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模块十三 交变电流、传感器
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
考试范围：交变电流、传感器
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题，共46 分)
一、选择题：本题共10 小题，共46 分。在每小题给出的四个选项中，第1~7 题只有一项符合题目要求，
每小题4 分；第8~10 题有多项符合题目要求，每题6 分，全部选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有
选错的得0 分。
1．下列图像中不属于交流电的是（ ）
A．
B．
C．
D．
2．交流发电机的示意图如图所示，矩形线圈ABCD 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO
′逆时针匀速转动，
发电机的电动势随时间的变化规律为e =20sin100 πt(V )。下列说法正确的是（ ）
A．此交流电的频率为0.02s
B．此发电机电动势的有效值为20V
C．当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率为0
D．当线圈平面转到图示位置时磁通量为0
3．▶新思维◀图（a）为某研究小组的自制交流发电机结构简图。某次实验中线圈在匀强磁场中绕垂直磁
场的轴匀速转动，利用示波器测出其产生的正弦交流电电压u 随时间t 变化关系如图（b）所示，线圈及
导线电阻不计，若想用此发电机产生“220V、50Hz”的交流电，下列操作正确的是（ ）
A．仅调节线圈的匝数为原来❑√2倍
B．仅调节线圈的面积为原来2 倍
C．仅调节匀强磁场的磁感应强度为原来❑√2倍
D．仅调节线圈匀速转动的转速为原来2 倍
4．如图所示，一交流发电机的电刷与理想变压器原线圈相连，变压器原、副线圈的匝数之比为n1:n2，
副线圈接有三盏相同的灯泡，灯泡L1、L2、L3分别与定值电阻R、线圈L和电容器C串联，当发电机的矩
形导线框ABC D（电阻不计）绕垂直于匀强磁场的轴OO'以角速度ω匀速转动时，三盏灯泡亮度恰好相
同，现让导线框ABC D转动的角速度增加一倍，副线圈的匝数减半，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L1亮度不变
B．灯泡L2最亮
C．灯泡L3最暗
D．三盏灯泡的亮度仍然相同
5．▶变考法◀如图所示，理想变压器左边接有效值恒为36V的交流电源，四个灯泡完全相同，当两个开
关都闭合时，四个灯泡亮度一样，此时原线圈的电流为1A，下列说法中小灯泡的功率均未超过其额定功
率，其中正确的是（ ）
A．变压器原、副线圈的匝数比为1:3
B．小灯泡正常发光时的电阻是9Ω
C．断开S2，灯L2变暗
D．断开S2，灯L1变亮
6．如图所示，发电站输出电压和功率不变，夏天用户需求增加，为保证用户电压不变，下列措施可行的
是（ ）
A．仅将滑片P1下滑
B．仅将滑片P2下滑
C．滑片P1上滑，P2下滑
D．滑片P1下滑，P2下滑
7．▶变考法◀图甲为全球最高海拔风电项目的西藏八宿风电场，图乙为某风力发电机部分供电系统简化
图，风能转化为电能的效率可视为不变。工作时，矩形线圈ABCD绕轴OO
′匀速转动，输出电压
u= 440 ❑√2sin(20 πt )V，电阻R1=8.9Ω, R2=210Ω，其他电阻均不计。理想变压器原、副线圈的匝数
之比n1:n2=1:10。则（ ）
A．线圈位于图乙所示位置时的磁通量为22❑√2Wb
B．电流表的示数为40 ❑√2A
C．该发电机每秒消耗的风能为17600J
D．线圈从图中位置转过90°的过程中，通过R2的电荷量为
❑√2
5 π C
8．▶变考法◀（多选）可拆变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示，原线圈接交流电
源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯
横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮，以下说法正确
的是（ ）
A．变压器工作是利用了自感现象
B．用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块更容易发热
C．两次实验过程中，变压器原副线圈电压之比第一次满足U 1:U 2=n1:n2，第二次不满足
U 1:U 2=n1:n2
D．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时，不可以用多用电表的直流电压挡测量变压器原、副
线圈电压
9．▶新情境◀（多选）光伏发电的蓬勃发展为我国实现“碳达峰”“碳中和”提供了强劲引擎。如图1
所示，某光伏发电阵列产生的直流电先经过逆变器转换为图2 所示的正弦式交流电，再经过理想变压器
升压后输送到电网。若理想变压器的输入功率为80kW，输出电压为10kV，则下列说法正确的是（ ）
A．图2 所示交流电的频率为50 Hz
B．图2 所示交流电电压的有效值为400 ❑√2V
C．变压器原、副线圈匝数比为1:25
D．变压器原线圈中的电流为8 A
10．▶新情境◀（多选）近年来，湖南省远距离高压输电网络已从“能源末端”向“区域电力交换枢纽”
转变，为全省经济社会发展提供了可靠电力保障。如图为某同学研究远距离输电的电路，a、b 端接入电
压有效值为U 0=16 V的交流电源，升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器，且两变压器的匝数比
n1
n2
= n4
n3
。已知R1、R2
的阻值均为6 Ω，R3的阻值为3Ω，电阻R1、R2
消耗的功率相同，电表均为理想交
流电表，下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器T1
的匝数比n1
n2
= 1
2
B．电压表的示数为12 V
C．交流电源输出功率为72 W
D．若R3断路，则T2输出功率将减小
第Ⅱ卷(非选择题，共54 分)
二、非选择题：本题共5 小题，共54 分。
11．（8 分）▶新考法◀如图甲所示，该装置能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，装置中R1为半导体薄膜压力传感器，托盘置于R1上，不计托盘的重力。苹果经过托盘时对R1
产生压力，半导体薄膜压力传感器R1的阻值随压力F变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当
电阻箱R2两端电压U 2≥4 V时，控制电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁
上运动时电磁铁保持吸合状态，苹果进入下通道，已知电源电动势E =12V，内阻r =1.0Ω，取重力
加速度大小g=10 m/s
2。
(1)当质量较大的苹果通过托盘时，对应的压力传感器R1的阻值___________（填“较大”或“较小”）。
(2)现以0.3kg 为标准质量将苹果分拣开，根据题述条件可知，质量小于0.3kg 的小果将通过___________
（填“上通道”或“下通道”），电阻箱R2的阻值应调为___________Ω（结果保留一位小数）。
(3)若要将分拣标准质量提高到0.40kg，仅将R2的阻值调为___________Ω 即可实现。（结果保留一位小
数）
(4)若电源长时间未使用，内阻r 增大，但电动势不变，则分拣标准质量将会___________（填“变大”
“变小”或“不变”）。
12．（8 分）▶新考法◀某化工厂的蓄液池水温必须控制在10℃到15℃之间，其控制原理图如图甲所
示，当水温低于10℃时低温指示灯亮，高于15℃时高温指示灯亮。已知当继电器K1线圈中的电流大于
或等于20 mA 时衔铁被吸引下移，当继电器K2线圈中的电流大于或等于30 mA 时衔铁被吸引上移，控
制电路中连接在定值电阻R0与热敏电阻RT之间的电源电动势E =12V，热敏电阻RT的阻值与温度t关系
如图乙所示，请回答下列问题。
(1)若水温从11℃上升到14℃，则控制电路中电流表A 的示数__________（选填“增大”或“减小”）。
(2)若控制电路中，电流表A 的内阻为15Ω，除了热敏电阻RT和定值电阻R0，其他电阻可忽略，则定值电
阻R0的阻值为__________Ω。
(3)图甲电路中，接线C 应与__________（选填“A”或“B”）端相连。
(4)实际测试中发现水温下降到8℃时，低温指示灯才开始亮，则应选用__________（选填“大一些”或
“小一些”）的定值电阻R0。
13．（10 分）如图所示，一个小型应急交流发电机，内部为n=50匝，边长a=0.2m的正方形线圈，总
电阻为r =2Ω，线圈在磁感应强度为B = 1
5 π T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。发电机
对一电阻为R =8Ω的电灯供电，线路中其他电阻不计，若发电机的转动角速度为ω=50 π rad/s时，
电灯正常发光，求：
(1)线圈中感应电动势的最大值Em及交流电表的示数I；
(2)线圈从中性面位置转过90°的过程中，通过电灯R的电荷量。
14．（12 分）如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图。配电设施的输出电压U1=250 V，升
压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1 8∶，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=5 1∶。充电桩充电时的额
定功率P=19 kW，额定电压U4=380 V，变压器均视为理想变压器。求：
(1)升压变压器副线圈两端电压U2以及降压变压器原线圈两端电压U3；
(2)输电线的总电阻r 和供电电路的效率η。
15．（16 分）图1 为某振动发电机原理图，图2 是其俯视图。质量m=0.2kg的共轭磁铁由一竖直轻质弹
簧（劲度系数k =200 N / m）与水平地面连接，磁铁和弹簧构成振动体。磁铁中心部分为N极，外圆部分
为S极，两磁极之间可视为均匀辐向磁场。固定不动的线圈与磁铁共轴且始终处于辐向磁场内，线圈所处
的磁感应强度大小B =0.5T，线圈匝数n=20匝，直径d =10cm，电阻r =1Ω。线圈上下两端点a、b通过
导线与外部一理想二极管D和阻值R = 4Ω的电阻构成闭合回路（如图3）。在外力F的驱动下，磁铁在竖
直方向做简谐运动，若取竖直向上为正，初始平衡位置为原点，其振动方程y =0.01sin100πt (m )。已
知磁铁最大速率vm =π m /s，当弹簧形变量为x时，其弹性势能Ep= 1
2 k x
2。不考虑空气阻力、线圈的
自感和其他电阻，计算时π
2取10.求：
(1)线圈中能产生的电动势最大值Em、最大电流值I m；
(2)0∼1s内，电阻R上产生的热量Q；
(3)0∼0.02s内，通过电阻的电荷量q；
(4)0.01s∼0.015s内，外力F做的功W 。
