2024北京高考物理真题交变电流和传感器专题复习练习题（有解析）

交变电流和传感器专题复习练习题
真题再现
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
模拟练习
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(t+)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
参考答案
真题再现
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
【答案】B
【详解】A．由知，仅增加原线圈匝数，副线圈的输出电压U2减小，不能使小灯泡正常发光，故A错误；
B．由知，仅增加副线圈匝数，副线圈的输出电压U2增大，有可能使小灯泡正常发光，故B正确；
C．由知，将原、副线圈匝数都增为原来的两倍，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光，故C错误；
D．将两个3.8V小灯泡并联，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光，故D错误。
故选B。
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
【答案】B
【详解】A．原、副线圈的匝数之比为
故A错误；
B．根据
可得输入电流为
故B正确；
C．输入电流的最大值为
故C错误；
D．变压器不会改变交流电的频率，故原、副线圈交流电的频率之比为1∶1，故D错误。
故选B。
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
【答案】C
【详解】AB．题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b两端此时的电压大于，根据串联电路电压分部特点可知，为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，压力传感器两端电压变小， ，AB错误；
CD．根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为
若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警时a、b两端的电压大于时，压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当a、b两端的电压小于时开启高水位预警时，压压力传感器阻值需要越大，则水位越低。C正确，D错误。
故选C。
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
【答案】C
【详解】A．由图可知t0.4 s时电流为正方向最大，电流方向没有发生变化，故A错误；
B．由图可知，该交变电流的周期为T=0.4s，故B错误；
C．由图可知，电流的最大值为，角速度为
故该交变电流的表达式为
故C正确；
D．该交变电流的有效值为
故D错误。
故选C。
模拟练习
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
【答案】C
【详解】A．根据欧姆定律可知
A错误；
B．输电效率
B错误；
C．用户的用电器的数量增多时，I4增大，I2也增大，由
U3＝U2－I2R
将减小，又
将减小。C正确；
D．用户得到的电功率等于电厂输出的电功率减去输电线损失的电功率，D错误。
故选C。
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
【答案】D
【详解】AB．灯泡正常发光，所以副线圈电压和电流大小分别为
，
所以原线圈中电压和电流大小分别为
，
所以
，
故AB错误；
C．原线圈输入功率等于副线圈输出功率，等于灯泡的功率22W，故C错误；
D．流过灯泡电流的最大值为
故D正确。
故选D。
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
【答案】D
【详解】A. 由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压不变，滑片P滑动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，A错误；
B. 滑片P下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，B错误；
C. 滑片P上滑，电阻减小，电流增大，则原线圈输入电流也增大，C错误；
D. 此时变压器输出功率将变大，D正确。
故选D。
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
【答案】D
【详解】AB．由图象可知，原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，与电阻并联的电压表的示数是100V，流过电阻的电流
所以AB错误；
C．由
所以经过60s电阻发出的热量是60000J，所以C错误；
D.由图象可知，原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，副线圈的电阻为10Ω，所以输出功率
输入功率等于输出功率，所以D正确．
故选D。
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
【答案】A
【详解】AC．交流电压表的示数是10V，则电压表的最大值为
由图可得周期
T=2×10-2s
则角速度为
交变电源输出电压u随时间t变化的图象，则输出电压u随时间t的表达式为
因此通过R的电流iR随时间t变化的规律是
而R两端的电压uR随时间t变化的规律是
故A正确，C错误；
B．通过R的电流的最大值为
故B错误；
D．交流电压表的示数为有效值，所以R两端的电压有效值是10V，故D错误。
故选A。
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(t+)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
【答案】C
【详解】B．根据原副线圈电压与匝数成正比得
故B错误；
A．理想变压器输入功率和输出功率相等可得
则
故A错误；
C．当滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻值逐渐减小，由于输入电压不变，所以输出电压也不变，则滑动变阻器R消耗的功率
则，当
时，滑动变阻器R消耗的功率最大，故滑动变阻器R消耗的功率可能先增大后减小，也可能一直增大，故C正确；
D．由于理想变压器输入功率和输出功率相等，理想变压器输入功率随着输出功率的变化而变化，副线圈两端电压不变，副线圈回路电阻变小，副线圈电流变大，则输出功率
变大，变压器输入功率变大，故D错误。
故选C。
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
【答案】B
【详解】A.交流发电机产生电动势的最大值Em＝nBSω，图示位置电动势最大，所以从线圈与磁场
平行位置开始计时瞬时电动势为e＝nBSωcosωt，故A错误；
C.电压表示数显示的是电压有效值，不为零，故C错误；
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，故D错误；
B.线圈转一周的过程中回路产生的焦耳热为，故B正确．
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
【答案】A
【详解】AB．图示位置为中性面，磁通量最大，磁通量的变化率最小且为零，电流最小也为零，故A正确，B错误；
C．电路中电流的有效值为
在一个周期内，外电路产生的焦耳热为
故C错误；
D．从图示位置计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为
故D错误。
故选A。
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
【答案】A
【详解】BC．由题可知，电压u随时间t变化规律为，故原线圈输入交流电的周期为
原副线圈交流电周期相同为0.02s
电压表的示数为交流电的有效值，故
BC错误；
AD．理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，故副线圈的输出电压为
其中
故电流表的示数为0.5A
理想变压器原副线圈输入输出功率相等，即
A正确，D错误。
故选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
【答案】C
【详解】A．白炽灯泡额定电压为有效值，则灯泡电压的峰值大于220V，故A错误；
B．流过灯丝的电流有效值约为
故B错误；
CD．灯泡为纯电阻用电器，消耗的电能全部转化为热量，内灯泡消耗的电能即产生的热量是
故C正确，D错误
故选C。
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
【答案】C
【详解】AB．若变压器为理想变压器，且，则根据
可知
若
根据
可知
由于原线圈的电流变化频率决定了铁芯中磁场的变化频率；磁场的变化频率决定了副线圈的电流变化频率，所以原、副线圈中的交流电频率一定相等，故AB错误；
C．若仅考虑产生的磁场不能完全局限在铁芯内，变压器中存在漏磁损耗，故原线圈的输入功率大于副线圈的输出功率，故C正确；
D．若仅考虑变压器线圈通过电流时会发热，则
即
故D错误。
故选C。
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
【答案】D
【详解】B．根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，可得
由于理想变压器输入电压保持不变，可知副线圈输出电压不变，则电压表示数不变，故B错误；
ACD．将开关S闭合，副线圈总电阻减小，根据
可知副线圈总电流增大，根据
可知电阻R消耗的电功率增大；根据
可知原线圈输入功率增大，原线圈输入电流增大，即电流表的示数增大，故AC错误，D正确。
故选D。
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
【答案】A
【详解】B．观察表1表2数据可以发现，一定有一表数据不准确，引起误差的原因是发生了漏磁，假设1准确，2不准确，则对2数据分析，发生漏磁，磁通量变化增大，感应电流增大，感应电动势也增大，可实际数据是减小（小于理论值）所以假设错误，即表1数据错误，表2数据准确，则按图1实验时变压器有损耗，按图2实验时变压器没有损耗，所以B错误；
A．由理想变压器原副线圈与匝数关系式
解得
所以A正确；
C．交流电的频率由电源决定，与变压器的匝数无关，所以C错误；
D．直流电在线圈中产生的磁场，线圈有磁通量，但是磁通量不变，则在副线圈中不会产生感应电流，所以无法完成实验，则D错误；
故选A。
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
【答案】B
【详解】A．线圈转动过程中AD、BC边没有切割磁感线，故它们不产生感应电动势，选项A错误；
B．对于DC边，利用右手定则可知，线圈转动到图中位置时，DC边向上运动，故感应电流方向为由D到C，所以整个线圈的感应电流为ADCBA，选项B正确；
C．线圈匀速转动时，线圈产生的是交流电，而交流电流表测量的是其有效值，有效值是不变的，故其指针稳定，不会左右摆动，选项C错误；
D．线圈转动到中性面的瞬间，AB和DC边不切割磁感线，故电路中的电流最小，选项D错误。
故选B。
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
【答案】D
【详解】A．N型半导体的载流子（形成电流的自由电荷）是电子，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，B端聚集电子，所以B端是温差发电装置的负极，故A错误；
B．热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相同，故B错误；
C．根据能量守恒，温差发电装置供电时需要消耗热量，故C错误，
D．可以利用热电偶设计一种测量高温热源温度的传感器，故D正确。
故选D。
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
【答案】D
【详解】A．通入电流时，弹簧各相邻线圈中电流的方向相同，根据同向电流相互吸引可知，它们之间相互吸引，故A错误；
B．将a、b端的极性对调，弹簧各相邻线圈中电流的方向仍然相同，它们之间相互吸引，导致弹簧收缩，下端离开水银液面，电路断开，电流消失，弹簧伸长，电路导通，重复上述过程，水银弹簧仍然上下振动，故B错误；
C．增大电流，弹簧各相邻线圈之间相互吸引力增大，下端离开水银液面的最大高度一定变大，故C错误；
D．结合上面选项分析，弹簧的上下振动与电流的方向无关，用频率合适的交流电，也可使弹簧上下振动，故D正确。
故选D。
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
【答案】D
详解】A．根据
解得
故A错误；
B．根据
解得
故B错误；
CD．当线圈平面转到图示位置时处于与中性面垂直位置，易知磁通量的变化率最大，产生的电流最大。故C错误；D正确。
故选D。
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
【答案】A
【详解】A．由图可知时电流从正值变成负值，即此时电流方向改变，A正确；
B．由图可知交变电流的周期为，故频率为
B错误；
C．该交变电流的有效值为
C错误；
D．该交变电流的瞬时值表达式为
D错误。
故选A。
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
【答案】B
【详解】A．当储液罐内的液面高度升高时，根据电容的决定式得，电容变大，A错误；
B．当储液罐内的液面高度升高时，电容变大，根据振荡电流的频率可知，LC回路中振荡电流的频率变小，B正确；
C．开关拨到b之后，振荡电流的振幅会越来越小，随着储液罐内的液面高度的变化，频率会发生变化，C错误；
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中的电流最小，D错误。
故选B。
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．
【答案】A
【详解】线圈从图示位置时，磁通量最大，感应电动势为零，感应电流为零，线圈绕逆时针旋转，根据楞次定律可知，感应电流的方向为，则电流为正方向。
故选A。
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
【答案】D
【详解】A．由图乙，交流电的频率为
A错误；
B．电压表的读数为
B错误；
C．时，电压瞬时值为零，磁通量最大，线框平面与磁场平面垂直，C错误；
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为
D正确。
故选D。
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
【答案】D
【详解】A．交流电的电压有效值为
根据
可知电压表的示数为22V，A错误；
B．由于原线圈的电压保持不变，匝数比不变，无论滑动变阻器阻值如何变化，副线圈两端的电压也保持不变，B错误；
C．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电流表的示数减小，C错误；
D．根据
可知当滑动变阻器的滑片向上滑动时，滑动变阻器消耗的功率减小，因此变压器的输入功率减小，D正确。
故选D。
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
【答案】D
【详解】根据题意，由图乙可得，交流电的周期为，则有
电阻两端的电压的最大值为
电阻两端的电压随时间变化的规律是
通过电阻的电流随时间变化的规律是
故选D。
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
【答案】B
【详解】A．由图可知电流最大值为，则此交变电流的有效值为
故A错误；
B．时，电流为零，此时线圈位于中性面，故B正确；
C．时，电流最大，此时感应电动势最大，穿过线圈的磁通量变化率最大，穿过线圈的磁通量为零，故C错误；
D．时，电流为零， 此时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量变化率为零，故D错误。
故选B。
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
【答案】B
【详解】根据
得
即
解得
即输出电压增加2V，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
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
【答案】D
【详解】ABC．当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，副线圈回路中电阻增大，副线圈回路中电流减小，则原线圈电流减小，即电流表示数减小，两端电压减小，恒定不变，则增大，则和的比值变小，故ABC错误；
D．因为是理想变压器，滑动变阻器R消耗的功率等于原线圈输入功率，则
故D正确。
故选D。
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
【答案】BD
【解析】A．因三个灯泡均正常发光，所以副线圈中总电流为
由变压规律可知原线圈中电流为
即电流表A1的示数为，故A错误；
BC．令副线圈两端电压为，则由变压规律可知原线圈两端电压为
令灯泡L两端电压为，则有
根据题意则有
联立可得，
则灯泡A的额定电压为10V，灯泡L与灯泡A的额定功率相同，则灯泡L和A的额定功率
故B正确，C错误；
D．将副线圈上的灯泡A撤去，则输出电流变小，根据理想变压器中电流与匝数成反比可知，输入电流变小，灯泡L不能正常发光，故D正确；
故选BD。