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第十三章：交变电流、电磁波、传感器
（考试时间：90 分钟，试卷满分：100 分）
考试范围：交变电流、电磁波、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48 分)
一、选择题(本题共12 小题，每小题4 分，共48 分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8 小题，只有一个选
项符合题意；第9～12 小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4 分，选对而不全的得2 分，错选或不选的得
0 分)
1.一正弦式交变电流的i-t图像如图所示。下列说法正确的是()
A.在t =0.4 s时电流改变方向
B.该交变电流的周期为0.5 s
C.该交变电流的表达式为i=2cos5 πtA
D.该交变电流的有效值为
❑√2
2 A
2.如图为一发电机内部简化模型图，矩形铜制线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁场的水平轴OO'顺时针
匀速转动，产生交流电。则下列说法正确的是()
A.当线圈转到图示位置时所受安培力为0
B.当线圈转到图示位置时感应电流方向发生改变
C.当线圈转到竖直位置时磁通量的变化率为0
D.当线圈转到竖直位置时电流表的示数为0
3.如图为某种台灯的内部电路图，环形铁芯的变压器可看成理想变压器，灯泡的规格为“40V ，40W ”，
在a、b两端接220V 的交流电压，通过调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，若理想变压器原、副线圈匝
数比n1:n2=11:3，则滑动变阻器R的阻值为()
A.20Ω
B.30Ω
C.40Ω
D.50Ω
4.直流特高压输电技术已成为我国“西电东送”战略的技术基础，下列方法中经济可靠且能降低输电损耗
的是()
A.提高用户的用电量
B.改用交流输电
C.用电阻率大的材料制造输电线
D.提高输电电压
5.如图所示为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，降压变压器原、副
线圈的匝数分别为n3和n4，输电线上的电阻为R，变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出电压U 1
不变，当输电线上电流I 2减少ΔI时，则用户端的电压增加()
A.n3
n4
ΔIR
B.n4
n3
ΔIR
C.n1
n2
n3
n4
ΔIR
D.n1
n2
n4
n3
ΔIR
6.如图为一旋转电枢式发电机的示意图，正方形线圈ABCD在磁场中绕OO'轴以角速度ω逆时针匀速转动，
将两磁极间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为B。线圈的AB边通过滑环K与电刷E相连，CD边通过滑
环P与电刷F相连。已知线圈匝数为N，边长为L，内阻为r，外电路电阻为R，交流电流表内阻不计。线
圈转动的过程中（）
A.图示位置穿过线圈平面的磁通量为NB L
2
B.图示位置电动势大小为NBω L
2
❑√2
C.电流表示数为
❑√2 NBω L
2
2( R+r )
D.电阻R的热功率为N
2B
2ω
2 L
4 R
( R+r )
2
7.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。Rt
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u=51sin50 πt (V )
B.图甲中t =1×10
-2s时，穿过线圈的磁通量为0
C.Rt温度升高后，电压表V 1与V 2示数的比值不变
D.Rt温度降低后，变压器的输入功率减小
8.我国是全球唯一掌握超特高压直流输电技术的国家。下图是特高压直流输电系统的模拟图(只显示变压与
传输部分)，则以下说法正确的是()
A.题中描述的“特高压直流输电”，说明变压器可以直接对直流电进行变压作用
B.变压器在升压过程中频率随着电压的增大而升高
C.在输电功率一定条件下，输电电压提高十倍，线路损耗功率将降低为原来的一百分之一
D.在上图中，用户接入电路的用电器越多，流过n4的电流越大，由匝数比等于电流的反比可知，流过
电阻r的电流变小
9.如图，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路，线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀
速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动角速度为ω，匝数为N，
线圈电阻不计．下列说法正确的是()
A.将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变暗
B.若线圈abcd转动的角速度变大时，灯泡变暗
C.图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大
D.若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω
10.如图所示，小型发电机连在理想变压器电路中，变压器原、副线圈的匝数比为2：1，电压表和电流表均
为理想交流电表，定值电阻的阻值为R0，R为滑动变阻器，发电机线圈的匝数为N匝，线圈电阻不计，
线圈在磁场中运动时，从图示时刻开始计时，线圈中的磁通量随时间变化的规律为Φ =Φmcosωt，则下
列说法正确的是()
A.当线圈处在中性面时，电流表的示数为零
B.当线圈从图示位置转过90°时，电流表中的电流从左向右
C.当滑动变阻器的滑片P向上移动时，电压表的示数变大
D.当滑动变阻器的滑片P移到最下端时，发电机的输出功率为N
2Φm
2 ω
2
8 R0
11.图甲所示的理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，开始时，开关S闭合，图乙是该变压器cd输入端交
变电压的图像，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V ，6W ”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表。
以下说法正确的是()
A.ab输入端电压的瞬时值表达式为U ab=27 ❑√2sin100 πt(V )
B.电流表的示数为2 A，L1能正常发光
C.ab输入端输入功率Pab=18W
D.断开S，L3中的电流将变大
12.为实现自动计费和车位空余信息的提示和统计功能等，某智能停车位通过预埋在车位地面下方的LC振
荡电路获取车辆驶入驶出信息。如图甲所示，当车辆驶入车位时，相当于在线圈中插入铁芯，使其自感
系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率发生变化，计时器根据振荡电流的变化进行计时。某次振荡
电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是()
A.t1时刻，线圈L的磁场能为零
B.t2时刻，电容器C带电量最大
C.t2∼t3过程，电容器C带电量逐渐增大
D.由图乙可判断汽车正驶离智能停车位
第Ⅱ卷(非选择题，共52 分)
二、填空题(本题共2 小题，共14 分)
13.（6 分）压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随作用的压力变化而改变。某兴趣小组利用如图甲
所示的电路测量某压力传感器在不同压力下的阻值RN。请回答以下问题：
(1)闭合开关S前，应将滑动变阻器的触头P滑至端 (选填“a”或“b”)；
(2)通过多次实验，该兴趣小组测得了多组关于阻值RN、压力F的数据，并在图乙中描出了相应点
(RN , F)，请根据图乙中所描点大致画出阻值RN随压力F变化的图像；
(3)将阻值RN随压力F的变化率记作压力传感器的灵敏度，由图乙可知，在实验测量数据范围内，压力
越大，灵敏度越 (选填“高”或“低”)。
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，某同学采用了如图甲所示的可拆式变
压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为‘×100’的匝数。
(1)本实验中，实验室有下列器材：
A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B.条形磁铁
C.直流电源
D.多用电表
E.开关、导线若干
上述器材在本实验中需要的有 (填器材序号)，本实验中还需要用到的器材有 。
(2)对于实验过程，下列说法正确的有 。
A.变压器的原线圈接低压交变电流，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
B.为便于探究，应该采用控制变量法
C.因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
D.使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量
(3)实验中，电源接变压器原线圈“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，副线圈所接电表
的示数为5.0V ，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为 。
A.18.0VB.5.0VC .10.0VD.2.5V
(4)组装变压器时，该同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0V 的学生电源，原、副线圈的匝
数比为8:1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是 。
A.0.65VB.96.0VC .1.5VD.0
三、计算题(本题共4 小题，共38 分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
15.（9 分）如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向
的固定轴OO'匀速转动，转动角速度ω=50rad / s，线圈的匝数n=100、总电阻r =10Ω，线圈围成的
面积S =0.1m
2。线圈两端经集流环与电阻R连接，电阻R =90Ω，交流电压表可视为理想电表。已知磁
场的磁感应强度B =0.2T，图示位置矩形线圈和磁感线平行。
(1)从图示位置开始计时，写出通过矩形线圈的磁通量Φ随时间t变化的关系式。
(2)求电路中交流电压表的示数U。(取❑√2=1.4)
(3)线圈由图示位置转过90°的过程中，求通过电阻R的电荷量q。
16.（9 分）如图所示为交流发电机与变压器的简化示意图。矩形线圈处于磁感应强度为B =0.2T的匀强磁
场中，其边长分别为L1=0.4 m，L2=0.5m，匝数N =100匝，内阻r = 4 Ω，以角速度ω=10rad / s匀速
转动。理想变压器原线圈匝数n1=10匝，副线圈匝数n2=20匝，定值电阻R1=2Ω与原线圈连接，电阻
箱R0与副线圈连接，求：
(1)交流发电机产生的电动势有效值；
(2)当电阻箱阻值R0多大时，交流发电机输出功率最大，并求该最大值是多大？
(3)当电阻箱阻值R0多大时，电阻箱R0上消耗的功率最大并求其最大功率是多少？
17.（10 分）如图所示为某小区的备用发电机提供照明用电的输电过程。已知发电机的输出功率为110kW ，
输出电压为250V ，输电线的总电阻R =20Ω，小区共有300户人家，每户人家平均有6盏“220V ，
60W ”的灯，全部电灯正常发光。变压器可视为理想变压器，求：
(1)输电线上的输送电流I 2；
(2)升压变压器的匝数比
n1
n2
和降压变压器的匝数比
n3
n4
。
18.（10 分）2023年10月，国内某品牌发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”的充电速度。总电
源到充电桩的简化电路图如图所示。已知总电源输出频率为50 Hz的正弦式交流电，升压变压器原线圈
两端电压U 1=500V ，输电线的总电阻r =25Ω，降压变压器的匝数比n3:n4=15:1，变压器均视为理想
变压器。若给汽车充电时该充电桩获得的电压U 4=1000V ，功率为600kW ，则
(1)流经充电桩电流的最大值为多少？
(2)输电线的总电阻r消耗的功率为多少？
(3)升压变压器副线圈的电压为多少？
(4)升压变压器的匝数比为多少？
