2025版高考物理题型分类专项训练：交变电流、传感器

2025版高考物理考点题型归纳总结考点61第十二章交变电流传感器

考点61交变电流的产生和描述

强基固本对点练

知识点1正弦交变电流的产生和描述

1.[2024.四川成都市月考]一个面积为S的N匝矩形线圈，在磁感应强度为8的匀强磁

场中，绕垂直于磁场方向的轴以角速度。匀速转动，转轴与线圈在同一平面内.下列说法

正确的是（）

A.线圈转动到与磁场方向垂直时，磁通量最大等于NBS

B.线圈转动到与磁场方向垂直时，感应电动势最大等于N3S。

C.线圈转动到与磁场方向平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大

D.线圈转动到与磁场方向平行时，磁通量为零，感应电动势为零

2.[2024•宁夏银川市月考]（多选）如图1所示，一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中

匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化如图2所示，下列说法正确的是（）

A.台时刻线圈平面垂直于中性面

B.叁时刻边的速度方向跟磁感线垂直

C.为时刻线圈平面与中性面重合

D.线圈在如图1所示位置时，电流方向改变一次

3.在匀强磁场中，匝数N=100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动，线圈中产

生的感应电动势随时间变化规律如图所示，则下列说法正确的是（）

A.r=0.5Xl（T2s时，线圈平面与中性面重合

B./=1X10—2s时，线圈中磁通量变化率最大

C.穿过每一匝线圈的最大磁通量为1X10—3Wb

D.线圈转动的角速度为50兀rad/s

知识点2交变电流的有效值

4.如图是某一线圈通过的交流电的电流一时间关系图像（前半个周期为正弦波形的3），

则一个周期内该电流的有效值为（）

A3出

A.2A）2

「旦D£/

。.2A）D.2/o

5.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规

律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示.若甲、乙图中的为、T

所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是（）

A.第一次，灯泡两端的电压有效值是A手/2

B.第一次，灯泡两端的电压有效值是当

C.第二次，灯泡两端的电压有效值是当

D.第二次，灯泡两端的电压有效值是华U0

6.图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图.定子是仅匝数n不同的两线圈，

二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点。的距离相等，且均连接阻值为R

的电阻，转子是中心在。点的条形磁铁，绕。点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦

式交变电流.不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（）

A.两线圈产生的电动势的有效值相等

B.两线圈产生的交变电流频率相等

C.两线圈产生的电动势同时达到最大值

D.两电阻消耗的电功率相等

7.（多选）如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦式交变电流的

图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程所产生正弦式交变电流的图像如图

线b所示.下列关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是（）

A.在图中f=0时刻穿过线圈的磁通量均为零

B.线圈先后两次转速之比为3:2

C.交变电流。的电动势瞬时值表达式为e=10sin(5兀力V

D.交变电流6的电动势最大值为手V

8.如图所示，间距为工的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为

8的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻.一电阻为人质量为根的导体棒放置在导轨上,

在外力P作用下从t=0的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律o=%sin。/,不计导轨

电阻.求：

⑴从f=0到片号时间内电阻R产生的热量；

0)

(2)从f=0到片毯时间内外力厂所做的功.

知识点3交变电流的“四值”

9.如图所示，空间中分布着磁感应强度大小为2的匀强有界磁场，所是其左边界，

一面积为S的〃匝圆形金属线框垂直于磁场放置，圆形线圈的圆心。在所上，线圈电阻为

R,若线框以角速度o绕所匀速转动，并从图示位置开始计时，则()

XX

XX

人产时,线框中的感应电流最大

B.。到。时间内，通过线框的电量为怎

C.线框中产生的交变电动势的最大值为〃厌。

D.线框中产生的交变电动势的有效值为当nBSco

10.手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，可以简化为图乙.一个

小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S,匝数为"，线圈总电阻为r,在磁感应强

度为8的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴、以角速度。匀速转动，产生的交流电通过V、

N与外电路连接，如图乙所示，外电路电灯电阻为R,电压表为理想交流电表.在线圈由平

行于磁场方向位置转过90。的过程中，下面说法正确的是（）

电压表V的示数为号簪

A.

R+r

B.通过灯泡的电荷量为弁一

电灯中产生的焦耳热为黑言器

C.

D.从线圈平行于磁场方向位置开始计时，通过线圈中感应电流的瞬时值表达式为/•=

ncoBS.人

■T-;-sincotA

R-rr

培优提能模拟练

11.[2024•上海市新中高级中学期中考试]发电机与电动机的结构非常相似.图甲是小型

交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产

生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈内阻为10。，外接一只电

阻为90。的灯泡,

A.f=0.02S时线圈平面与中性面垂直

B.每秒内电流方向改变100次

C.产生交变电流的周期为2s

D.线圈的转速为100r/s

12.[2024.广东省湛江市调研测试]某发电机的结构示意图如图所示，其中N、S是永久

磁铁的两个磁极，两磁极形成水平向右的匀强磁场，线圈绕过与磁场垂直的转轴做顺时针匀

速转动，两弧形换向器与线圈保持连接，并随线圈转动，换向器与电刷连接后与外电路形成

闭合回路.若从线圈处于图示位置开始计时，设图示箭头方向为电流正值，图中能正确反映

线圈中感应电流随时间f变化规律的是（）

13.[2024.浙江省温州市第一次适应性考试]风力发电是一种绿色清洁能源.根据电磁感

应的基本原理，风力发电可建立如下模型，叶片长度为/的风轮机在风的驱动下，带动内部

匝数为N的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动.设通过矩形线圈的磁通量0

随时间f按正弦规律变化，周期为T,磁通量最大值为。m，空气密度为"，风速为。，风

轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积，发电机将风的动能转化为电能

的效率为〃，下列说法正确的是（）

A.发电机线圈在0.5T时刻输出的瞬时电压为0

B.发电机线圈输出电压的有效值为。=加薯

C.发电机的发电功率P—^即％3

D.若风速加倍，则发电机的发电功率将变为4倍

14.[2024.浙江省江浙联考]图甲是一种振动发电装置的示意图，半径为r=0.1m、匝数

72=10的线圈位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图

乙所示），线圈所在位置的磁感应强度的大小均为8=1T,线圈电阻为Ri=l。，它的引出

线接有&=3。的小灯泡L外力推动线圈框架的尸端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运

动速度。随时间t变化的规律如图丙所示，不计一切摩擦，贝1（）

线圈

丙

A.小灯泡中在10s内消耗电能20J

B.小灯泡中电流的有效值为1A

C.r=0.1s时电压表的示数为3.0V

D.t=0.1s时外力的大小为2N

15.[2024•宁夏银川六盘山中学期中考试]如图所示为一交流电压随时间变化的图像.每

个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定.根据图中数据

可得此交流电压的有效值为()

A.2VBVB.7.5V

C.8VD.2713V

------i----►®)

c\d-----B

16.[2024.宁夏银川六盘山中学期中考试]如图所示，一个U形金属框abed在磁感应强

度B=0.2T的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴ad以角速度。=10rad/s匀速转动，通过导

线与一阻值R=7Q的电阻相连,U形金属框的面积S=0.5n?,U形金属框的电阻为r=3O,

图中电压表为理想交流电压表.f=0时刻，线框平面与磁场方向平行(如图所示)，导线电阻

不计.求：

(1)U形框中产生交变电流电动势的瞬时值表达式；

(2)电压表的示数；

(3)U形框从f=0时刻开始转过90。的过程中，通过电阻R的电荷量.

17.[2024.浙江省杭州市等四地四校联考]为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学

设计了一种“闪烁”装置.如图所示，自行车后轮由半径n=01m的金属内圈、半径/2=

0.4m的金属外圈和绝缘辐条构成，后轮的内、外圈之间等间隔地接有6根金属条，每根金

属条的中间均串联有一阻值R=2Q的小灯泡（可视为定值电阻）.在支架上装有磁铁，形成了

磁感应强度大小T、方向垂直纸面向外，张角。=三的“扇形”匀强磁场，后轮以角

BW71O

速度。=4兀rad/s相对于转轴转动.若不计其他电阻，忽略磁场的边缘效应.

（1）当金属条仍进入“扇形”磁场时，求感应电动势E,并指出加上的电流方向；

（2）当金属条仍进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图并求出内外圈的电压

Uab；

（3）连续骑行过程中，求金属条ab中感应电流的有效值.

考点62变压器远距离输电

强基固本对点练

知识点1理想变压器的原理及应用

1.（多选）如图，心和心是输电线，甲、乙是两个互感器（可视为理想变压器），其中的

线圈匝数关系为：m:"2=200：1,"3："4=1：100,电流表和电压表均为理想交流电表.下

列说法正确的是（）

A.甲是电流互感器，乙是电压互感器

B.甲是电压互感器，乙是电流互感器

C.若V表示数为30V,则输电线两端的电压最大值为6000V

D.若A表示数为5A,则通过输电线的电流有效值为500A

2.[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

3.自耦变压器在高铁技术中被广泛应用.如图所示，一理想自耦变压器接在〃=UmSin

100班的正弦交流电压上，尸为滑动触头，初始位置位于线圈的中点G,Ai和A2为理想

交流电表，R为定值电阻，下列说法正确的是（）

A.将P向下滑动，Ai的示数将变小

B.将尸向上滑动，A2的示数将增大

C.将尸下滑到的中点，电阻R的功率将变为原来的4倍

2

D.将尸上滑到CG的中点，电阻R的功率将变为原来的5倍

4.（多选）近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原

理图如图所示.发射线圈的输入电压为220V、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝.若

工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%,忽略其他损耗，下列说法正确

的是（）

A.接收线圈的输出电压约为8V

B.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22：1

C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同

D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同

知识点2理想变压器的动态分析

5.如图（a）所示，线圈的匝数比为3：1,&为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，Ri

为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表.原线圈所接电压M随时间/按正弦规律变

化，如图（b）所示.下列说法正确的是（）

A.变压器输入输出功率之比为3：1

B.变压器副线圈输出的交变电压的频率为150Hz

C.若热敏电阻舟的温度升高，&消耗的功率变大

D.若热敏电阻&的温度升高，电压表和电流表示数均变大

6.如图所示，N匝矩形线圈以转速〃绕轴。0,匀速转动，轴与线圈平面共面且与磁场

方向垂直，磁场的磁感应强度为8,线圈面积为S,线圈电阻为r,线圈两个末端分别通过

电刷与理想自耦变压器相连，Pi为变压器上的滑动触头，尸2为滑动变阻器上的滑片，电压

表和电流表均为理想电表，则下列说法正确的是（）

A.从图示位置开始计时,线圈中的感应电压瞬时值表达式为e—2nBSnsin2mt

B.若保持P2不动，Pi从M位置逆时针转到N位置，则电压表Vi示数增大

C.只增大线圈的转速，定值电阻R）消耗的电功率减小

D.若Pi不动，尸2向左滑动，则电流表示数增大，皆减小

7.（多选）如图所示，理想变压器原线圈接在电压有效值恒定的交流电源上，定值电阻

Ri=3O,&=10。，滑动变阻器最大阻值R=6Q,三只电表均为理想交流电表.滑动变阻

器滑片从中间向上滑动到端点的过程中，电流表A2、电压表的读数变化量分别为A'AU,

则下列判断正确的是（）

A.电流表Ai的示数减小

B.电压表的示数不变

D.R和&消耗的总功率先增大后减小

r-@-irI——II

（＞3r

%

8.如图，一理想变压器的原线圈匝数固定，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头

0调节.在原线圈一侧接有一只交流电流表，副线圈一侧由定值电阻心和滑动变阻器R构

成如图所示的电路.若在原线圈上加一电压为U的交流电，则下列说法正确的是（）

A.保持。位置不动，将尸向下滑动时，电流表的读数变大

B.保持0位置不动，将尸向下滑动时，电流表的读数不变

C.保持尸位置不动，将Q向下滑动时，电流表的读数变大

D.保持尸位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数不变

知识点3远距离输电

9.[2024・广西河池市一模]远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，通常要提高输

电电压.如果保持输送的电功率不变，将输电电压变为原来的两倍,不考虑其他因素的影响，

下列说法正确的是（）

A.输电线上的电流变为原来的2倍

B.输电线上的电流变为原来的;

C.输电线上的电压损耗变为原来的1

D.输电线上的功率损耗变为原来的1

10.[2023・天津卷]（多选）如图是输电线为用户输电的示意图，电路中升压变压器Ti和降

压变压器石都认为是理想变压器，中间输电线上的总电阻为R,下列说法正确的是（）

A.Ti的输出电压与石的输入电压相等

B.Ti的输出功率大于石的输入功率

C.若用户接入的用电器增多，则R消耗的电功率减小

D.若用户接入的用电器减少，则T2的输出功率减小

11.一个小型水力发电站发电机的输出交流电压为500V,输出电功率为50kW,用总

电阻为3.0Q的输电线向远处居民区供电.

（1）若直接采用500V电压输电，求这时居民获得的电功率；

（2）若采用高压输电，先用升压变压器将电压升至5000V,到达用户端再用降压变压器

将电压变为220V供居民使用，不考虑变压器的能量损失，求居民获得的电功率以及降压变

压器原、副线圈的匝数比.

培优提能模拟练

12J2024•吉林省通化市最后一模］如图所示的是家庭漏电触电保护器的原理简图，A、B

线圈双线并行，用火线和零线绕制.电器正常工作时，A、B线圈中电流等大反向，铁芯中

磁感应强度为零，保护器两端电压为零.当发生漏电或触电事故时，相当于负载电阻接地,

8线圈（零线）中的电流小于A线圈中的电流或为零，此时通过铁芯的磁感应强度不为零，C

线圈产生感应电动势，使保护器启动保护模式一断开火线开关S.己知人体安全电流/oWlO

mA,保护器启动电流为25mA,变压器可看作理想变压器，贝1（）

A.C线圈的匝数应多于A线圈的匝数

B.保护器启动必须设置在A、8线圈电流差值远大于10mA时

C.A、C线圈的匝数比应该大于或等于5：2

D.当发生漏电或触电事故时，负载电阻两端的电压是保护器两端电压的2.5倍

13.［2024•河南省漂河市质量检测］如图所示，为探究理想变压器的电压和电流关系，将

原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接灯泡、滑动变阻器，电路中分别

接入理想交流电压表Vi、V2和理想交流电流表Ai、A2,不计导线电阻，当滑动变阻器的滑

动端向上滑动时，下列说法正确的是（）

A.Vi示数变大、V2示数变大

B.Ai示数不变、A2示数变小

C.变压器输出功率变大，但灯泡变暗

D.变压器输出功率变小，但Ai与A2示数的比值不变

14.［2024•河北省秦皇岛市二模］如图所示电路，交流电源能够输出稳定电压，理想变压

器的原、副线圈匝数比为2：1,滑动变阻器风、&的最大阻值均为R开始时两滑动变阻器

均处于最大阻值处，在移动滑片的过程中，下列说法正确的是（）

A.只将&滑片由上向下移动，&的功率先增大后减小

B.只将&滑片由上向下移动，&的功率一直减小

C.只将R1滑片由左向右移动，&的功率先增大后减小

D.只将R滑片由左向右移动，R的功率一直增大

15.[2024•湖北省名校联盟联合测评]某单相变压器（可视为理想变压器）铭牌上标明：额

定容量为10kV・A,电压比为3常30.0原线圈接高压电网，现在副线圈上接入若干规格为“40

W220V”白炽灯，副线圈电路中定值电阻的阻值为R=0.75Q下列说法正确的是（）

A.该变压器原副线圈的匝数比为5：66

B.变压器在额定状态下运行时，为使白炽灯正常工作，副线圈上应接入250盏白炽灯

C.减少接入副线圈的白炽灯盏数，白炽灯两端的电压会降低

D.由于电网电压波动，输入电压降低，为使白炽灯正常工作，应减小定值电阻的阻值

16.[2024•浙江省台州市质量评估]如图所示，一理想变压器可通过移动触头尸的位置改

变原线圈接入电路的匝数，。为原线圈的中点，当尸接端点“时，原、副线圈匝数之比为

10：1,原线圈接设=11岫coso/V的交流电源，则下列说法正确的是（）

A.增大电源的频率，灯泡L变暗

B.当尸接。时，通过原、副线圈的磁通量之比为10：1

C.当尸接6时，滑动变阻器R两端的电压为22V

D.当滑动变阻器的滑片向下滑动时，变压器的输入功率变小

17.[2024.内蒙古鄂尔多斯西部四校联考]如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P

=200kW,发电机的电压Ui=500V,经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=4。，

在用户端用降压变压器把电压降为％=