻不计。从图甲所示的中性面位置开始计时，通过电阻R的交变电流随时间变化的规律如图乙所示。 (1)求线圈转动产生的感应电动势的最大值Em和有效值E； (2)若将该发电机输出端接一原、副线圈匝数比的理想变压器的原线圈，副线圈并联两个用电器：一个标有“20V40W”的灯泡L（正常发光），另一个是阻值的定值电阻。求发电机输出的电功率。 19．（10分）（2025·江苏·高考）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。 20．（12分）（2026·北京昌平·二模）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。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $