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北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 B版 高考物理
综合检测（十三） 交变电流
时间:90分钟 满分100分
一、单项选择题（本题共8个小题，每个小题3分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，只有
一个选项是符合题目要求的）
1．随着国家“双碳”计划的推进，单相发电机得到更为广泛的应用。如图甲为单相电交流发电机内
部结构图，匝数为N的矩形线圈位置不变，磁铁绕轴转动后，线圈中生成正弦波形交变电流如图乙
所示，其电动势峰值为 ，周期为T，回路总电阻为R，则在 时间内通过线框截面的电荷量为
（ ）
A． B． C． D．
2．如图所示，边长为 的正方形线圈abcd其匝数为n，总电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和
cd的中点的连线 恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为 B，若线圈从图示位置开
始，以角速度 绕 轴匀速转动，则以下判断中错误的是（ ）
A．闭合电路中感应电动势的瞬时表达式
B．在 时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快
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C．从 时刻到 时刻，电阻R上产生的热量为
D．从 时刻到 时刻，通过R的电荷量
3．如图为某小型发电机供电示意图。匝数为N，电阻为r的线圈在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，
穿过线圈的磁通量的最大值为Φm。发电机通过理想变压器向用户供电，R0是输电线等效电阻。从
图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A．在图示时刻，穿过线圈的磁通量的变化最快
B．发电机电动势的瞬时值 （ωt）
C．若将触头P向上移动，通过R0的电流一定减小
D．若增加用户数目，用户获得的功率一定增加
4．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为 10:1，原线圈接有正弦交流电源 u＝220
sin314t(V)，副线圈接电阻R，同时接有理想交流电压表和理想交流电流表。则下列说法中正确的是
（ ）
A．电压表读数为22 V
B．若仅将原线圈的匝数减小到原来的一半，则电流表的读数会增加到原来的2倍
C．若仅将R的阻值增加到原来的2倍，则变压器输入功率增加到原来的4倍
D．若R的阻值和副线圈的匝数同时增加到原来的2倍，则变压器输入功率不变
5．手机无线充电是比较新颖的充电方式．如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通
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过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量．当充电基座上的送电
线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电．在
充电过程中（ ）
A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
B．受电线圈中产生的是恒定电流
C．送电线圈和受电线圈利用自感现象实现能量传递
D．手机和基座通过互感现象实现能量传输，该传输过程，能量没有损失
6．呼吸机是治疗新冠肺炎的重要设备，其核心元件为呼吸机马达（即电动机）。图为某品牌呼吸机
马达的技术参数，用图示交流电源通过理想变压器给马达供电，使其正常工作。则（ ）
A．马达内线圈的电阻为120Ω
B．马达正常工作时理想变压器原、副线圈的匝数比为55∶6
C．该交流电源的电压有效值为311V
D．该交流电源每秒内电流方向变化50次
7．如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为 10：1，原线圈串联一理想电流表，并接入内阻不计、
的交流电。定值电阻 ，C为电容器，电流表示数为0.28A，则电
容器两端的电压为（ ）
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A．0 B．2V C．8V D．10V
8．如图所示，一理想变压器绕有三个线圈（原线圈1和副线圈2、3），理想电流表接在原线圈的输
入电路上，且原线圈 1中接入一电压稳定的正弦交流电；若将一定值电阻接在副线圈 2的输出端
ab，电流表的示数为I；若将该定值电阻接在副线圈3的输出端cd，电流表的示数为4I；则两副线圈
2、3的匝数比为（ ）
A．l：8B．1：4 C．1：3 D．l：2
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两
个以上选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
9．如图所示，用材料和粗细相同的导线绕成的单匝正三角形线圈甲､乙固定在同一水平面内，边长
之比为3:1，线圈所在空间存在与线圈平面垂直的匀强磁场，磁感应强度 B随时间t的变化关系为
，下列说法正确的是（ ）
A．线圈甲､乙中产生的交变电流频率之比为3：1
B．线圈甲､乙中产生的交变电流频率之比为1：1
C．在 时间内，线圈甲､乙中产生的焦耳热之比为9：1
D．在 时间内，线圈甲､乙中产生的焦耳热之比为27：1
10．如图所示为远距离输电示意图，升压变压器的原、副线圈匝数为 ，一座小型发电站的输出
电压为 ，输出的电功率为 ，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为 、 ，输电导线的总电
阻为 ，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
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A．输电线上的电流大小 B．输电线上损失的电压
C．输电线上损失的功率 D．用户得到的功率
11．如图所示电路中，A、B为两个相同灯泡，L为自感系数较大、电阻可忽略不计的电感线圈，C
为电容较大的电容器，下列说法中正确的有
A．接通开关S，A立即变亮，最后A、B一样亮
B．接通开关S，B逐渐变亮，最后A、B一样亮
C．断开开关S，A、B都立刻熄灭
D．断开开关S，A立刻熄灭，B逐渐熄灭
12．以下实验中，说法正确的是（ ）
A．在 LC 振荡电路中“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电流逐渐增大，
放电时电流逐渐减小
B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油
膜轮廓，测出油膜面积
C．“观察光敏电阻特性”和“观察金属热电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏
电阻阻值减小；温度升高，金属热电阻阻值增大
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D．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横
梁”铁芯没装上，原线圈接入10V的交流电时，副线圈输出电压不为零
三、实验题（共14分）
13.（6分）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中
（1）除变压器外，实验时需要的仪器为图中的 （填选项字母）
（2）一次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为 400匝和 200匝，测得的电压分别为 和
，发现电压比与匝数比并不相等，主要原因是
（至少写出两点）
（3）某同学在完成上述实验后，用多用电表测量变压器原线圈的电阻，测量时选择开关如图甲、指
针偏转如图乙所示，则线圈电阻为 。
14.（8分）某同学利用如图甲所示器材做探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验。
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(1)该同学按图乙连接电路，变压器的左侧线圈接线柱0、8与学生电源的“稳压6V”接线柱相连。闭
合开关，用多用电表测得右侧线圈0、4接线柱之间的电压为 。
A．0 B．3.0V C．6.0V D．12.0V
(2)正确连接电路后，变压器选用左侧 0、2接线柱和右侧0、4接线柱进行实验，用多用电表测得左
侧0、2之间的电压为 ，右侧0、4之间的电压为 ，数据如下表所示，可判断学生电源接在了接
线柱 上（选填“左侧0、2”或“右侧0、4”）。
实 验 次
1 2 3 4 5
数
3.0
1.00 1.90 4.00 4.80
0
6.1
2.10 4.00 8.20 10.00
0
(3)实验室中还有一个变压器，如图丙所示。现要测量A、B线圈的匝数，实验步骤如下：
①取一段漆包线，一端与A线圈上端接线柱相连，顺着原来的绕制方向在变压器的铁芯上再绕制 n
匝线圈，漆包线另一端与交流电源一端相连，A线圈下方接线柱与交流电源另一端相连接。
②用多用电表的交流电压挡先后测出交流电源两端的电压 和B线圈的输出电压U；
③用多用电表的交流电压挡测出A线圈两端的电压 。
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如果把该变压器看作理想变压器，则 A、B线圈的匝数 ， （用题中给出的字
母表示）。
三、计算题（共60分）
15．（8分）如图所示，矩形脉冲电流高度为I0，宽度为t，周期为T，PWM技术（脉冲宽度调节技
术）中将 称为占空比。若某脉冲电流的占空比 =25%。
（1）求该脉冲电流的有效值I；
（2）将该脉冲电流通过内阻为r的电动机，已知电动机消耗的电功率为P，不计摩擦及空气阻力，
求电动机效率η。
16．（8分）如图甲所示为某一发电机的实物模型，其工作原理可简化为如图乙所示：强磁场的磁
感应强度大小为 矩形线圈的总电阻为0.3Ω、匝数为50匝、面积为 ，可绕垂直于匀强磁场
的轴匀速转动。现将该发电机接在理想变压器的原线圈上，副线圈接有规格均为“220V，110W”的
灯泡 、 ，如图丙所示，现在使发电机匀速转动，使两灯泡均正常发光，已知理想变压器的原副
线圈匝数之比为1：10，电压表为理想交流电表，其余电阻均不计。求：
（1）理想交流电压表的读数；
（2）手摇发电机匀速转动的角速度。
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17．（14分）如图甲所示，长、宽分别为L1＝0.3m、L2＝0.1m的矩形金属线框位于竖直平面内，
其匝数为n＝100，总电阻为r＝1 ，可绕其竖直中心轴O1O2转动.线框的两个末端分别与两个彼此
绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和阻值为2 的定值电阻R相连.线框所在空间
有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度 B的大小随时间t的变化关系如图乙所示.在 时间内，
线框保持静止，且线框平面和磁场垂直； 时刻以后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以
角速度 匀速转动，求（运算结果中可保留π）；
（1）线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；
（2）求在 时间内，通过电阻R的电荷量为多少？
18．（16分）有一种为自行车自带车头灯供电的小型交流发电机，如图甲所示为其结构示意图，图
中 N、S 是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过 bc 边中点，与 ab 边平行，
它的一端有一半径 r ＝1.0cm 的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图乙所示，当车轮
0
转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动，设线框由 N＝800匝导线圈组成，每
匝线圈的面积S＝20cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度 B＝0.010T，自行车车轮的半
径R ＝35cm，小齿轮的半径R ＝4.0cm，大齿轮的半径R ＝10.0cm，现从静止开始使大齿轮加速转
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动，问大齿轮的角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值U＝3.2V？（假定摩擦小轮与自行
车轮之间无相对滑动）
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