2025高中物理一轮复习 交变电流、传感器 测试卷 （解析版）

第十三章交变电流传感器

测试卷

（考试时间：90分钟试卷满分：100分）

注意事项：

1.本试卷分第I卷（选择题）和第n卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、

学号填写在试卷上。

2.回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。

3.回答第n卷时，将答案直接写在试卷上。

第I卷（选择题共48分）

一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题

目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1.矩形线圈abed绕垂直于磁感线的固定轴O。，匀速转动，线圈平面位于如图所示的匀强磁场中。下列说法

甲乙丙丁

A.图甲时刻通过线圈的磁通量变化率最大B.图乙时刻线圈中感应电流方向改变

C.图丙时刻线圈中磁通量最大D.图丁时刻线圈中感应电动势最小

【答案】C

【详解】AC.图中线圈平面与磁场方向垂直，此时穿过线圈的磁通量最大，而感应电动势、感应电流和磁

通量的变化率均为零，感应电流在此位置改变方向，故A错误，C正确；

BD.图中线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为零，而感应电动势、感应电流和磁通量的变化率

均达到最大，该时刻电流方向不变，故BD错误。故选C。

2.一台发电机的结构示意图如图甲所示，内阻为1。的线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变

化的规律如图乙所示。外接电表均为理想交流电表，小灯泡的电阻为90恒定不变，则（）

甲乙

A.发电机输出交流电的电压有效值为500V

B.电压表的示数为450V

C.发电机的输出功率为5625W

D.在0.01s时，穿过线圈的磁通量变化率为零

【答案】D

=500V故有效值。£=2500V故A错误;

【详解】A.由题图乙可知，交流电电动势的最大值。皿

B.电压表测量的是小灯泡两端的电压，所以电压表示数为〃=二；*25（）0丫=225行丫故8错误；

C.发电机的输出功率尸=匕=竺/匚=11250W故C错误；

R9

D.在0.01s时，由题图乙可知此时的电动势为零，感应电动势与磁通量的变化率成正比，该时刻穿过线圈

的磁通量变化率为零，故D正确。故选D。

3.如图甲所示，手机置于充电垫上进行无线充电.充电过程中，安装于充电垫内的线圈（线圈1）通过一定

频率的正弦交流电，手机内部的受电线圈（线圈2,如图乙）产生感应电动势，为手机电池充电，实现能量

的传输，下列说法正确的是（）

甲乙

A.无线充电利用线圈的自感原理

B.充电过程中，穿过线圈2的磁通量不变

C.线圈2产生的电能不可能大于线圈1消耗的电能

D.线圈1和线圈2两端的电压之比等于两线圈的匝数之反比

【答案】C

【详解】A.线圈1中通正弦交流电，该交流电产生变化的磁场，该磁场穿过线圈2产生感应电动势对手机

充电，无线充电利用的是电磁感应原理（互感原理），不是自感原理，故A错误；

B.线圈2产生感应电动势对手机充电，穿过线圈2的磁通量一定发生变化，如果穿过线圈2的磁通量不变，

不会产生感应电动势，无法对手机充电，故B错误；

C.充电过程线圈1产生的磁场能有损失、线圈发热也会造成能量损失，因此充电过程线圈2产生的电能不

可能大于线圈1消耗的电能，故C正确；

D.充电过程若两线圈看作理想变压器，线圈1和线圈2两端的电压之比等于线圈的匝数之比。由于该过程

有漏磁，穿过两线圈的磁通量的变化率不同，因此线圈1和线圈2两端的电压之比与线圈的匝数之比成正

相关，故D错误。故选C。

4.如图1,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的.如图2,原线圈与交流电源连接，副线

圈与负载R连接.己知，原、副线圈的匝数分别为%、”,原线圈的输入功率为片、电压为■、电流为人、

频率为力，副线圈的输出功率为鸟、电压为内、电流为4、频率为力.下列说法正确的是（）

图1图2

A.若变压器为理想变压器，且4>“，则■>•，工〉力

B.若变压器为理想变压器，且勺<%，则人</2，fi=f2

C.若仅考虑人产生的磁场不能完全局限在铁芯内，则片>鸟

D.若仅考虑变压器线圈通过电流时会发热，则?

【答案】C

【详解】AB.若变压器为理想变压器，且4>%,则根据*=五可知a>&若/<%根据?=这

n

%,2i

可知由于原线圈的电流变化频率决定了铁芯中磁场的变化频率；磁场的变化频率决定了副线圈的电流

变化频率，所以原、副线圈中的交流电频率一定相等，故AB错误；

C.若仅考虑《产生的磁场不能完全局限在铁芯内，变压器中存在漏磁损耗，故原线圈的输入功率大于副线

圈的输出功率，故c正确；

D.若仅考虑变压器线圈通过电流时会发热，则L=4'+/日力'=%+12r2，乎,=丛,U]、m

U2九2

LU'U'n

即7k=1六>方=?故D错误。故选C。

I2U[U]nx

5.如图所示，单匝正方形线框A8CZ）的BC边恰好与匀强磁场的左边界MN重合，右侧的匀强磁场区

域足够大。线框在外力作用下以8C边为转轴匀速转动一周的过程中，线框产生的热量计为。，所用的时间

为T,下列判断正确的是（）

M.

AB\

----xxx

XXX

DqXXx

A.QxT-lB.QxT-}C.QxT-2D.QxT2

【答案】A

【详解】设正方形线框的边长为3匀强磁场的磁感应强度大小为8,线框的电阻为R,回路中感应电动势

的峰值为E=BL2与线圈转动一周，只有半个周期有感应电流产生，则有172JT/BP,

IQ———x—=----------ocT

R2RT

故选Ao

6.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1：3,正弦交流电源的电压有效值恒为。=12V,电阻必

=1。，&=20若滑动变阻器接入电路的电阻为7。，则()

C.通过®的电流为6A

D.若向下移动P,电源输出功率将不变

【答案】C

【详解】A.若向上移动P,则以电阻减小，副线圈回路中电流变大，原线圈回路中电流也变大，根据尸=/U

可知电源输出功率将变大，电阻r的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，

A错误；

B.理想变压器原副线圈匝数之比为1:3,可知原副线圈的电流之比为3:1,根据P=可知4与此消耗

的电功率之比为9:2,B错误；

C.设通过4的电流为3/,则副线圈电流为/,原线圈输入电压为。-3典=12-3/根据匝数比可知副线圈

输出电压为3(12-31),则有02-3/)・3/=GO；；)］解得/=2A则通过E的电流为3/=6A,C正确；

D.若向下移动P,则以电阻减大，副线圈回路中电流变小，原线圈回路中电流也变小，根据P=/U可知

电源输出功率将变小，D错误；故选C。

7.如图所示，MN、P0是两条水平平行放置的光滑金属导轨，导轨的有端接理想变压器的原线圈，变压器

的副线圈与电阻尺=10。组成闭合回路，变压器原副线圈匝数之比4：%=上5,导轨宽L=5m,质量m=2kg、

电阻不计的导体棒演垂直MN、P。放在导轨上，在水平外力产作用下，从f=0时刻开始在图示的两虚线范

围内往复运动，其速度随时间变化的规律是v=2sin20R(m/s)),垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度

B=4T,导轨、导线和线圈电阻均不计，则()

MN

A.ab棒中产生的电动势的表达式为20sin20兀t(V)

B.电阻R上的电功率为2000W

C.从r=0到4=0.025s的时间内，外力尸所做的功为204J

D.从/=0到弓二期的时间内，电阻R上产生的热量为2x10”

【答案】B

【详解】A.ab棒中产生的电动势的表达式为E=3Lv=40sin207tt(V)故A错误;

U、U,「小

B.由'==可得。2=1OO0(V)由P=—得尸=2000W故B正确；

"1〃2R

C.根据T=上可得T=£=0.1S从=0到0=0.025s经历了四分之一个周期，这段时间内电阻R上产生的

320"

7/271

热量。=^x4=50J；?I=0.025S,ab棒的速度v=2m/s,由能量守恒定律W=。+—=54J故C错误：

R42

TI2

D.从t=0到4=10s的时间内，电阻火上产生的热量。=抹/=2*10与故D错误。故选B。

8.如图所示的电路中，变压器为理想变压器，变压器原副线圈的匝数比为1：2,四个定值电阻阻值相同,

在b端输入某一正弦交流电压，电键S断开时与S闭合时变压器原线圈输入的电流之比为()

【答案】D

k2IR

【详解】设变压器原、副线圈匝数比为k,S断开时，设原线圈中电流为小则U=4+}R

R

,1I5

S闭合时，设原线圈中的电流为A，则。=左2/2-5氏+/"〒氏解得才一故选口。

7

9.如图1所示，理想自耦变压器的副线圈匝数可通过滑动触头来调节，R为标称为“26V52W”的用电器,

原线圈两端所接电压〃随时间/变化的正弦曲线如图2所示。接通电路，将滑动头调至合适位置使用电器正

常工作，下列说法正确的是（）

B.变压器的输出电压为130V

C.变压器原、副线圈的匝数比为5:1

D.流过原线圈的电流为10A

【答案】AC

【详解】A.交变电流一个周期内方向改变两次，根据图2得出该交变电流的周期为0.02s,则Is内改变100

次，A正确；

B.变压器的副线圈与R并联，当用电器正常工作时的电压为变压器的输出电压，即26V,B错误；

C.根据图1可知原线圈输入电压的有效值为a=*=130V根据理想变压器原副线圈的匝数比和电压比的

关系得2=孑=；,C正确；根据欧姆定律得出流过副线圈的电流为/?=5=2A根据理想变压器原副线圈

“2。21。

的匝数比和电流比成反比得f则通过原线圈的电流”%=04A,D错误。故选AC。

10.某车床供电示意图如图所示，理想变压器原线圈两端连接有效值为350V的交流电源，两副线圈分别连

接电机和两个相同的指示灯（连接电机的副线圈简称副线圈1,连接指示灯的副线圈简称副线圈2）,电机

的电压为118V,指示灯的电压为22V,S为指示灯中的一条支路的开关。下列说法正确的是（）

A.S闭合后，副线圈2两端的电压减小

B.S闭合后，电源的输出功率增大

C.S闭合后，副线圈1中的电流比副线圈2中的电流增加得多

D.原线圈和副线圈1的匝数之比"公"2=175：59

【答案】BD

【详解】AB.S闭合后，由于是理想变压器，副线圈2两端的电压不变，副线圈2消耗的功率增加，则电

源的输出功率增大，A项错误，B项正确；

c.S闭合后，由于副线圈1两端的电压不变，因此副线圈1中的电流不变，c项错误；

n,U,

D.已知。i=350V,U2=118V,根据一二不■可得，原线圈和副线圈1的匝数之比如：九2=175：59,D项

正确。故选BD。

11.如图所示为某小型水电站远距离输电示意图,发电机的输出功率为尸,升压变压器原线圈输入电流为4,

升压变压器副线圈电压为。2,用户得到的电流为用户得到的电压为两个变压器均是理想变压器,

下列说法正确的是（）

升压变压器降压变压器

A.P=U3

P

B.升压变压器原线圈两端的电压为T

P

C.输电线中的电流为1-

D.采用这种方式远距离输电是为了减少输电线上损失的能量

【答案】BD

【详解】A.由于输电线有电阻，在输电过程中会损失电功率AP,因此有尸=U』4+AP故A错误；

P

B.升压变压器原线圈两端的电压为■=彳故B正确；

P

C.设输送电流为A，有‘2=77故c错误；

D.发电机的输出功率等于升压变压器原线圈的输入功率，即尸=《="/而变压器的输入功率等于输出功

率，即1则由可见，升压后a<6，人>/2而输电线路中的功率损失为

可知，采用这种方式远距离输电是为了减少输电线上损失的能量，故D正确。故选BD。

12.如图所示，理想变压器原线圈接一正弦交流电源，副线圈的c端接一个二极管，假设该二极管的正向电

阻为零，反向电阻阻值无穷大。副线圈的6端为中心触头，ab,儿间线圈匝数相等。定值电阻阻值为厂，

可变电阻的阻值为R可调，下列说法中正确的是（）

A.若R恒定，当S分别接b、c时，电压表读数之比为1:0

B.若R恒定，当S分别接6、c时，变压器输出功率之比为1:4

C.若R恒定，当S分别接氏c时，电流表读数之比为1:2

D.当S接匕时，若尺=厂，则可变电阻R消耗功率最大

【答案】AD

【详解】A.设原线圈两端电压为必，副线圈两端电压为S,原线圈匝数为划，副线圈总匝数为“2,当S

接b时今=判解得4=毕当S接到。时累=区则得«=幽而因二极管的单向导电性，根据有效值

得定义得叱xZ=〃2;义7即电压表示数6"=烂叱所以电压表读数之比为1:夜，故A正确;

R2R22^

C.若R恒定，根据欧姆定律得，电流跟电压成正比，即当S分别接b,c时，电流表读数之比为

〃2p1

B.若R恒定，根据尸=一得，当S分别接dc时，变压器输出功率之比为£=3故B错误；

Rp22

D.当S接b时，把定值电阻阻值为r等效为副线圈得内阻，当内外电阻相等时，即R=r时，电源输出功率

最大，即可变电阻R消耗功率最大，故D正确。故选AD。

第II卷（非选择题共52分）

二、非选择题

13.（6分）纯电动汽车的蓄电池的安全性，主要体现在对其温度的控制上，当电池温度过高时，必须立即

启动制冷系统进行降温。图甲，是小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻耳、滑动变阻

器勺串联接在电压为5V的电源两端.当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流/大于或等于20mA时，衔铁被

吸合，热敏电阻置于温度监测区域，其阻值与与温度/的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200。。

则:

制

冷

系

统

U=5VS

甲乙

（1）图甲中应将6端与（选填7”或％”）端相连；

（2）若设置电池温度为50。（2时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为Q；

（3）该电路可设置启动制冷系统的最高温度是℃o

【答案】c15074

【详解】（1）口］由题意可知，当控制电路电流达到20mA时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以图甲中，应

将b端与c端相连。

（2）［2］若设置电池温度为5（TC启动制冷系统，由图乙可知，当温度为5CTC时，Rt的阻值为100。，此时

控制电路的总电阻R=g="J=250Q由串联电路的电阻规律，滑动变阻器接入的电阻为

I20x10A

R『R-Rt=250Q-100Q=150。

（3）［3］当滑动变阻器的最大阻值为200。时，热敏电阻的阻值RJ=R-RJ=250d200Q=50。由图乙可知此时

对应的温度为74。（2,所以此时该电路可设置启动制冷系统的最高温度是7¥C。

14.（8分）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系''实验中，某同学采用了如图所示的可拆式变压器

进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“X100”的匝数。

变压器铁芯P

变压器铁芯Q

（1）对于实验过程，下列说法正确的有；

A.本探究实验采用了控制变量法

B.测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”

C.使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量

D.因为实验所用电压较低，通电情况下可用手接触裸露的导线、接线柱

（2）若变压器是理想变压器，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱，当副线圈

所接电表的示数为6.0V,则原线圈的输入电压应为；

A.18.0VB.12.0VC.5.0VD.3.0V

（3）该同学组装变压器时忘记将铁芯闭合进行实验，当原副线圈匝数比为8：1,原线圈接12.0V交流电压，

则测量副线圈的交流电压表的实际读数可能是；

A.0VB.9.60VC.1.50VD.0.65V

（4）正确组装变压器后，用匝数M=400匝和M=800匝的变压器实际测量数据如下表:

Ua/V1.802.803.804.90

Ub/V4.006.018.029.98

根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是（填M或M）。

【答案】AC/CABDM

【详解】（1）[1]A.为便于探究，可以采用控制变量法，故A正确；

B.变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故B错误；

C.使用多用电表测电压时，为了安全先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量，故C正确；

D.虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误

差，避免发生危险，故D错误。故选AC。

（2）⑵变压器为理想变压器，则原线圈电压为4=4%=）*6丫=12丫故选及

匕24

（3）[3]假设变压器为理想变压器，则副线圈电压为U2=%6=:xl2V=1.5V考虑到变压器不是理想变压

4O

器，则副线圈两端电压小于L5V,电压表测量有效值，则读数小于L5V,故选D。

（4）⑷由于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈实际测量的电压值应该小于理论值，由理想变

压器规律*=*=；由表格数据“总是略小于g〃，故此一定是原线圈。

15.（6分）某交流发电机产生的按正弦规律变化的电动势最大值为£,“=220啦V,在匀强磁场中，线圈匀

速转动的角速度为100兀rad/s,如果从中性面开始计时。

（1）写出电动势e的瞬时表达式；

（2）此发电机与外电路组成闭合回路时，总电阻为110Q,求好工s时的电流大小；

400

（3）若发电机线圈共100匝，求每匝线圈中磁通量变化率的最大值.。

X

【答案】（1）e=220yf2sml007rf,（2）2A；（3）

【详解】解：（1）e的瞬时值表达式为e=220缶加100"（V）

1E

（2）由（1）知，当时，E=220V,则有/=^=2A

400R

（3）根据法拉第电磁感应定律有&=〃竺可得，磁通变化率最大值为9=&=

AZAtn5

16.（6分）如左下图所示为某同学设计的电吹风电路图。图中a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金

属触片P可同时接触两个触点。触片尸处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状

态。如和〃2分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如下表所示。

热风时输入功率460W

冷风时输入功率60W

小风扇额定电压60V

正常工作时小风扇输出功率52W

(1)吹冷风时触片P应与哪两个触点接触?

(2)由表格中数据计算出小风扇的内阻是多少?

(3)变压器原、副线圈的匝数比如：”2是多少?

■o

【答案】(1)触片尸与触点从c接触；(2)8。；(3)11:3

【详解】(1)当电吹风机送出来的是冷风时，电路中只有电动机自己工作，触片尸与触点氏c接触；

(2)小风扇消耗的功率转化为机械功率和线圈上的热功率，则小风扇的电流/=(=1^A=1A

U60

则/2厂=尸一七=60W-52W=8W解得小风扇的内阻片8。

n.22011

(3)根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系”=记=了

17.(12分)海浪发电是一种应用前景广阔的新能源技术，海浪通过传动装置带动线圈在磁场中做切割磁感

线运动实现海浪动能向电能的转化，某科技小组设计了如下两种发电模型：

模型①：如图甲所示，N匝正方形闭合线圈处在垂直于线圈平面的组合磁场中，磁感应强度大小均为2,线

圈和磁场的宽度均为L,设线圈的总电阻为R,线圈在海浪的带动下左右运动时不会超出磁场范围；

模型②：如图乙所示，线圈处在均匀辐向磁场中，机械传动装置将海浪的运动转化为线圈沿水平方向的往

复振动，振动速度随时间的变化图像为如图丙所示的正弦函数，其中%、T已知，若线圈的匝数为N。，半

径为广，其所处位置磁感应强度大小均为稣，线圈内阻及外部电路电阻都为凡，忽略一切摩擦。求：

(1)模型①中线圈水平向右的速度为v