北京曲一线图书策划有限公司 高考项目部
第 13 章 交变电流 电磁波 传感器
第 1 节 交变电流的产生与描述
江苏视野 明晰规律 思维回归
1.(2024届南京六校联合体联考)如图为交流发电机的原理图,矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向
的固定轴OO'按图示方向匀速转动,转动角速度ω=50 rad/s,线圈的匝数n=100、总电阻r=10 Ω,线圈围成的
面积S=0.1 m2。线圈两端与阻值R=90 Ω的电阻相连,交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强
度B=0.2 T,图示位置矩形线圈与磁感线平行。则下列说法错误的是( )
A.图示位置时,线圈中的电流最大,电流方向为abcda
B.电路中交流电压表的示数为90 V
C.从图示位置开始计时,线圈产生的电动势的瞬时值表达式为e=100 cos 50t(V)
D.线圈由图示位置转过90°过程中,通过电阻R的电荷量为0.02 C
答案 B
视野聚焦 交流发电模型是江苏高考的热点之一,主要考查交变电流产生的机理、描述和四值。
五年高考
2.★(2022浙江6月,5,3分)下列说法正确的是 ( )
A.恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B.小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C.正弦交流发电机工作时,穿过线圈平面的磁通量最大时,电流最大
D.升压变压器中,副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率
答案 B
3.★(2024广东,1,4分)将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图
所示。下列说法正确的是( )
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A.该交流电的频率为100 Hz
B.通过电阻电流的峰值为0.2 A
C.电阻在1秒内消耗的电能为1 J
D.电阻两端电压表达式为u=10√2·sin (100πt) V
答案 D
4.★★(2024河北,4,4分)R、R 为两个完全相同的定值电阻,R 两端的电压随时间周期性变化的规律如图1
1 2 1
所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的√3倍),R 两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示,则两
2
电阻在一个周期T内产生的热量之比Q∶Q 为( )
1 2
A.2∶3 B.4∶3 C.2∶√3 D.5∶4
答案 B
5.★★★(2024山东,8,3分)如图甲所示,在-d≤x≤d,-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小
为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域),边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀
速转动时,线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化,线圈中产生的电动势变为图
丙所示实线部分,则变化后磁场的区域可能为( )
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答案 C
三年模拟
6.★(2024届无锡期末)下列各情况中,线圈都以角速度ω绕图中的转动轴匀速转动,不能产生交变电流的是(
)
A B C D
答案 A
7.★★★(2025届南京中华中学期初)如图甲所示,交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,穿过该线圈
的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。线圈匝数为20,线圈总电阻为1 Ω,与线圈连接的定值电阻R
的阻值也等于1 Ω,电流表A可视为理想电流表,则( )
图甲 图乙
A.线圈转动的角速度为2π rad/s
B.感应电动势最大值为0.2π V
4
C.t= s时,通过电阻R的电流为π A
3
D.一个周期内电阻R上产生的热量为2π2 J
答案 C
8.★★★(2025届南通名校联盟学情调研)贯彻新发展理念,我国风力发电发展迅猛,2020年我国风力发电量高
达4 000亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示,发电机的线圈固定,磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴
转动,已知磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为0.2 T,线圈的匝数为100、面积为0.5 m2,电阻为
0.6 Ω,若磁体转动的角速度为90 rad/s,线圈中产生的感应电流为50 A。求:(结果均保留两位有效数字,√2
≈1.414)
(1)线圈中感应电动势的有效值E;
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(2)线圈的输出功率P。
答案 (1)6.4×102 V (2)3.0×104 W
第 2 节 变压器 远距离输电
实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
江苏视野 明晰规律 思维回归
1.(2024届镇江三模)我国特高压输电技术达到世界领先水平。采用超高压输电,输电电压为U,输电功率为
1
P,输电距离为s;采用特高压输电,输电电压为U,输电功率为2P,输电距离为2s。两次输电电线材质、粗细均
2
相同,为保证输电效率不变,两次输电电压U 与U 之比为( )
1 2
A.1∶2 B.1∶4 C.1∶6 D.1∶8
答案 A
视野聚焦 变压器、远距离输电是交变电流章节中的一个考查热点,常围绕社会生活、科技进步等实际情
境进行命题,涉及定性分析和定量运算。
五年高考
2.★(2020江苏,2,3分)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所示。其原线圈匝数较少,
串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上。则电流互感器( )
A.是一种降压变压器
B.能测量直流电路的电流
C.原、副线圈电流的频率不同
D.副线圈的电流小于原线圈的电流
答案 D
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3.★★(2023广东,6,4分)用一台理想变压器对电动汽车充电。该变压器原、副线圈的匝数比为1∶2,输出功率
为8.8 kW,原线圈的输入电压u=220√2 sin (100πt) V。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是(
)
A.20 A,50 Hz B.20√2 A,50 Hz
C.20 A,100 Hz D.20√2 A,100 Hz
答案 A
4.★★(2023浙江6月,7,3分)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直
流,用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是( )
A.送电端先升压再整流
B.用户端先降压再变交流
C.1 100 kV是指交流电的最大值
D.输电功率由送电端电压决定
答案 A
5.★★(2024浙江1月,5,3分)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u=5 sin 100πt V的
交流电,经原、副线圈匝数分别为n 和n 的变压器升压至峰值大于10 kV,就会在打火针和金属板间引发电
1 2
火花,实现点火。下列正确的是( )
A. n < 7
2
n 20000
1
B. n < 1
1
n 2000
2
C.用电压表测原线圈两端电压,示数为5 V
D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz
答案 B
三年模拟
6.★★(2024届连云港一模)如图所示,用可拆变压器(非理想变压器)探究原、副线圈两端电压与匝数的关系。
A线圈“0”“8”对应接线柱间的匝数为800,通过导线a、b接电压为12 V的正弦交流电;B线圈“0”“4”对应
的匝数为400,通过导线c、d接交流电压表,该表读数可能为( )
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A.4.8 V B.6.0 V C.12.0 V D.24.0 V
答案 A
7.★★★(2024届兴化期末)近年来无线充电技术得到了广泛应用,其简化的充电原理图如图所示。发射线圈
的输入电压为220 V,电流为正弦式交流电,接收线圈的输出电压为8.8 V。若工作状态下,穿过接收线圈的
磁通量约为发射线圈的80%,忽略其他损耗,下列说法正确的是( )
A.接收线圈与发射线圈匝数比为1∶20
B.接收线圈与发射线圈中电流之比等于20∶1
C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率不相同
D.当发射线圈的正弦式交流电处于峰值时,穿过接收线圈的磁通量为0
答案 A
8.(2025届泰州期初)某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈两端电压与匝数关系的实验。他准备了可
拆变压器、多用电表、开关和导线若干。
(1)实验需要以下哪种电源 。
A.低压直流电源 B.高压直流电源
C.低压交流电源 D.高压交流电源
(2)该同学认真检查电路无误后,先保证原线圈匝数不变,改变副线圈匝数;再保证副线圈匝数不变,改变原线
圈匝数。分别测出相应原、副线圈两端电压。由于交流电压是变化的,所以我们实际上测量的是电压的
值(选填“有效”或“最大”)。其中一次多用电表读数如图所示,此时多用电表读数为 。
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(3)理想变压器原、副线圈两端电压应与其匝数成 (选填“正比”或“反比”),实验中变压器的铜损
和铁损会导致原线圈与副线圈的电压之比一般 (选填“大于”“小于”或“等于”)原线圈与副线
圈的匝数之比。
(4)实验中原、副线圈两端电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为 。(填字母代号)
A.原、副线圈因为有电流通过而发热
B.铁芯在交变磁场作用下发热
C.变压器铁芯漏磁
D.原线圈输入电压发生变化
答案 (1)C (2)有效 7.2 V (3)正比 大于 (4)D
9.★★(2023届南京六校联合体调研)环形变压器广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方
面,环形变压器与传统方形变压器相比,漏磁和能量损耗都很小,可视为理想变压器,原线圈所接的交流发电机
产生的电动势e=220√2 sin 100πt(V),副线圈接了11只“12 V 22 W”照明电灯,原、副线圈匝数比
n∶n=33∶2,示意图如图所示,图中电流表为理想交流电表,照明电灯均恰好正常发光。求:
1 2
(1)电流表A的示数;
(2)发电机的内阻。
11
答案 (1) A (2)18 Ω
9
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微专题 28 含变压器电路的动态分析
江苏视野 突破情境 模型建构
1.(2023届南京六校联合体期末)2022年11月23日,我国自主研制的16兆瓦海上风电机组正式下线,标志着
我国海上风电技术实现重大突破。风力发电机的工作原理可以简化为如图所示的模型:风轮通过齿轮箱带
动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交流电,并通过变压器和远距离输电线给灯泡L供电。两变压器均
为理想变压器,当发电机线圈转速减小时,下列说法正确的是( )
A.通过R的电流增加
B.降压变压器的输入电压U 减小
3
C.灯泡L消耗的功率增加
D.发电机的输出功率不变
答案 B
视野聚焦 变压器与实际生活应用结合,考查学生学以致用的能力,这是当下江苏高考命题的重要特色之一。
五年高考
2.★★(2024浙江6月,7,3分)理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接,副线圈
接有三个支路,如图所示。当S接a时,三个灯泡均发光,若( )
A.电容C增大,L 灯泡变亮
1
B.频率f增大,L 灯泡变亮
2
C.R 上光照增强,L 灯泡变暗
G 3
D.S接到b时,三个灯泡均变暗
答案 A
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3.★★(2021福建,3,4分)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示,图中R为输电线的总电阻。
若变压器视为理想变压器,所有电表视为理想电表,不考虑变压器的输入电压随负载变化,则当住户使用的用
电器增加时,图中各电表的示数变化情况是( )
A.A 增大,V 不变,V 增大
1 2 3
B.A 增大,V 减小,V 增大
1 2 3
C.A 增大,V 增大,V 减小
2 2 3
D.A 增大,V 不变,V 减小
2 2 3
答案 D
三年模拟
4.★★★(2024届徐州七中月考)如图所示,理想自耦变压器线圈均匀绕在圆环型铁芯上,a、b分别为线圈的始
端和末端。P 为线圈的滑动触头,调节P 可以改变b、c间线圈的匝数。a、b两端接电压稳定的交流电源,指
1 1
示灯L与一小段线圈并联,b、c间接入滑动变阻器R,调节P 可以改变R接入电路的阻值。开关S处于闭合
2
状态,电压表为理想交流电表,下列说法正确的是( )
A.仅向下滑动P,a、b端输入功率变小
2
B.仅顺时针滑动P,a、b端输入功率变小
1
C.仅顺时针滑动P,电压表示数变大
1
D.若断开开关S,指示灯L将熄灭
答案 B
第 3 节 电磁振荡与电磁波
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江苏视野 明晰规律 思维回归
1.(2024届泰州一模)微波炉是利用微波(高频电磁波)进行工作的。微波能穿透玻璃、陶瓷等容器,遇到金属
炉壁会反射,遇到水和食物等会被吸收,并使食物内水分子剧烈振动而达到加热目的。某次利用微波炉加热
食物时出现了受热不均的情况,造成该现象的主要原因是( )
A.电磁波在食物内部发生了干涉 B.电磁波在食物内部发生了折射
C.电磁波在食物表面发生了反射 D.电磁波经过食物时发生了衍射
答案 A
视野聚焦 电磁波联系生活实际,是高考命题的素材之一。
五年高考
2.★[2020江苏,13B(1)改编]电磁波广泛应用在现代医疗中。下列不属于电磁波应用的医用器械是( )
A.杀菌用的紫外灯
B.拍胸片的X光机
C.检查人体的医用磁共振成像设备
D.检查血流情况的“彩超”机
答案 D
三年模拟
3.★(2025届泰州期初)关于电磁波谱,下列说法正确的是( )
A.红外体温计的工作原理是人的体温越高,发射的红外线越强,有时物体温度较低,不发射红外线,导致无法使
用
B.紫外线的频率比可见光低,医学中常用于杀菌消毒,长时间照射人体可能损害健康
C.X射线、γ射线频率较高,波动性较强,粒子性较弱,较难发生光电效应
D.手机通信使用的是无线电波,其波长较长,更容易观察到衍射现象
答案 D
4.★★(2024届南京六校联合体联考)产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示,则该
时刻( )
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A.线圈中磁场的方向向上
B.电容器两极板间电场强度正在变大
C.电容器正在放电,线圈储存的磁场能正在增加
D.电路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反
答案 B
5.★★★(2025届泰州期初)某种除颤器的简化电路,由低压直流电源经过电压变换器变成高压电,然后整流成
几千伏的直流高压电,对电容器充电,如图甲所示。除颤时,经过电感等元件将脉冲电流(如图乙所示)作用于
心脏,实施电击治疗,使心脏恢复窦性心律。某次除颤过程中将电容为20 μF的电容器充电至电压为6.0 kV,
电容器在时间t 内放电至两极板间的电压为0。其他条件不变时,下列说法正确的是 ( )
0
甲 乙
A.线圈的自感系数L越大,放电时脉冲电流的峰值越小
B.线圈的自感系数L越小,放电时脉冲电流的放电时间越长
C.电容器的电容C越小,电容器的放电时间越长
D.在该次除颤过程中,流经人体的电荷量约为120 C
答案 A
第 4 节 传感器 实验:利用传感器制作简单的自动控制
装置
江苏视野 突破情境 模型建构
1.(2024届扬州中学月考)如图所示是安装在潜水器上的深度表的电路原理图,显示器由电流表改装而成,电源
的电动势和内阻均为定值,R 是定值电阻。在潜水器上浮的过程中,下列说法正确的是( )
0
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A.通过显示器的电流增大
B.压力传感器两端的电压减小
C.路端电压变大
D.压力传感器的功率一定减小
答案 C
视野聚焦 传感器紧密联系社会生活和科技应用,可能成为江苏高考命题的素材。
五年高考
2.(2022重庆,11,6分)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时,其阻值随温度的变化关系。实验电路如图
所示,实验设定恒定电流为50.0 μA,主要实验器材有:恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻R 、可
T
变电阻R、电流表A、电压表V。
1
(1)用加热器调节R 的温度后,为使电流表的示数仍为50.0 μA,须调节 (选填一种给定的实验器
T
材)。当R 两端未连接电压表时,电流表示数为50.0 μA;连接电压表后,电流表示数显著增大,须将原电压表
T
更换为内阻 (填“远大于”“接近”“远小于”)R 阻值的电压表。
T
(2)测得R 两端的电压随温度的变化如图所示,由图可得温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中,R 的阻值随
T T
温度的平均变化率是 kΩ·℃-1(保留2位有效数字)。
答案 (1)可变电阻R 远大于 (2)1.2
1
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三年模拟
3.(2024届苏州期末)“干簧管”是常见的传感器,如图所示,电流表、电压表为理想电表。闭合开关S,待电路
稳定。移去磁体,与移去前相比较,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变小,电压表的示数变大
B.电阻R 的功率变小
1
C.电源的输出功率一定变大
D.电源的效率变低
答案 B
4.(2024届南菁高中三模)某同学设计了一个加速度计,如图所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移,
滑块两侧用弹簧3拉着;4是滑片,R与4整体为滑动变阻器,滑片与电阻R任一端之间的电阻值都与它到这
端的距离成正比。这个装置就是一个加速度传感器。两个电池E的电压相同,内阻不计。按图连接电路后,
电压表指针的零点位于表盘中央,当P端的电势高于Q端时,指针向零点右侧偏转。下列说法中正确的是(
)
A.当物体(框架1)具有图示方向的加速度a时,电压表的指针向右偏转
B.电压表的示数与加速度的大小成正比
C.要提高该加速度计的测量范围,可以减小弹簧的劲度系数
D.要提高该加速度计的测量范围,可以减小电池的电压
答案 B
5.(2024届姜堰中学、如东中学等三校二模)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在
磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻R 的阻值(几千欧)随磁
M
感应强度的变化关系。
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所用器材:电源E(5 V)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(量程为0~3 V,内阻为3 kΩ)、电流表(量
程为0~3 mA,内阻不计)、定值电阻R=1 kΩ、开关、导线若干。
0
甲 乙
丙
(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大,实验小组设计了电路图甲,请用笔代替导线在乙图中将实物
连线补充完整。
(2)某次测量时电压表示数如图丙所示,电压表的读数为 V,电流表读数为0.5 mA,则此时磁敏电阻
的阻值为 Ω(保留3位有效数字)。
(3)实验中得到该磁敏电阻阻值R 随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示,某同学利用该磁敏电阻制作了一
M
种报警器,其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源(电动势为5.0 V,内阻可忽略),当图中的输出电压
达到或超过2.0 V时,便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2 T,则图中
(选填“R”或“R”)应使用磁敏电阻,另一定值电阻的阻值应为 kΩ(保留2位有效数字)。
1 2
丁 戊
(4)在图戊所示电路中,如果要提高此装置的灵敏度(即在磁感应强度更小时就能触发报警),应该 (选
填“增大”或“减小”)磁敏电阻之外的定值电阻阻值。
答案 (1)如图所示
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(2)1.30(1.29~1.31均算对) 3.47×103 (3.44×103 ~3.49×103均算对) (3)R 2.1 (4)减小
2
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