2010-2019年高考物理真题分专题训练 专题11 交变电流 传感器（教师版含解析）

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十年高考真题分类汇编(2010－2019) 物理
专题11交变电流 传感器
选择题：
1.(2019•海南卷•T8)如图，一理想变压器输入端接交流恒压源，输出端电路由R1、R2和R3三个电阻构成。将该变压器原、副线圈的匝数比由5：1改为10：1后

A.流经R1的电流减小到原来的
B.R2两端的电压增加到原来的2倍
C.R3两端的电压减小到原来的
D.电阻上总的热功率减小到原来的
【答案】CD
【解析】
A、变压器原、副线圈的匝数比由5：1改为10：1，则副线圈的输出电压减小为原来的，根据欧姆定律可知，流经R1的电流减小到原来，故A错误。
B、根据串并联电路规律可知，R2两端的电压减小到原来的，故B错误。
C、同理，R3两端的电压减小到原来，故C正确。
D、副线圈总电阻不变，根据功率公式可知，，总功率减小到原来的，故D正确。
故选：CD。
2.(2019•江苏卷•T1)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20V时，输出电压
A.降低2V B.增加2V C.降低200V D.增加200V
【答案】D
【解析】
由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即，得：，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：，当输入电压增加20V时，输出电压增大200V，故D正确。
3.(2018·全国III卷·T3)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方: Q正等于

A.
B.
C. 1:2
D. 2:1
【答案】D
【解析】试题分析 本题考查交变电流的图线、正弦交变电流的有效值、焦耳定律及其相关的知识点。
解析 根据题述，正弦交变电流的电压有效值为，而方波交流电的有效值为u0，
根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=T，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q方∶Q正= u02∶()2=2∶1，选项D正确。
点睛 此题将正弦交变电流和方波 交变电流、有效值、焦耳定律有机融合。解答此题常见错误是：一是把方波交变电流视为正弦交变电流；二是认为在一个周期T内产生的热量与电压有效值，导致错选B；三是比值颠倒，导致错选C。
点睛 此题将正弦交变电流和方波 交变电流、有效值、焦耳定律有机融合。解答此题常见错误是：一是把方波交变电流视为正弦交变电流；二是认为在一个周期T内产生的热量与电压有效值，导致错选B；三是比值颠倒，导致错选C。
4.(2011·安徽卷)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为

A. B. C. D.
【答案】D
【解析】交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为T，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，则有，所以，所以D正确.
【考点定位】交流电的有效值，
5.(2011·天津卷)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，产生的交变电动势的图象如图2所示，则

A.t =0.005s时线框的磁通量变化率为零
B.t =0.01s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311V
D.线框产生的交变电动势的频率为100Hz
【答案】B
【解析】由图2可知，该交变电动势瞬时值的表达式为e=311sin100πt。当t＝0.005s时，瞬时值e≈311V，此时磁通量变化率最大，A错；
同理当t＝0.01s时，e＝0V，此时线框处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，B正确；
对于正弦交变电流其有效值为，题给电动势的有效值为220V，C错，交变电流的频率为f＝1/T＝ω/2π=50Hz，D错。
【考点定位】交流电的产生，交流电图像
6.(2012·北京卷)一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为
A.5V B.5V C.10V D.10V
【答案】C
【解析】设电热器的电阻为R，t时间内产生的热量为，则：此热量是接交流电源上产生的热功率的2倍，所以，所以，解得：，所以最大值为。故选C
【考点定位】本题考查了交变电流的有效值
7.(2013·海南卷)如图所示，水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点。棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好。下列说法正确的是

A.拉力的大小在运动过程中保持不变
B.棒通过整个圆环所用的时间为
C.棒经过环心时流过棒的电流为
D.棒经过环心时所受安培力的大小为
【答案】D
【解析】导体棒做匀加速运动，合外力恒定，由于受到的安培力随速度变化而变化，故拉力一直在变，A错误；设棒通过整个圆环所用时间为t，由匀速直线运动的基本关系式可知，，解得运动时间：，B错误；由可知，棒经过圆心时的速度，此时的感应电动势，而金属环的两部分并联，等效电阻，故棒经过环心时的电流强度，C错误，此时棒受到的安培力的大小，D正确
【考点定位】考查电磁感应、电路问题牛顿运动定律相结合问题。
8.(2013·福建卷·T15)如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1.0Ω，外接R=9.0Ω的电阻。闭合开关S，当发动机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e=(V)，则

A.该交变电流的频率为10Hz B.该电动势的有效值为V
C.外接电阻R所消耗的电功率为10W D.电路中理想交流电流表的示数为1.0A
【答案】D
【解析】：从电动势瞬时值表达式可知，交变电流的频率，选项A错误；该电动势的有效值，选项B错误；电路中电流(有效值)，电阻R消耗功率P＝I2R＝9W，选项C错误；电流表的读数即为电流的有效值，选项D正确。
【考点定位】考查了交变电流的有关知识、焦耳定律、闭合电路欧姆定律的应用问题，难度中等。
9.(2015·全国新课标Ⅱ卷·T15)如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是

A.Ua> Uc，金属框中无电流
B.Ub >Uc，金属框中电流方向沿a-b-c-a
C.Ubc=－Bl²ω，金属框中无电流
D.Ubc=Bl²ω，金属框中电流方向沿a-c-b-a
【答案】C
【解析】当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，穿过直角三角形金属框abc的磁通量恒为0，所以没有感应电流，由右手定则可知，c点电势高，，故C正确，A、B、D错误。
【考点定位】导体切割磁感线
【方法技巧】本题主要是理解感应电流产生的实质，有感应电流一定有感应电动势，而有感应电动势不一定有电流的。本题有两根导体棒切割磁感线，但穿过闭合线圈的磁通理没变。
10.(2015·四川卷·T4)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压

A.峰值是e0 B.峰值是2e0 C.有效值是 D.有效值是
【答案】D
【解析】由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故选项A、B错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U＝，即U＝，故选项C错误；选项D正确。
【考点定位】对正弦式交变电流的产生原理的理解，以及其四值运算、闭合电路欧姆定律的应用。
11.(2013·海南卷·T3)通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s。电阻两端电压的有效值为

A.12V B.4V C.15V D.8V
【答案】B
【解析】由题意结合有效值的定义可得，将A，A代入可得流过电阻的电流的有效值A，故电阻两端电压的有效值为V，本题选B。
【考点定位】考查交流电的有效值和欧姆定律。
12.(2011·四川卷)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60º时的感应电流为1A。那么

A.线圈消耗的电功率为4W
B.线圈中感应电流的有效值为2A
C.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cos
D.任意时刻穿过线圈的磁通量为ф=sin
【答案】AC
【解析】绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈中产生正弦或余弦式交流电，由于从垂直中性面开始其瞬时表达式为，得 A，则感应电动势的最大值为V，C正确，B错误；电功率为W，A正确；任意时刻穿过线圈的磁通量为=sin中当时间为时，单位不正确；所以正确答案是A C。
【考点定位】正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率；交流的峰值、有效值以及它们的关系.
13.(2012·广东卷)某小型发电机产生的交变电动势为，对此电动势，下列表述正确的有
A.最大值是 B.频率是100Hz
C.有效值是 D.周期是0.02s
【答案】CD
【解析】由电动势的表达式可知，最大值为，而有效值为：，A错误C正确；，故，周期，B错误D正确。故选CD
【考点定位】本题考查了交变电流的表达式以及有效值等相关知识。
14.(2015·全国新课标Ⅰ卷·T19)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是

A.圆盘上产生了感应电动势
B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
【答案】AB
【解析】圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，选项A对，圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流产生，选项B对。圆盘转动过程中，圆盘位置，圆盘面积和磁场都没有发生变化，所以没有磁通量的变化，选项C错。圆盘本身呈现电中性，不会产生环形电流，选项D错。
【考点定位】电磁感应
【规律总结】把握磁通量的变化才是关键，根据对称性，圆盘磁通量始终等于零，无磁通量变化。
15.(2014·天津卷·T7)如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则

A.两次t=0是时刻线圈平面均与中性面重合
B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3
C.曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D.曲线b表示的交变电动势有效值为10V
【答案】AC
【解析】根据法拉第电磁感应定律，t=0时电动势瞬时值为0，此时线圈应在中性面上，A正确。由题图可知，曲线a、b周期比为2:3，则转速比应为3:2，B错。曲线a周期为0.04s，则频率为25Hz，C正确。曲线b产生的电动势最大值由题图可知小于，则有效值小于10V，D错。
【考点定位】交流电的产生、交流电的有效值
16.(2017·天津卷·T6)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Ω，则

A.t=0时，线圈平面平行于磁感线
B.t=1 s时，线圈中的电流改变方向
C.t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大
D.一个周期内，线圈产生的热量为
【答案】AD
【解析】t=0时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A正确；每经过一次中性面(线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值)电流的方向改变一次，t=1 s时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故B错误；t=1.5 s时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零()，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C错误；感应电动势最大值，有效值，一个周期内线圈产生的热量，故D正确。
考点：交变电流的规律和“四值问题”
【考点定位】交变电流的规律和“四值问题”
【名师点睛】本题要正确理解正弦交变电流的规律和法拉第电磁感应定律。
17.(2018·江苏卷·T2)采用220 kV高压向远方的城市输电.当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为
A. 55 kV B. 110 kV C. 440 kV D. 880 kV
【答案】C
【解析】本意考查输电线路的电能损失，意在考查考生的分析能力。当输电功率P=UI，U为输电电压，I为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P损=I2R，R为输电线路的电阻，即P损=。当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的，则输电电压为原来的2倍，即440V，故选项C正确。
点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，利用输电线路损失的功率P损=I2R解题。
18.(2018·天津卷·T4)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则

A. R消耗的功率变为P
B. 电压表V的读数为U
C. 电流表A的读数变为2I
D. 通过R的交变电流频率不变
【答案】B
【解析】试题分析：根据公式分析电动机产生的交流电的最大值以及有效值、频率的变化情况；根据判断原副线圈中电流电压的变化情况，根据副线圈中功率的变化判断原线圈中功率的变化；
根据可知转速变为原来的，则角速度变为原来的，根据可知电动机产生的最大电动势为原来的，根据可知发电机的输出电压有效值变为原来的，即原线圈的输出电压变为原来的，根据可知副线圈的输入电压变为原来的，即电压表示数变为原来的，根据可知R消耗的电功率变为，A错误B正确；副线圈中的电流为，即变为原来的，根据可知原线圈中的电流也变为原来的，C错误；转速减小为原来的，则频率变为原来的，D错误.
【点睛】本题考查了交流电最大值，有效值，频率，变压器等；需要知道交流电路中电表的示数为有效值，在理想变压器中，恒有，副线圈消耗的功率决定了原线圈的输入功率.
【点睛】本题考查了交流电最大值，有效值，频率，变压器等；需要知道交流电路中电表的示数为有效值，在理想变压器中，恒有，副线圈消耗的功率决定了原线圈的输入功率.
19.(2016·四川卷)如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其它条件不变，则

A.小灯泡变亮
B.小灯泡变暗
C.原、副线圈两段电压的比值不变
D.通过原、副线圈电流的比值不变
【答案】B
【解析】根据变压器电压与匝数关系，，因为是降压变压器，则n1>n2，则当原、副线圈减少相同匝数时，由数学知识可知变大，则U2减小，故灯泡变暗，选项AC错误，B正确；根据可知通过原、副线圈电流的比值变小，选项D错误。
考点：变压器
【名师点睛】此题是对变压器原理的考查；首先要记住原副线圈的电压与匝数关系，从题目中知道为降压变压器，原线圈匝数大于副线圈匝数；判断原副线圈减小相同的匝数时原副线圈的匝数比的变化要用到数学知识，这里稍微有点难度.
20.(2016·江苏卷)一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈.在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中

A.U2>U1，U2降低 B.U2>U1，U2升高
C.U2