2025年新教材高考物理二轮复习：交变电流 过关检测（有解析）

专题十二父变电流、传感器

专题检测题组（时间:70分钟满分:100分）

一、选择题（每小题3分，共45分）

1.在以下四种情景中，线圈中产生的电流与其正下方所示的，图线相对应的是（）

A.图甲B.图乙C.图丙D.图丁

2.如图是给用户供电的电路示意图，其中&、凡表示变压器前后两侧的输电线的总电阻，假设用户

端为纯电阻用电器，总电阻为R。若变压器视为理想变压器，U恒定，电表视为理想电表，当用户使

用的用电器数量增加时，下列说法正确的是（）

A.用户总电阻R变大

B.电压表示数*增大

V2

C.电流表示数减小

D.用电器R两端电压降低

3.如图所示，（a）一•（b）一■（c）—•（d）一■（e）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边

连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在

转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接，线圈转动的角速度为。，线圈中最大电流为〃，以下

说法正确的是（）

(a)(b)(c)(d)(e)

A.图(a)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大

B.从图(b)开始计时，线圈中电流随时间t变化的关系式sin训

C.当线圈转到图(c)位置时，感应电流最小，且电流改变方向

D.当线圈转到图(d)位置时，感应电动势最小，边电流方向为6一。

4.如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入甲、

乙两个互感器，两互感器原、副线圈的匝数比分别为200:1和1:20,电压表的示数为220V,电流表

的示数为4A,输电线路总电阻『20。，则下列说法正确的是()

A.甲是电流互感器，乙是电压互感器

B.线路上损耗的功率为320W

C.用户得到的电功率为3392kW

D.用电设备增多，降压变压器输出电压力变大

5.如图所示，N匝矩形线圈以转速〃绕轴00,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2,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，1为变压器上的滑动触头，£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

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=2万BShsin2万加

B.若保持巴不动，片从M位置逆时针转到N位置，则电压表匕示数增大

C.只增大线圈的转速，定值电阻&消耗的电功率减小

D.若A不动，8向左滑动，则电流表示数增大，?减小

6.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Q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&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Q位置不动，将P向下滑动时，电流表的读数变大

B.保持Q位置不动，将P向下滑动时，电流表的读数不变

C.保持P位置不动，将Q向下滑动时，电流表的读数变大

D.保持P位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数不变

7.如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为4：%=2：1,灯泡L和L?正常发光时的电阻相等，L的

额定电压为10V。当心6端接入"=的交流电时，理想电流表A的示数为1A,两灯泡恰好

A.通过灯泡L1和L2的电流方向每秒改变2N次

B.灯泡L1和L?的额定功率相等

C.Um=500V

D.N值越大，越容易观察到灯泡L和L?的闪烁现象

8.手机无线充电技术越来越普及，其工作原理如图所示,其中送电线圈和受电线圈匝数比为:%=5:1,

两个线圈中所接电阻的阻值满足K=54.当必间接上220V的正弦交变电源后，受电线圈中产生交

充电电流为2.5A.若把装置线圈视为理想变

B.快速充电时，〃间电压。2=44V

C.快速充电时，送电线圈的输入电压q=216V

D.快速充电时，送电线圈的输入功率为100W

9.如图1所示是某智能手表所采用的无线充电方式，其工作原理示意图（可视为理想变压器）如图

2所示，在充电器线圈M中接入220V交流电,在手表线圈N中感应出5V交流电，已知手表的充电

电流为2A,则手表充电时（

°5V手表输入电路

220V交流

图2

A.线圈M中电流为88AB.线圈N中电压最大值为50V

C.线圈M和线圈N的匝数比为1：44D.线圈M和线圈N的功率比为1：44

10.在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为20V,理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1,

电阻用、凡、&阻值相同。通过理想电流表的电流随时间/变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说

法正确的是（

图（b）

B.理想电压表的示数为4V

D.副线圈的输出功率为与W

C.K的阻值为4.5。

11.如图所示为匝数〃=100的线圈的磁通量①随时间/按正弦规律变化的图像，其产生的电压为交变

电压。则下列四个选项中的交变电压的有效值与已知的交变电压的有效值相同的是（）

12.如图甲所示，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，产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示，则（）

A.t=0时，穿过线圈的磁通量均为零

B.a表示的瞬时值表达式为〃=10sin5mV

C.a表示的交变电流的频率为25Hz

D.b表示的感应电动势的最大值为2旨0V

13.《浙江省能源发展“十四五”规划》指出，到2025年全省风电装机达到641万千瓦以上，其中在

宁波、温州、舟山、台州等海域打造3个以上百万千瓦级海上风电基地。风力发电、输电简易模型如

图所示，已知风轮机叶片转速为每秒左转，通过转速比为l：n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，

发电机线圈面积为S,匝数为N,匀强磁场的磁感应强度为8,U0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂

直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后；输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的

是()

A.仁0时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大

B.发电机输出交变电流的频率为成

C,变压器原、副线圈的匝数比为:

D.发电机产生的瞬时电动势e=2成切VSBsin(2nkn)t

14.如图甲所示，在匀强磁场中一矩形金属线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，线圈中产生的感

应电动势随时间的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是()

A.线圈转动的角速度为10(hrrad/s,仁1.5'10%时，线圈平面与磁场方向平行

B.线圈的转速为50r/min,仁2.5*10*时，线圈平面与中性面重合

C.U3xl(y2s时，线圈中磁通量变化率最大

D.线圈产生的电动势的有效值为30V

15.图甲是一台小型发电机的结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间f变化的正弦规

律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻r=l。，外接灯泡的电阻为5。。贝U()

A.图甲中线圈所处位置的电动势最大

B.理想电压表的示数为6V

C,线圈转动的角速度为50rad/s

D.线圈转动产生电动势的表达式e=6五sinlOOm（V）

二、非选择题（共55分）

16.（8分）有一台内阻为1Q的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈

匝数比为1：4,降压变压器原、副线圈匝数比为4：1,输电线的总电阻为4全校共有22个班,

每班有“220V40W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则

（1）发电机的输出功率多大？

（2）发电机的电动势多大？

（3）输电效率为多少？

5

升压变压器降压变压器

17.（10分）如图所示，矩形线圈匝数N=100匝，ab=30cm,ad=20cm,匀强磁场磁感应强度B=0.8T,

绕轴。0,从图示位置开始匀速转动，角速度(o=10()7trad/s,试求：

(1)穿过线圈的磁通量最大值内"；

(2)线圈产生的感应电动势最大值品；

(3)感应电动势e随时间变化的表达式。

18.(10分)如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈必cd,可绕过6c和ad边中点且垂直于磁

场方向的轴匀速转动。已知矩形线圈而边和〃边的长度乙=50cm,6c边和ad边的长度

4=20cm,匝数“=100匝，线圈的总电阻厂=2.0。。线圈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，并通过电刷同尺=18。的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的

匀强磁场，磁感应强度B=0.2T。在外力驱动下线圈绕轴0。转动的角速度0=2Orad/s。计算中取

7t=3.14o求：

(1)通过电阻R的电流最大值；

(2)在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热；

(3)线圈由图示位置(即线圈平面与磁场方向垂直的位置)转过90。的过程中，通过电阻R的电荷

量。

19.(12分)如图甲所示为小型发电机的示意图，〃=10匝的线圈逆时针匀速转动。从中性面开始计

时产生的电动势随时间变化规律如图乙所示。发电机线圈内阻-1。，外接灯泡电阻R=3。。求:

（1）^2.5x10%时穿过线圈的磁通量大小；

（2）线圈转动一周过程中灯泡上消耗的电能。

20.（15分）如图所示，为某小型发电站的远距离输电示意图，己知发电机线圈匝数2100匝、面

积S=0.36n?、电阻r=l。。该线圈在磁感应强度B=YUT的匀强磁场中，绕垂直磁场的。。‘轴匀速

10%

转动。已知输电线的总电阻R=4。，升压变压器原、副线圈的匝数比4：f=1：8,降压变压器原、

副线圈的匝数比〃3：%=1。：1。若用户区标有“220V、20W”的1100只灯泡恰能同时正常发光（假设

此时没有其他用电器工作，变压器均为理想变压器）。求:

（1）输电线的电流；

（2）发电机的输出功率；

（3）发电机线圈转动的角速度。

参考答案:

1.A

【详解】A.线圈中产生的电流大小为

ENBSco

—=--------cos

RR

故A正确；

B.线圈中产生的电流大小为

NB-co

.£,0.IV0^（0.

I--=----=-sina>t—---------sincot

RR2R

故B错误；

C.线圈中磁通量恒定不变，产生的电流大小为z=0,故C错误；

D.线圈中产生的电流大小为

故D错误。

故选Ao

2.D

【详解】A.由于用户端用电器均是并联电路，当用户使用的用电器增加时，并联的用电器越多，则

用户总电阻减小，故A错误；

B.若变压器视为理想变压器，则变压器原副线圈两端电压之比等于线圈匝数之比，即

工="

V[“2

由于原副线圈匝数不变，即兴比值不变，故B错误；

C.当用户使用的用电器数量增加时，副线圈电流增加，原线圈电流也增加，故选项c错误；

D.用户电器增多，用户总电阻减小，副线圈电流增大，原线圈电流增大，则均分压增大，变压器输

入电压q减小，所以u2减小，而变压器后侧的输电线的总电阻上的电压uRo增大，所以用电器电压网

减小，即在副线圈电压减小的情况下，输电线的总电阻凡分压增加，则用电器两端电压降低，故D

选项正确。

故选Do

3.C

【详解】A.图（a）中，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0,故A

错误；

B.从图（b）开始计时，此时线圈垂直于中性面，线圈中感应电流最大，感应电流的表达式为

i=ZmCOS69Z

故B错误；

C.当线圈转到图（c）位置时，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小

为零，电流方向将改变，故C正确；

D.当线圈转到图（d）位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，ab边感应

电流方向为6—。，故D错误。

故选C。

4.C

【详解】A.互感器甲的原线圈并联在升压变压器副线圈两端，是电压互感器，互感器乙的原线圈串

联在输电线电路中，是电流互感器，故A错误；

B.电流表的示数为4A,电流互感器乙原、副线圈的匝数比为1:20,可知输电线上的电流为/2=80A,

输电线路总电阻r=20Q,则有输电线路上损耗的功率为

绦=/*=8CPX20W=128000W=128kW

故B错误；

C.电压表的示数为220V,电压互感器A的原、副线圈的匝数比为200:1,可知升压变压器副线圈两

端电压为［/2=44000V,则升压变压器的输出功率为

P2=U2I2=44000X80W=3520000W=3520kW

则有升压变压器的输入功率为3520kW,用户得到的功率为3392kW,故C正确；

D.用电设备增多，降压变压器副线圈回路的电流增大，则输电线上的电流增大，输电线上的电压降

增大，降压变压器的输入电压S变小，降压变压器输出电压口变小，D错误。

故选C。

5.D

【详解】A.图示位置为中性面，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=2/rNBSnsin271m

故A错误；

B.根据理想变压器和副线圈构成的等效电阻表达式

%效=才（"+4）

%

当片从M位置逆时针转到N位置，理想变压器内增大，等效电阻减小，即外电阻减小，路端电压a

减小，故B错误；

C.只增大线圈的转速，电源电动势的有效值增大，因为总电阻不变，故原线圈电流增大，副线圈电

流也增大，根据P=/24,定值电阻消耗的电功率也增大，故C错误；

D.£向左滑动，R减小，等效电阻减小，则q减小，原线圈和副线圈电流都增大，电流表示数增大，

增大，务减小，故D正确。

U2

故选D。

6.A

【详解】AB.在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定；当Q位置不

动时，副线圈输出电压4不变，此时P向下滑动，滑动变阻器R接入电路电阻减小，则副线圈输出

电流4变大，根据输入功率等于输出功率，有

U3=U£

可知原线圈电流乙变大，则电流表的读数变大，故A正确，B错误；

CD.P位置不动，将Q向下滑动时，副线圈的匝数“减少，根据

力="5

«i

可知副线圈输出电压减小，则副线圈输出电流人变小，根据输入功率等于输出功率，有

U3=U£

可知原线圈电流变小，则电流表的读数变小，故CD错误。

故选A„

7.C

【详解】A.根据a、6端接入的交流电的瞬时表达式，可知输入电压的频率

。CDN乃八八，

f=—=——=0.5N

2兀2%

故通过灯泡的电流频率为0.5N,一个周期内电流方向改变两次，故通过灯泡的电流方向每秒改变N

次，A错误；

B.根据原副线圈匝数与电流的关系

//I=I2n2

得

I=^.=0.5A

12

两灯均正常发光且电阻相等，由

P=I2R

得

鸟=4片

B错误；

C.由

鸟=4片

UP

/2C72«4/1C/L1

得

U2=20V

由

U2”2

可得变压器输入电压的有效值

q=4ov

故。、。端电压的有效值

U=Ux+ULi=50V

故

[/m=V2C/=50V2V

c正确；

D.N值越大，即频率/越大，越不易观察到灯泡的闪烁现象，D错误。

故选Co

8.D

【详解】BC.对送电线圈有

220V=/内+Q

受电线圈有

U2=I2R2+20V

由原副线圈电流和匝数的关系得

厂4_5，

_^__5

初i

联立解得

U\=200V

U2=40V

故BC错误；

A.由欧姆定律可得

故A错误；

D.变压器原副线圈的功率相等，则送电线圈的输入功率

PX=P2=U2I2=40x2.5W=100W

故D正确。

故选D。

9.B

【详解】AD.根据理想变压器规律知线圈M和线圈N的功率比为1：1

可得线圈M中电流为

,U35x21

I.=-----AA=-AA

1U122022

AD错误；

B.由正弦式交变电流规律知线圈N中电压最大值为

4ns4=5⑶

B正确；

C.线圈M和线圈N的匝数比为

5L=£K=220=44

nNUN51

C错误。

故选B。

10.c

【详解】A.交流电的周期为0.02s,所以交流电的频率为

y=l=50Hz

T

故A错误；

B.根据变压器电压与匝数的关系可知

U2n2

解得

[/2=10V

由于&、%阻值相同，所以电压表示数为5V,故B错误；

C.设三个电阻的阻值均为R,根据闭合电路欧姆定律有

将/=5A代入解得

R=4.5C

故C正确；

D.副线圈的输出功率为

故D错误；

故选Co

11.ABD

【详解】A.根据法拉第电磁感应定律可知

E=??BSty=100x2V2xl0^x—幺一7V=200后

2%xl0-2

故交变电流的有效值为

E

U=-^=200V

V2

UA=200V

A正确；

B.根据相同的电阻、相同的时间产生相同热量，故

RRR

代入数据得

UB=200V

B正确；

CD.根据相同的电阻、相同的时间产生相同热量，故

22

u：.%U2-t2UT

RR

代入数据可得

Uc=200V2V

UD=200V

C错误，D正确。

故选ABD。

12.BD

【详解】A.根据乙图可知，f=0时，产生的感应电动势为零，可知此时位于中性面，磁通量最大,

A错误；

B.图线a表示的交流电动势最大值为10V,周期为0.4s,a表示的瞬时值表达式为

u=lOsincot=lOsin1(y)=1Osin5

B正确；

C.a表示的交变电流的频率为

f=-=2.5Hz

T

C错误；

D.根据a表示的瞬时值表达式为a=10sin5加(V),可得

271

NBSm=NBS——=10V

00.4

b图线表示的线圈产生的电动势周期为0.6s,所以b图线对应的电动势最大值为

NBS(o=NBS—=—V

b0.63

D正确。

故选BDo

13.BD

【详解】A.仁0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，但是磁通量的变化

率为零，故A错误；

B.由题意可得发电机线圈的转速为成，则发电机输出的交变电流的频率为

f=nk

故B正确；

C.发电机产生的交变电流的最大值为

兀

Em=NBSco=2NBSnk

交变电流的有效值为

E=冬=母兀NBSuk

V2

根据变压器原副线圈匝数关系可得原副线圈匝数比为

弭Ey/ljrNBSnk

~n^~U~U

故C错误；

D.发电机产生的瞬时电动势为

e=Emsincot=2yrNBSnksin（2»成）1

故D正确。

故选BD。

14.AD

【详解】A.f=1.5x10-2$时，线圈产生的感应电动势为最大值，此时线圈平面与磁场方向平行，由

图乙可知，该交流电的周期T=0.02s,则线圈转动的角速度

27r27r

CD=——=-------rad/s=lOOOTad/s

T0.02

故A正确；

B.由图乙可知，r=2.5xl（F2s时，感应电动势最大，线圈平面与中性面垂直，线圈的转速为

n=—=r/s=3000r/min

T0.02

故B错误；

C.由图乙可知，,=3乂10一飞时，感应电动势为0,线圈平面与中性面重合，穿过线圈的磁通量最大，

磁通量变化率为0,故C错误；

D.线圈产生的电动势的有效值

E

E=^L=30V

逝

故D正确。

故选ADo

15.AD

【详解】A.由图甲可知此时线圈位于中性面的垂面位置，线圈的电动势最大，故A正确;

B.感应电动势有效值为

E

E=3=6V

3

发电机线圈的电阻r=1复，外接灯泡的电阻为5。，根据闭合电路欧姆定律可知

U=—^-E=5V

R+r

理想电压表的示数为5V,故B错误；

C.根据图乙可知周期

T=0.02s

线圈转动的角速度为

27r

co=——=100Krad/s

T

故c错误；

D.线圈转动产生电动势的表达式

e=Emsmatt=60sin100加(V)

故D正确。

故选AD„

16.(1)5424W；(2)250V；(3)97.3%

【详解】(1)降压变压器的输出功率为

P=40x22x6W=5280W

降压变压器副线圈的电流

40

1=——x6x22A=24A

4220

降压变压器原线圈的电流

n1

13='414=—x24A=6A

4

输电线损失的功率

AP=Zr7?=144W

所以输入功率

P=5280W+144W=5424W

(2)降压变压器原线圈电压为

n3

U3=—M=4x220V=880V

输电线上损失的电压为

△U=/3R=24V

升压变压器的输出电压为

S=880V+24V=904V

所以发电机原线圈电压

n,1

U1=-U=-X904V=226V

24

发电机原线圈中电流为

；7=­/2=4X6A=24A

发电机内阻分压

Ur=24xlV=24V

电动势为

£=226V+24V=250V

(3)用户获得的实际功率

P折22x40x6W=5280W

则输电效率

里=5280xl00%=973%

P5424

17.(1)0.048Wb；(2)4807tV；(3)e=480兀coslOO位(V)

【详解】(1)当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值，为

6“=BS=0.8x0.3x0.2Wb=0.048Wb

(2)线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值，为

r

Em=NBSco=4807i\

(3)从图示位置开始计时，电动势的瞬时值表达式为

e=&cos①Z=480兀cos100兀1(V)

18.(1)/m=2.0A；(2)。热=12.56J；(3)q=0AC

【详解】(1)由题意，根据法拉第电磁感应定律，可得线圈中产生感应电动势的最大值为

Em=nBSco

其中

22

S=£jL2=0.5x0.2m=0.1m

代入相关数据求得

丸=40V

根据闭合电路欧姆定律，得通过电阻R的电流最大值

Em

An二—A=2.0A

R+r18+2

(2)线圈中产生感应电流的有效值为

l=h==V2A

0

得在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热

Q热=/(R+r)T