专题10 交变电流和传感器-【好题汇编】5年（2020-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（解析版）

专题10交变电流和传感器一、单选题1．（2024·北京·高考）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0.5AC．原、副线圈匝数之比为1∶4D．原线圈的输入功率为12W【答案】B【详解】A．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故A错误；B．灯泡正常发光，由P=UI得，副线圈中电流有效值为故B正确；C．由理想变压器电压与匝数关系可知故C错误；D．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故D错误。故选B。2．（2024·北京·高考）如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是（）A．若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端B．电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比C．若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右D．若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右【答案】D【详解】A．由题意可知，M位于R中点位置时与两电源间的电势相等，设R的中点电势为零，则M位于R的中点右侧，P端电势高于Q端电势，A错误；B．由欧姆定律及电阻定律可知，P端与Q端电势差与指针偏离R中点的距离x成正比，B错误；C．已知电压表指针位于表盘左侧，只能确定加速度的方向，不能确定速度的方向，C错误；D．已知电压表指针位于表盘左侧，滑块左侧弹簧压缩、右侧弹簧伸长，滑块所受合力向右，故物体加速度方向向右，D正确。故选D。3．（2023·北京·高考）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（

）A．仅增加原线圈匝数 B．仅增加副线圈匝数C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍 D．将两个3.8V小灯泡并联起来接入副线圈【答案】B【详解】A．由知，仅增加原线圈匝数，副线圈的输出电压U2减小，不能使小灯泡正常发光，故A错误；B．由知，仅增加副线圈匝数，副线圈的输出电压U2增大，有可能使小灯泡正常发光，故B正确；C．由知，将原、副线圈匝数都增为原来的两倍，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光，故C错误；D．将两个3.8V小灯泡并联，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光，故D错误。故选B。4．（2022·北京·高考）某理想变压器的原线圈接在的正弦交流电源上，副线圈输出电压为，输出电流为。该变压器（）A．原、副线圈的匝数之比为100：1 B．输入电流为C．输入电流的最大值为 D．原、副线圈交流电的频率之比为1：100【答案】B【详解】A．原、副线圈的匝数之比为故A错误；B．根据可得输入电流为故B正确；C．输入电流的最大值为故C错误；D．变压器不会改变交流电的频率，故原、副线圈交流电的频率之比为1∶1，故D错误。故选B。5．（2022·北京·高考）某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（）A．B．为压力传感器C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高【答案】C【详解】AB．题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b两端此时的电压大于，根据串联电路电压分部特点可知，为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，压力传感器两端电压变小，，AB错误；CD．根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警时a、b两端的电压大于时，压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当a、b两端的电压小于时开启高水位预警时，压压力传感器阻值需要越大，则水位越低。C正确，D错误。故选C。6．（2021·北京·高考）一正弦式交变电流的i-t图像如图所示。下列说法正确的是（）A．在t0.4s时电流改变方向 B．该交变电流的周期为0.5sC．该交变电流的表达式为 D．该交变电流的有效值为【答案】C【详解】A．由图可知t0.4s时电流为正方向最大，电流方向没有发生变化，故A错误；B．由图可知，该交变电流的周期为T=0.4s，故B错误；C．由图可知，电流的最大值为，角速度为故该交变电流的表达式为故C正确；D．该交变电流的有效值为故D错误。故选C。7．（2020·北京·高考）如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后（）A．电流表的示数减小B．电压表的示数减小C．电压表的示数不变D．电流表的示数不变【答案】A【详解】开关S闭合时，副线圈总的电阻减小，由于变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即V1示数不变，但因副线圈的总电阻减小，则副线圈的总电流增大，则原线圈的电流增大，故A1的示数变大；由于副线圈的电流增大，故串联在副线圈的电阻R两端的电压增大，而副线圈的总电压不变，所以副线圈并联部分的电压减小，即的示数减小，故电流表的示数减小，故A正确，BCD错误。故选A。一、单选题1．（2024·北京海淀·统考一模）图1是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图2所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n₁、n₂。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。取=1.4，下列说法正确的是（）A．开关闭合后电压表的示数为5VB．才能实现点火C．才能实现点火D．将钢针替换为钢球，更容易引发电火花【答案】B【详解】A．电压表显示的是有效值，由题图可知，其正弦式交流电的最大值为5V，所以其有效值为故A错误；BC．有题意可知，瞬时电压大于5000V即火花放电，也就是副线圈输出电压最大值由于是理想变压器有所以实现燃气灶点火的条件是故B正确，C错误；D．引发电火花利用的是尖端放电，所以钢针更容易引发电火花，故D错误。故选B。2．（2024·北京西城·统考一模）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1，原线圈接220V的正弦交流电源，副线圈接的负载电阻，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（

）A．电流表的示数为4.0AB．电压表的示数为31.1VC．若负载电阻的阻值减小，电压表的示数减小D．若负载电阻的阻值减小，变压器的输入功率增大【答案】D【详解】AB．原线圈接220V的正弦交流电源，根据理想变压器原、副线圈电压表等于匝数比可得副线圈的输出电压为V则电压表的示数为22V，根据欧姆定律可得A故AB错误；C．电压表的示数由原线圈电压和线圈匝数之比决定，则若负载电阻的阻值减小，电压表的示数不变，故C错误；D．若负载电阻减小，根据可知副线圈的输出功率变大，原线圈的输入功率也变大，故D正确。故选D。3．（2024·北京东城·统考一模）如图所示，在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交流电的感应电动势e随时间t的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。为热敏电阻（已知其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（）A．变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为B．图甲中时，穿过线圈的磁通量为0C．温度升高后，电压表与示数的比值不变D．温度降低后，变压器的输入功率减小【答案】D【详解】A．根据图甲可知，则故变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为故A错误；B．在图甲的t=0.01s时刻，e=0，此时矩形线圈平面与磁场方向垂直，磁通量最大，故B错误；C．理想变压器匝数不变，输入电压不变，则电压表V1示数不变，副线圈两端的电压U2不变。Rt处温度升高时，Rt阻值减小，则根据闭合电路欧姆定律可知副线圈回路中的电流I2减小。电压表V2测量Rt的电压，根据串并联电路规律及欧姆定律有则电压表V2示数减小，故电压表V1示数与V2示数的比值变大，故C错误；D．理想变压器匝数不变，输入电压不变，副线圈两端的电压U2不变。Rt处温度降低时，Rt阻值变大，则变压器的输出功率为输出功率变小。理想变压器输入功率等于输出功率，故变压器的输入功率减小，故D正确。故选D。4．（2024·北京朝阳·统考一模）某发电厂原来用11kV的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220kV输电，输入功率都是P。若输电线路的电阻为R，变压器为理想变压器。下列说法正确的是（）A．根据公式，提高电压后输电线上的电压损失变为原来的20倍B．根据公式，提高电压后输电线上的电流增大为原来的20倍C．根据公式，提高电压后输电线上的功率损失减小为原来的D．根据公式，提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的400倍【答案】C【详解】AB．输电线上的电流为可知提高电压后输电线上的电流减小为原来的。输电线上的电压损失为可知提高电压后输电线上的电压损失变为原来的。故AB错误；CD．根据公式提高电压后输电线上的功率损失减小为原来的。故C正确；D错误。故选C。5．（2024·北京丰台·统考一模）一正弦式交流电的图像如图所示。下列说法正确的是（）A．此交流电的频率为25HzB．用其给100Ω的电阻供电，电阻消耗的功率为484WC．用其给以额定功率1000W工作的电吹风供电，电路中的电流约为3.2AD．用其给线圈电阻为10Ω的电动机供电，电动机正常工作时的电流为22A【答案】B【详解】A．由图可知，此交流电的周期为0.02s，则此交流电的频率故A错误；B．此交流电电压的有效值用其给100Ω的电阻供电，电阻消耗的功率故B正确；C．用其给以额定功率1000W工作的电吹风供电，电路中的电流约为故C错误；D．当电路中接入阻值为10Ω的电阻时，电路中的电流接入电动机后，电路为非纯电阻电路，电路中的电流不等于22A，故D错误。故选B。6．（2024·北京石景山·统考一模）如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为100：1，其原线圈两端接入正弦式交变电压u，u=311sin100πtV，副线圈通过交流电流表与变阻器R相连。若不考虑交流电压表和交流电流表内阻的影响，则下列说法正确的是（）A．交流电压表的示数为3.11VB．滑动变阻器的滑片向下滑动，交流电压表的示数减小C．滑动变阻器的滑片向下滑动，交流电流表的示数增大D．滑动变阻器的滑片向下滑动，变压器的输入功率减小【答案】C【详解】A．交流电的电压有效值为根据可得因此故A错误；B．由于原线圈的电压保持不变，匝数比不变，无论滑动变阻器阻值如何变化，副线圈两端的电压也保持不变，故B错误；C．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，由于副线圈两端的电压不变，因此副线圈电流增大，电流表的示数增大，故C正确；D．根据结合C选项分析可知当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器消耗的功率增大，因此变压器的输入功率增大，故D错误。故选C。7．（2024·北京通州·统考一模）如图所示，变压器为理想变压器，原线圈接有效值恒定的交流电源及理想电表A，副线圈接定值电阻、滑动变阻器R及理想电表V。若将滑动变阻器的滑片向b端移动，则（  ）A．A示数变大 B．A示数不变 C．V示数变大 D．V示数不变【答案】A【详解】AB．理想变压器副线圈的电压由原线圈电压决定，原线圈电压不变，副线圈的电压也不变，若将滑动变阻器的滑片向b端移动，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，副线圈电流增大，根据原线圈电流增大，A示数变大，故A正确，B错误；CD．副线圈的电压不变，副线圈电流增大，则两端电压增大，则滑动变阻器电压减小，V示数变小，故CD错误。故选A。8．（2024·北京顺义·统考一模）如图所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在压力传感器R1上。R1所受压力越大阻值越小，当R2两端电压超过某一值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣开关的衔铁。该控制电路中包含保持电路，能够确保苹果在分拣板上运动时电磁铁始终保持吸动状态。下列说法正确的是（）A．为了选出质量更大的苹果可以增加缠绕电磁铁线圈的匝数B．为了选出质量更大的苹果可以将电源A的输出电压减小C．为了选出质量更大的苹果可以增大R2的阻值D．质量大的苹果将进入上通道【答案】B【详解】D．大苹果通过托盘秤时，两端的电压达到放大电路的激励电压，使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，大苹果进入下面的通道，故D错误；A．为了选出质量更大的苹果，就要保持电磁铁的磁性不变，而因压力越大，电阻R1越小，此时回路中的电流就越大，而要保持电磁铁的磁性不变，只需要减小缠绕电磁铁线圈的匝数，故A错误；B．为了选出质量更大的苹果，就要使得R2两端电压保持不变，因R1减小，而其他条件不变的情况下，只能减小和传感器R1相连接电路中电源A的输出电源，故B正确；C．为了选出质量更大的苹果，就要使得R2两端电压保持不变，因压力越大，电阻R1越小，此时回路中的电流就越大，R2的电压就会变得更大，则要想保持R2的电压和原来一致，则只适当减小R2的阻值，故C错误。故选B。9．（2024·北京房山·统考一模）如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流，其电动势e随时间变化的图像如图乙所示，线圈电阻，电阻。则（）A．时，线圈与中性面垂直B．线圈转动一周，电流的方向改变一次C．电阻R两端电压为10VD．电阻R在10s内产生的热量为90J【答案】D【详解】A．时，电动势为零，线圈平面处于中性面处，故A错误；B．线圈转动一周的时间为一个周期，由图可知一个周期内电流的方向改变两次，故B错误；C．交流电电动势的有效值根据串联电路分压原理可知电阻R两端电压故C错误；D．电阻R在10s内产生的热量故D正确。故选D。10．（2024·北京门头沟·统考一模）如图是一个正弦式交变电流i随时间t变化的图像。下列说法正确的是（）A．交变电流的周期为0.25s B．交变电流的有效值为C．在时交变电流方向发生改变 D．该交变电流的表达式为【答案】C【详解】AB．根据电流i随时间t变化的图像可知周期为峰值为有效值为故AB错误；C．根据交变电流变化规律知线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次，在时电流为零，该时刻线圈在中性面，所以在时交变电流方向发生改变，故C正确；D．由A选项知峰值，周期，角速度为由图像知初相为得该交变电流的表达式为故D错误。故选C。11．（2024·北京延庆·统考一模）将的电压输入如图所示的理想变压器的原线圈，原副线圈的匝数之比为，。下列说法正确的是（）A．该交流电的频率为100HzB．闭合开关S后，电阻R消耗的电功率为16WC．闭合开关S后，电流表的读数为2AD．断开开关S后，副线圈的输出电压为0【答案】B【详解】A．根据瞬时值的表达式可知，该交流电的频率为故A错误；C．由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为，所以原线圈的电压的有效值为220V，根据变压器电压关系有可得副线圈上的电流为电流表的读数为原线圈的电流，根据变压器电流关系有可得故C错误；B．电阻消耗的功率为故B正确；D．断开S后，不影响副线圈电压，根据可知副线圈电压不为0，故D错误。故选B。12．（2024·北京西城·统考二模）如图为交流发电机的示意图，N、S极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场的轴沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为，外电路接有阻值的定值电阻，线圈电阻不计，下列说法正确的是（

）A．电流变化的周期为0.01s B．电流表的示数为2AC．线圈经过图示位置，电流方向改变 D．线圈在图示位置时，产生的电动势为20V【答案】D【详解】A．由可知解得电流变化的周期故A错误；B．由可知电压的有效值为电流表的示数故B错误；C．线圈经过中性面时，电流方向改变，图示位置为与中性面垂直的位置，电流方向不变，故C错误；D．线圈在图示与中性面垂直的位置时，产生的电动势最大，为20V。故D正确。故选D。13．（2024·北京西城·统考二模）如图所示为交流发电机的示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，磁感应强度为B。匝数为n、面积为S的矩形线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度为，回路中总电阻为R。下列说法正确的是（）A．线圈在图示位置时通过线圈的磁通量为0B．从图示位置开始计时感应电动势瞬时值的表达式为C．回路中电流的有效值为D．回路中的电功率为【答案】C【详解】A．线圈在图示位置时通过线圈的磁通量最大为BS，故A错误；B．从图示位置开始计时感应电动势瞬时值的表达式为故B错误；C．回路中的电动势有效值为回路中电流的有效值为故C正确；D．根据电功率的公式可知故D错误；故选C。14．（2024·北京顺义·统考三模）如图，一交流发电机中，矩形导线框ABCD绕垂直于磁场的轴匀速转动，并与理想变压器原线圈相连。变压器原、副线圈匝数之比，副线圈接入一规格为“6V；12W”的小灯泡时，小灯泡恰好正常发光，导线框、输电导线电阻均不计，下列说法正确的是（）A．图示位置穿过导线框的磁通量最大B．导线框产生电动势的最大值为60VC．通过原线圈电流的有效值为0.2AD．原、副线圈