高考物理真题分项汇编（3年（2021-2023）（北京专用）专题12 交变电流和传感器

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专题12 交变电流和传感器

1.（2023·北京卷）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（   ）
A．仅增加原线圈匝数 B．仅增加副线圈匝数
C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍 D．将两个3.8V小灯泡并联起来接入副线圈

2.（2022·北京卷）某理想变压器的原线圈接在的正弦交流电源上，副线圈输出电压为，输出电流为。该变压器（　　）
A．原、副线圈的匝数之比为100：1 B．输入电流为
C．输入电流的最大值为 D．原、副线圈交流电的频率之比为1：100

3.（2022·北京卷）某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（　　）

A．
B．为压力传感器
C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高

4.（2021·北京卷）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t0.4 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 D．该交变电流的有效值为


一、单选题
1.（2023·北京市潞河中学·校考三模）如图为远距离输电的电路原理图，变压器为理想变压器并标示了电压和电流，其中输电线总电阻为，恒定，则（　　）
  
A．
B．输电效率为
C．用户的用电器数量增多时，将减小
D．用户得到的电功率可能等于电厂输出的电功率

2.（2023·北京十一中学·校考三模）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1：2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W，原线圈电路中接有电压表和电流表。已知灯泡正常发光，若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（    ）
  
A．V B．I＝0.05A
C．原线圈输入功率为W D．流过灯泡电流的最大值可达A

3.（2023·北京第101中学·校考三模）如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是（  ）

A．P向下滑动时，灯L变亮 B．P向下滑动时，变压器的输出电压变大
C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小 D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大

4.（2023·北师大实验中学·校考三模）一理想变压器原､副线圈匝数比n1：n2=11：5.原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示.副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则(    )

A．流过电阻的电流是20 A
B．与电阻并联的电压表的示数是100V
C．经过1分钟电阻发出的热量是6×103J
D．变压器的输入功率是1×103W

5.（2023·北大附中·校考三模）正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图1所示的方式连接，，交流电压表的示数是，图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图像。则（　　）
  
A．通过R的电流随时间t变化的规律是
B．通过R的电流最大值是
C．R两端的电压随时间t变化的规律是
D．R两端的电压有效值是

6.（2023·北京门头沟·统考二模）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，原线圈接在u=Umcos(wt+j)的交流电源上，副线圈接一定值电阻R0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 A1 、A2的示数之比为2∶1
B．电压表 V1 、V2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

7.（2023·北京市中关村中学·校考三模）如图所示线圈匝数为n的小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动．矩形线圈电阻为r，矩形线圈通过两刷环接电阻R，理想电压表接在R两端．当线圈以角速度ω匀速转动，下列说法正确的是（   ）

A．从线圈与磁场平行位置开始计时瞬时电动势表达式为
B．线圈转一周的过程中回路产生的焦耳热为
C．当线圈平面转到与磁场垂直时电压表示数为零
D．线圈从与磁场平行位置转过90°过程中通过电阻R的电荷量为

8.（2023·北京朝阳·统考一模）如图是某交流发电机的示意图。当线圈abcd绕垂直于匀强磁场方向的转轴OO＇匀速转动时，电路中产生电流的最大值为，外电路的电阻为R。图示位置线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈转动的周期为T。下列说法正确的是（　　）

A. 在图示位置，穿过线圈的磁通量的变化率为零
B. 在图示位置，线圈中的电流方向为a→b→c→d
C. 在一个周期内，外电路产生的焦耳热为
D. 从图示位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为

9．（2023·北京东城·统考一模）如图所示，一个理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接在交流电源上，其电压u随时间t变化规律为，副线圈接有的电阻。电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）

A. 原线圈的输入功率为22 W B. 副线圈输出交流电的周期为100 s
C. 电压表的示数为311 V D. 电流表的示数为2.5 A

10．（2023·北京西城·统考一模）一个白炽灯泡额定电压为，额定功率为，接在交流电源上正常工作，则（ ）
A. 灯泡电压的峰值为
B. 流过灯丝的电流有效值约为
C. 内灯泡消耗的电能是
D. 内灯丝产生的热量是

11．（2023·北京西城·统考一模）如图1，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．如图2，原线圈与交流电源连接，副线圈与负载R连接．已知，原、副线圈的匝数分别为、，原线圈的输入功率为、电压为、电流为、频率为，副线圈的输出功率为、电压为、电流为、频率为．下列说法正确的是（　　）

A. 若变压器为理想变压器，且，则，
B. 若变压器为理想变压器，且，则，
C. 若仅考虑产生的磁场不能完全局限在铁芯内，则
D. 若仅考虑变压器线圈通过电流时会发热，则

12．（2023·北京延庆·统考一模）如图所示，理想变压器输入电压保持不变，副线圈接有两个灯泡和一个定值电阻R，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是断开的，现将开关S闭合，则（ ）

A. 电流表的示数减小 B. 电压表的示数增大
C. 原线圈输入功率减小 D. 电阻R消耗的电功率增大

13．（2023·北京汇文中学·校考一模）实验室有一个变压器，一侧线圈的标记为200匝，另一侧线圈匝数无标记，小明对它进行了实验探究。他用200匝的线圈作为原线圈，用匝数未知（记为N）的线圈作为副线圈，如图1所示，分别测量不同输入电压对应的输出电压，测量结果如表1所示；将原副线圈互换，如图2所示，重复上述操作，测量结果如表2所示。实验过程中电源、电压表均正常工作。

表1 　　　 表2

第1组
第2组


第3组
第4组
输入电压U1 (V)
4.0
1.9
输入电压U1’ (V)
8.2
6.1
输出电压U2 (V)
8.0
3.7
输出电压U2’ (V)
3.2
2.3
电压比U1/U2
0.50
0.51
电压比U1’/U2’
2.56
2.65
分析表中数据，以下推理正确的是（　　）
A. 若线圈的200匝标识是准确的，则匝数N多于400匝
B 按图1实验时变压器没有损耗，按图2实验时变压器有损耗
C. 按图1实验时两侧线圈中电流频率相同，按图2实验时频率不同
D. 若使用直流电源进行以上实验，能够较好的得到

14．（2023·北京四中·校考一模）由交流发电机、定值电阻R、交流电流表组成的闭合回路如图所示。线圈ABCD逆时针方向转动，下列说法正确的是（　　）

A. 线圈转动过程中AD、BC边产生感应电动势
B. 线圈转动到图中位置时，感应电流方向为ADCBA
C. 线圈匀速转动时，交流电流表指针左右摆动
D. 线圈转动到中性面的瞬间，电路中的电流最大

15．（2023·北京四中·校考一模）由常用的温差发电装置的主要结构是半导体热电偶。如图所示，热电偶由N型半导体和P型半导体串联而成，N型半导体的载流子（形成电流的自由电荷）是电子，P型半导体的载流子是空穴，空穴带正电且电荷量等于元电荷e、若两种半导体相连一端和高温热源接触，而另一端A、B与低温热源接触，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，最终在A、B两端形成稳定的电势差，且电势差的大小与高温热源、低温热源间的温度差有确定的函数关系。下列说法正确的是（　　）

A. B端是温差发电装置的正极
B. 热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相反
C. 温差发电装置供电时不需要消耗能量
D. 可以利用热电偶设计一种测量高温热源温度的传感器

16．（2023·北京海淀·统考一模）如图所示，把一根柔软的铜制弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，用导线连接弹簧上端作为接线端a，另一根导线浸在水银槽中作为另一个接线端b，再将a、b端分别与一直流电源两极相连，发现弹簧开始竖直上下振动，电路交替通断。关于该实验。 下列说法正确的是（　　）

A. 通入电流时，弹簧各相邻线圈之间相互排斥
B. 将a、b端的极性对调，弹簧将不再上下振动
C. 增大电流，弹簧下端离开水银液面的最大高度一定变小
D. 用频率合适的交流电，也可使弹簧上下振动

17．（2023·北京石景山·统考一模）交流发电机的示意图如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴逆时针匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为。下列说法正确的是（ ）

A. 此交流电的频率为100Hz
B. 此发电机电动势的有效值为20V
C. 当线圈平面转到图示位置时产生的电流为0
D. 当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率最大

18．（2023·北京房山·统考一模）一正弦式交变电流i随时间t变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．时电流改变方向 B．该交变电流的频率为25Hz
C．该交变电流的有效值为 D．该交变电流的瞬时值表达式为

19．（2023·北京房山·统考一模）为了测量储液罐中不导电液体的液面高度，设计装置如图所示。将与储液罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储液罐中，电容C可通过开关S与线圈L或电源相连。当开关从a拨到b时，由线圈L与电容C构成的回路中产生振荡电流，振荡电流的频率，通过测量振荡频率可知储液罐内的液面高度。则下列说法正确的是（　　）

A．当储液罐内的液面高度升高时，电容不变
B．当储液罐内的液面高度升高时，LC回路中振荡电流的频率变小
C．开关拨到b之后，振荡电流的振幅和频率始终保持不变
D．当开关从a拨到b瞬间，电容器两极板的电荷量最大，流过线圈L中的电流最大

20．（2023·北京门头沟·统考一模）如图是交流发电机的示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，电刷E、F分别压在两个滑环上。线圈转动时通过滑环和电刷与外电路保持连接。当线圈从图示位置绕逆时针（从外往里看）匀速转动，所产生的电流i随时间t变化关系的图像是（设为正方向）（　　）

A． B．
C． D．

21．（2023·北京通州·统考一模）如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动。线圈的电阻为，线圈与外电路连接的定值电阻为，电压表为理想交流电表。线圈产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 交流电的频率为
B. 电压表的读数为
C. 时，线框平面与磁场平面平行
D. 发电机线圈内阻每秒钟产生焦耳热为

22.（2023·北京西城·统考二模）如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为10:1，其原线圈两端接入正弦式交变电压u，，副线圈通过电流表与变阻器R相连，若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列说法正确的是（　　）

A. 电压表的示数为31.1V
B. 滑动变阻器的滑片向上滑动，电压表的示数增大
C. 滑动变阻器的滑片向上滑动，电流表的示数增大
D. 滑动变阻器滑片向上滑动，变压器的输入功率减小

23．（2023·北京海淀·统考二模）正弦交变电源与电阻、理想交流电压表按照图1方式连接，已知电阻，交流电压表示数为。图2是通过电阻的电流随时间变化的图像。下列说法正确的是（　　）

A. 电阻两端的电压随时间变化的规律是
B. 电阻两端的电压随时间变化的规律是
C. 通过电阻的电流随时间变化的规律是
D. 通过电阻的电流随时间变化的规律是

24．（2023·北京丰台·统考二模）某正弦式交变电流随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 此交变电流的有效值为
B. 时，线圈位于中性面
C. 时，穿过线圈的磁通量最大
D. 时，穿过线圈的磁通量变化率最大

25．（2023·北京六十六中学·校考模拟）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为 ，当输入电压增加20V时，输出电压（ ）
A. 增加200V B. 增加2V C. 降低200V D. 降低2V

26．（2023·北京六十六中学·校考模拟）如图所示，理想变压器原线圈串联一个定值电阻之后接到交流电源上，电压表的示数恒定不变，电压表和的示数分别用和表示，电流表A的示数用Ⅰ表示，所有电表都可视为理想电表。当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，下列说法正确的是（ ）

A. 和的比值不变
B. 电流表A的示数Ⅰ增大
C. 电压表的示数减小
D. 电阻和滑动变阻器R消耗的功率的比值总是等于

二、多选题
27．（2023·北京一七一中学·校考模拟）如图，理想变压器原.副线圈匝数比n1 : n2=3: 1，灯泡A、B完全相同，灯泡L与灯泡A的额定功率相同，但额定电压不同，当输入端接上(V)的交流电压后，三个灯泡均正常发光，图中两电流表均为理想电流表，且电流表A2的示数为2A，则（ ）

A．电流表A1的示数为12A
B．灯泡L的额定功率为20W
C．灯泡A的额定电压为5V
D．将副线圈上的灯泡A撤去，灯泡L不能正常发光