高考物理真题和模拟题分类汇编11交变电流传感器含解析

专题11 交变电流 传感器

选择题

1. (2021·浙江卷)如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足(　　)

A.      B.      C.      D.

答案D

解析：

因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为

由图可知，在任意时刻，实线所代表的交流电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值，则实线所代表的交流电的有效值小于虚线表示的正弦交流电的有效值，则

故选D。

2. (2021·湖南卷)如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是(　　)

A. L1先变暗后变亮，L2一直变亮             B. L1先变亮后变暗，L2一直变亮

C. L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗         D. L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗

答案A

解析：

副线圈的总电阻为

解得

则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，副线圈的总电阻选增大后减小，根据等效电阻关系有

则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有 ，

先减小后增大，先减小后增大，则先变暗后变亮，根据

，

由于先减小后增大，则副线圈的电压先增大后减小，通过L2的电流为

则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，逐渐减小，副线圈的电压增大过程中 增大；在副线圈的电压减小过程中，通过R0的电流为

逐渐增大，则越来越小，则

则先变暗后变亮，一直变亮；故选A。

3. (2021·河北卷)如图，发电机矩形线圈长为、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是(　　)

A. 通过电阻的电流为          B. 电阻两端的电压为

C. 与的比值为        D. 发电机的功率为

答案BC

解析：

由题知理想电流表读数为I，则根据欧姆定律U1= IR1

根据变压器电压与匝数的关系有，

代入数据有U0= ，U2=

再由欧姆定律有U2= I2R2

可计算出I2=

综上可知， B正确；

由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有

Emax= NB2L2ω，U0= = NBL2ω

由选项AB知：U0=

则

C正确；故选BC。

4. (2021春·浙江卷)发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO’轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周(　　)

A. 框内电流方向不变            B. 电动势的最大值为Um

C. 流过电阻的电荷        D. 电阻产生的焦耳热

【答案】BD

【解析】

A．当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，则选项A错误；

B．由图乙可知，电动势的最大值为Um ，选项B正确；

C．线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为

则金属框转过一周流过电阻的电荷量为

D．因为

则

金属框转过一周电阻产生焦耳热

选项D正确。

故选BD。

5. (2021·广东卷)某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是(　　)

A. 交流电的频率为10Hz

B. 副线圈两端电压最大值为3V

C. 变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 

D. 充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

答案B

解析：

由理想变压器原理可知

解得，副线两端的最大电压为

故B正确；故选B。

6. (2021·北京通州一模)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴OO′匀速转动，如图甲所示。产生的交变电流i随时间t变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

A. t = 0时，线框中磁通量的变化率为零

B. t = 0.01 s时，穿过线框的磁通量最大

C. 线框旋转的角速度大小为50π rad/s

D. 若线框的电阻为0.4 Ω，则线框的热功率为5 W

【答案】D

【解析】t = 0时，线框中磁通量的变化率最大，因为图乙中的感应电流最大，选项A错误；

t = 0.01 s时，感应电流也是最大的，故此时穿过线框的磁通量为0，选项B错误；

由乙可知，周期T=0.02s，所以线框旋转的角速度大小为ω==100 rad/s，选项C错误；

由图乙可知，交流电的最大值是5A，有效值为A，若线框的电阻为0.4 Ω，则线框的热功率P=I2R=()2×0.4W=5 W，选项D正确。

7. (2021·四川泸州三模)钳形电流表是一种测量交变电流的仪表，其工作原理如图所示。当通有交变电流的单匝导线从环形铁芯中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的交流电流表A指针会发生偏转。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，已知n2=500 匝，当用该表测50 Hz的正弦式交变电流时，则(　　)

A. A表中通过的交变电流频率为100Hz

B. 若A表中示数为50 mA时，导线中被测电流为25A

C. 若导线中通10A的恒定电流时，A表的示数为20 mA

D. 若只增大线圈匝数n2，则A表的示数将变小

【答案】BD

【解析】

A．钳形电流表不改变电流的频率，故A错误；

B．分析题意可知，原线圈的匝数：n1=1匝，副线圈匝数：n2=500匝，根据变压器原、副线圈电流与匝数成反比可知，若G中通过的电流为50mA，则导线中的被测电流为25A，故B正确；

C．若导线中通过的是10A的恒定电流，变压器不工作，副线圈中无感应电流，G中没有电流通过，故C错误；

D．根据变流比n1I1=n2I2

若只增大线圈匝数n2，I1、n1不变，则钳形电流表的示数I2将变小，故D正确。

故选BD。

8. (2021·北京海淀一模)如图6所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2：1，原线圈接在的交流源上，副线圈接一定值电阻和滑动变阻器R，电流表、电压表均为理想交流电表。当滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动时，下列说法中正确的是

A．电流表、的示数之比为2：1             B．电压表、的示数之比为1：2

C．滑动变阻器R消耗的功率可能先增大后减小     D．原线圈的输入功率可能减小

【答案】C

【解析】根据理想变压器的电流规律可知：，即电流表A1、A2的示数之比为1：2，选项A错误；再根据电压规律为，即电压表V1、V2的示数之比为2：1，选项B错误；

当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，变阻器的电阻变小，故副线圈的电流变大，如果把R0看成副线圈的内电阻，则当R=R0时，变阻器消耗的电功率才最大，故R消耗的电功率可能会先增大后减小，选项C正确；

由于副线圈的电流变大，则原线圈的电流也会变大，故原线圈输入的电功率也会变大，选项D错误。

9. (2021·河北唐山一模)如图所示，理想变压器的初级线圈连接电压恒定的交流电源，初、次级线圈均接入阻值为R的负载电阻。当电键S断开时，与初级线圈连接的电压表V1的示数为U1，与次级线圈连接的电压表V2的示数为U2，则以下判断中正确的是(　　)

A. 电键断开时，初级线圈中的输入电流为

B. 交流电源的电压为

C. 电键闭合时，电压表V1的示数减小

D. 电键闭合时，交流电源输出功率减小

【答案】BC

【解析】

A．设初级线圈中的电流为I1，理想变压器原副线圈功率相等，可得

化简可得，，A错误；

B．原线圈中电阻R两端电压为

故交流电源的电压为

B正确；

C．电键闭合时，副线圈电阻减小，电流增大，原线圈电流随之增大，原线圈所接电阻R两端电压增大，原线圈电压减小，即电压表V1的示数减小，C正确；

D．电键闭合时，交流电源输出功率，由于电流增大，功率增大，D错误。

故选BC。

10. (2021·上海普陀一模)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10Ω，其余电阻均不计。从某时刻开始在c、d两端加上如图乙所示的交变电压。则下列说法中正确的有(　　)

A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V

B.当单刀双掷开关与b连接时，在t＝0.01s时刻，电流表示数为4.4A

C.当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25Hz

D.当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变小

【答案】AB

【解析】

A.当单刀双掷开关与a连接时，变压器原副线圈的匝数比为10∶1，输入电压

＝220V

故根据变压比公式

可得输出电压为22V，电压表的示数为22V，故A正确；

B.当单刀双掷开关与b连接时，变压器原副线圈的匝数比为5∶1，输入电压U1＝220V，故根据变压比公式，输出电压为44V，根据欧姆定律，电流表的示数即为输出电流的有效值

故B正确；

C.由图象可知，交流电的周期为，所以交流电的频率为

当单刀双掷开关由a拨向b时，变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率为50Hz。故C错误；

D.当单刀双掷开关由a拨向b时，根据变压比公式，输出电压增加，故输出电流增加，故输入电流也增加，则原线圈的输入功率变大，故D错误。

故选AB。

11. (2021·上海普陀一模)如图甲所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴OO’做角速度为ω的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表.图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图象，下列说法中正确的是

A.从t1到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量为2nBS

B.从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为Nbs/R

C.t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为nBSω

D.电流表的示数为

【答案】D

【解析】

试题分析：由图可知，tl和t3这两时刻的磁通量大小为BS，方向相反；故穿过线圈磁通量的变化量为2BS；故A错误；从t3到t4这段时间磁通量的变化为BS，则平均电动势；因此通过电阻R的电荷量为；故B错误；t3时刻电动势E=NBSω；则由法拉第电磁感应定律可知：；则穿过线圈的磁通量变化率为BSω；故C错误；电流表的示数为有效值，则有：；故D正确；故选D.

考点：法拉第电磁感应定律；交流电的有效值

12. (2021·广西柳州一模)某变压器原、副线圈匝数比为55：8，原线圈所接交流电源按图示规律变化，副线圈接有负载。下列判断正确的是(　　)

A. 交流电源频率为50Hz                       B. 原副线圈中电流之比为55：8

C. 变压器输入、输出功率之比为8：55          D. 输出电压的最大值为32V

【答案】A

【解析】

A．从图上可以看出，交流电的周期T=0.02s，所以频率为50Hz，故A正确；

B．电流之比等于原副线圈匝数的反比，即为8：55，故B错误；

C．变压器只能改变交流电的电压，而不能改变频率和功率，即对于理想变压器的输入功率和输出功率相等，所以C错误；

D．原线圈电压的最大值为，变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比，所以输出电压的最大值为，所以D错误。

故选A。

13．(2021·北京东城一模)图1表示某压敏电阻的阻值R随压力F变化的情况，将它平放在电梯地板上并接入图2所示的电路中，在其受压面上放一物体，即可通过电路中数字电流表的示数I来探查电梯的运动情况。电梯静止时数字电流表示数为I0。下列说法正确的是

A．若示数I不变说明电梯正在匀速运动

B．若示数I在增大说明电梯的速度在增大

C．若示数 I >I0说明电梯可能在加速向上运动

D．若示数为I0说明电梯一定处于静止状态

【答案】C

【解析】因为电梯静止时数字电流表示数为I0，那么数字电流表示数为I0时，电梯既可能静止也可能处于匀速直线运动状态，故选项D错误；若示数为I且不变，则说明压敏电阻的大小没变，则压力也没变化，电梯匀速运动时压力可以不变，匀变速直线运动时，压力也可以不变，选项A错误；若I在增大，说明压敏电阻在减小，由图1可知，压力在增大，根据力的作用是相互的，则物体受到的支持力压力也在增大，即加速度可能向上在增大，但并不说明它的速度在增大，也可能是它在减速下降，故选项B错误；若示数I>I0，则说明压敏电阻变小，即它受到的压力变大，故它的加速度向上，所以它可能在加速向上运动，选项C正确。

14．(2021·北京东城一模)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势图像如图2所示，则

A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零       

B．t＝0.01 s时线框平面与中性面重合

C．线框产生的交变电动势有效值为311 V       

D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz

【答案】B

【解析】t＝0.005 s时线框的电动势最大，根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率也为最大，选项A错误；t＝0.01 s时，电动势为0，故线框平面与中性面重合，选项B正确；

由图2可知，线框产生的交变电动势的最大值为311 V，有效值为220V，选项C错误；由图2可知，线框转动的周期为0.02s，故线框产生的交变电动势频率为50 Hz，选项D错误。