交变电流和传感器-2020-2024年高考物理复习试题分类汇编（解析版）

专集10未变电流和传羸器

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5年真题•分点精准练

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"随时间/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240V

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

【答案】B

=24A/2V,则原线圈两端电压的有效值为U=Jj=24V

【详解】A.由题图知，原线圈电压最大值为4

故A错误;

,P,3W…

B.灯泡正常发光，由八〃得,副线圈中电流有效值为厂亡=菽=°弥

故B正确;

C.由理想变压器电压与匝数关系可知/看=4

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PI=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

。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。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，尸端电势高于。端电势，A错误；

B.由欧姆定律及电阻定律可知，尸端与。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

n.U[

【详解】A.由上二寸知，仅增加原线圈匝数，副线圈的输出电压必减小，不能使小灯泡正常发光，故A

〃2U2

错误；

B.由人="知，仅增加副线圈匝数，副线圈的输出电压比增大，有可能使小灯泡正常发光，故B正确；

n2U2

c.由a=*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

n2U2

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切不变，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220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V,输

出电流为300mA。该变压器（）

A.原、副线圈的匝数之比为100：1B.输入电流为30A

C.输入电流的最大值为15后AD.原、副线圈交流电的频率之比为1：100

【答案】B

n.U,2201

【详解】A.原、副线圈的匝数之比为,=77k=方行=诉

n2U222000100

故A错误；

B.根据区=,

可得输入电流为4=10°X300X1（T3A=30A

弭

故B正确；

C.输入电流的最大值为0=04=3O0A

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，电路中的为和为，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。、两端的电压大于G时，控制开关自动开启低水位预警；当。、〃两端的电压小

于心（U、、/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.U,<U2

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，由于服6两端此时的电压大于4,根据串联电

路电压分部特点可知，舄为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，舄压力传感器两端电压变

小，AB错误；

1

CD.根据闭合电路欧姆定律可知，a、。两端的电压为Rt+R21+基

此

若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警时。两端的电压大于q时，与压力传感器阻值需要越大，则

水位越低；当6两端的电压小于S时开启高水位预警时，用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Co

6.（2021•北京・高考）一正弦式交变电流的i-f图像如图所示。下列说法正确的是（）

A.在r=0.4s时电流改变方向B.该交变电流的周期为0.5s

•该交变电流的有效值为条

C.该交变电流的表达式为，=2cos5mAD

【答案】C

【详解】A.由图可知f=0.4s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7M）.4s,故B错误；

C.由图可知，电流的最大值为Max=2A,角速度为。=7=5万rad/s

故该交变电流的表达式为，=4皿cosor=2cos5就A

故C正确；

D.该交变电流的有效值为》=罩=0A

A/2

故D错误。

故选Co

7.（2020•北京・高考）如图所示，理想变压器原线圈接在〃=UmSin（or+0）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A2的示数减小

B.电压表的示数减小

C.电压表V?的示数不变

D.电流表A1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Vi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

Ai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V?的示数减小，故电流表A?的示数减小，故A正确，BCD错误。

故选Ao

1年模拟•精选模考题

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的、n20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0=1.4,下列说法正

确的是（）

转

换

器

A.开关闭合后电压表的示数为5V

B.S<焉才能实现点火

n21000

C.-L<7]7^才能实现点火

n21400

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

4=年=^=丫=迫V

垃枝2

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U2m=50。。丫

n{J5_1

由于是理想变压器有—=77^=-

%02m5000WOO

所以实现燃气灶点火的条件是"〈焉

几21000

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Bo

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R=55O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（）

B.电压表的示数为3L1V

C.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2

U2n2

可得副线圈的输出电压为6=22V

则电压表的示数为22V,根据欧姆定律可得右=*=0.4A

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，根据尸=生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。

R

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f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。4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（）

B.图甲中r=lxl（F2s时，穿过线圈的磁通量为0

C.舄温度升高后，电压表V1与V。示数的比值不变

D.R,温度降低后，变压器的输入功率减小

【答案】D

【详解】A.根据图甲可知丸=51V,T=0.02s

27r

则@=—=100OTad/s

故变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为〃=51sinl00R（V）

故A错误；

B.在图甲的r=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Vi示数不变，副线圈两端的电压切不变。R处温度升

高时，凡阻值减小，则根据闭合电路欧姆定律可知副线圈回路中的电流/2减小。电压表V2测量品的电压,

根据串并联电路规律及欧姆定律有

U,=U2-I2R

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，副线圈两端的电压不变。R处温度降低时，R阻值变大，则

变压器的输出功率为尸=

R+Rt

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llkV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。=笈，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/=与，提高电压后输电线上的电流增大为原来的20倍

C.根据公式嵯=尸氏，提高电压后输电线上的功率损失减小为原来的击

TJ2

D.根据公式盘=3，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/=5

1p

可知提高电压后输电线上的电流减小为原来的—o输电线上的电压损失为\U=IR=-R

20U

可知提高电压后输电线上的电压损失变为原来的5。故AB错误；

CD.根据公式扁=rR

提高电压后输电线上的功率损失减小为原来的工。故C正确；D错误。

400

故选Co

5.（2024.北京丰台.统考一模）一正弦式交流电的"T图像如图所示。下列说法正确的是（）

B.用其给100。的电阻供电，电阻消耗的功率为484W

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3.2A

D.用其给线圈电阻为10。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/=|=50Hz

故A错误;

311

V=220V

B.此交流电电压的有效值。=72

用其给100。的电阻供电，电阻消耗的功率P=J=484W

R

故B正确；

p'

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/=方=4.55A

故C错误;

D.当电路中接入阻值为10。的电阻时，电路中的电流/'=3=22A

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Bo

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〃，M=311sinlOO7r/V,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3.11V

B.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

塔=220V

【详解】A.交流电的电压有效值为以=

V2

4=立

根据

U2n2

可得％=22V

因止匕4=幺=2.2人

R

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P="

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Co

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,副线圈接定值电阻飞、滑动变阻器R及理想电表V。若将滑动变阻器的滑片向6端移动，则（

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6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?=%

A”

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Ao

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R/上。以所受压力越大阻值越小，

当心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（）

分拣板衔।铁上通道

Jj]'

托盘秤下通道

口二

电

♦三：磁

遮引导铁

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&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，凡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，电阻以越小，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&两端电压保持不变，因4减小，而其他条件不变的情况下，只

能减小和传感器4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，就要使得夫2两端电压保持不变，因压力越大，电阻R越小，此时回路中的

电流就越大，心的电压就会变得更大，则要想保持&的电压和原来一致，则只适当减小尺2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，矩形线圈滴cd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f变化的图像如图乙所示，线圈电阻厂=1。，电阻R=9Q。则（）

A.r=0.01s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10V

D.电阻R在10s内产生的热量为90J

【答案】D

【详解】A.r=0.01s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;

E

C.交流电电动势的有效值石=宕=1。丫

RF

根据串联电路分压原理可知电阻E两端电压。=--=9V

R+r

故C错误；

D.电阻R在10s内产生的热量。=：j=90J

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f变化的图像。下列说法正确的是（）

A.交变电流的周期为0.25sB.交变电流的有效值为100A

C.在f=Q15s时交变电流方向发生改变D.该交变电流的表达式为，=10sinl0;rA

【答案】C

【详解】AB.根据电流i随时间f变化的图像可知周期为7=0.2s

峰值为An=10A

有效值为/=爰=5^A

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t=0.15s时电流为零，该时刻

线圈在中性面，所以在f=0.15s时交变电流方向发生改变，故C正确；

27r

D.由A选项知峰值，m=10A,周期T=0.2s,角速度为。=于=10乃rad/s

IT

由图像知初相为。=5

得该交变电流的表达式为，=10sin(10%，+—)(A)=10cosl0加(A)

2

故D错误。

故选C。

11.(2024.北京延庆.统考一模)将"=220直sin(100R)V的电压输入如图所示的理想变压器的原线圈，原副

B.闭合开关S后，电阻R消耗的电功率为16W

C.闭合开关S后，电流表的读数为2A

D.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/=*=粤=50Hz

2万2万

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22O0V，所以原线圈的电压的有效值为220V,根据变

压器电压关系有"="=芋

U[n21

可得。2=4V

副线圈上的电流为A=^=4A

R

电流表的读数为原线圈的电流，根据变压器电流关系有)=%

124

14

可得乙=—x4A=—A

15555

故C错误；

B.电阻消耗的功率为6=4/2=4X4W=16W

故B正确；

D.断开S后，不影响副线圈电压，根据整=区=乎

U2%1

可知副线圈电压不为。，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OO'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

e=20sin（100^）V,外电路接有阻值R=10。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0.01sB.电流表的示数为2A

C.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

O■jr

【详解】A.由e=20sin（100R）V可知学=100万

解得

电流变化的周期T=0.02s

故A错误；

20

B.由e=20sin（100R）V可知电压的有效值为U=gV=lO0V

电流表的示数/=q=或人=限

R10

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，磁感应强度为及匝数为小面积为S的矩形线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴00'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0

B.从图示位置开始计时感应电动势瞬时值的表达式为nBScocoscot

C.回路中电流的有效值为扃BSo

2R

D.回路中的电功率为

R

【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e=nBSaismat

故B错误；

nBSco

C.回路中的电动势有效值为E=丁

回路中电流的有效值为/=£="画。

R2R

故C正确；

n2B2S2a>2

D.根据电功率的公式可知尸=/尺=

2R

故D错误;

故选Co

14.（2024.北京顺义.统考三模）如图，一交流发电机中，矩形导线框A8CZ）绕垂直于磁场的轴00,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4：%=1。：1,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60V