高考物理最新电磁学知识点之交变电流基础测试题含解析(3).pdf

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1、高考物理最新电磁学知识点之交变电流基础测试题含解析(3)一、选择题1如图所示，有一半径为1mL、圆心为 的金属圆环，Oa 为长度也为L 的铜棒，两者电阻均不计且接触良好。现让Oa 以圆心 为轴，以=10rad/s 的角速度匀速转动，圆环处于垂直于环面向里，磁感应强度大小为2TB的匀强磁场中。从圆心O 引出导线，从圆环上接出导线，并分别接到匝数比为12:1:4nn的理想变压器原线圈两端，则接在副线圈两端的理想电压表的示数为（）A40VB20VC80VD02一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生的热量最大的是（）ABCD3如图所示，面积为S、匝数为N

2、 的矩形线框在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴OO匀速转动，通过滑环向理想变压器供电，灯泡L1、L2、L3均正常发光已知L1、L2、L3的额定功率均为P，额定电流均为I，线框及导线电阻不计，则（）A理想变压器原副线圈的匝数比为1：2B图示位置时穿过线框的磁通量变化率为零C若灯 L1烧断，灯泡L3将变暗D线框转动的角速度为2PNBSI4如图所示，单匝闭合金属线框abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO匀速转动，设穿过线框的最大磁通量为m，线框中产生的最大感应电动势为Em，从线框平面与磁场平行时刻（图示位置）开始计时，下面说法正确的是A线框转动的角速度为mmEB线框中的电流方向在

3、图示位置发生变化C当穿过线框的磁通量为m的时刻，线框中的感应电动势为EmD若转动周期减小一半，线框中的感应电动势也减小一半5如图是交流发电机的示意图，匀强磁场方向水平向右，磁感应强度为B，线圈 ABCD 从图示位置（中性面）开始计时，绕垂直于磁场方向的轴OO逆时针匀速转动。已知转动角速度为，线圈 ABCD 的面积为S，匝数为 N，内阻为r，外电路总电阻为R（包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻），规定线圈中产生的感应电流方向沿ABCD 为正方向，下列说法正确的是（）A线圈产生感应电动势的瞬时值为02sineNB StB电路中产生的电流有效值为022()NB SIRrC外电路的电压峰值为02mNB

4、 SRURrD1 秒内线圈中电流方向改变2次6如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且 L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为，则图（a）中 L1的功率和图（b）中 L1的功率分别为()AP、PB9P、C、9PD、9P7有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示，图中 N，S是一对固定的磁极，磁极间有一固定的绝缘轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘结束的摩擦轮如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电关于此装置，下列说法正确的是（）A自行车匀速行驶时线圈中产生的是直流电B小灯泡亮

5、度与自行车的行驶速度无关C知道摩擦轮与后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大8如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为21，电阻 55，电流表、电压表均为理想电表。原线圈A、B 端接入如图乙所示的正弦交流电压，下列说法正确的是A电流表的示数为4.0AB电压表的示数为155.6VC副线圈中交流电的频率为50HzD穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为219如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为221，两个标有“10 V,5 W”的小灯泡并联在副线圈的两端原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图乙所示，原线圈电路中电压表和电流表(

6、可视为理想电表)。则下列说法正确的是()A经过 1 min 原线圈的输出电能为6 102 JB由于电压过高小灯泡会被烧坏C电压表的示数为 2202 VD电流表的示数为 2 A10 如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO 在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中以角速度匀速转动矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的电阻以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是A若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零B发电机线圈感应电

7、动势的瞬时值表达式为e=NBS sintC当用电量增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动D当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高11 两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间 t的变化关系分别如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是（）A两交变电流的频率之比f甲：f乙=1：2B两交变电流的电动势有效值之比E甲：E乙=3：1Ct=1s 时，两线圈中的磁通量的变化率均为零Dt=1s时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上12 如图所示，接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1:n2:n3为（）A32 1

8、B1l1C621D22 113 如图所示，N 匝矩形导线框以角速度绕对称轴OO匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO左侧有磁感应强度为B 的匀强磁场，外电路接有电阻R，理想电流表 A，则：（）A从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为sineNB StB交流电流表的示数24INBSRCR 两端电压的有效值2UNBSD一个周期内R 的发热量2NBSQR14 如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为12:5:1nn，分别接有定值电阻1R和2R，且12R:R5:1原线圈接正弦交流电电压表为理想交流电压表则A电阻1R和2R消耗功率之比为1：1B电压表1V和2V的示数之比为5：1C电压表1

9、V和2V的示数之比为6：1D原副线圈磁通量变化率之比为5：115 如图所示为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2则（）A用户端的电压为I1U1/I2B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为I12rD输电线路上损失的电功率为I1U16 如图所示，理想变压器的原线圈接在122sin100Vut（）的交流电源上，副线圈接有10R的负载电阻，原、副线圈的匝数之比为3 1。电流表、电压表均为理想电表。则（）A电压表的示数为12VB电流表的示数为0.4A

10、C变压器输出交流电的周期为50sD变压器的输入功率为1.6W17 如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知A此感应电动势的瞬时表达式为e=200sin(0.02t)VB此感应电动势的解时表达式为e=200sin(50 t)VCt=0.01s 时，穿过线圈的磁通量为零Dt=0.02s 时，穿过线圈的磁通量的变化率为零18 如图所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和 P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时()A线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动

11、时的电动势C线圈绕P1和 P2转动时电流的方向相同，都是a bcdD线圈绕P1转动时 dc 边受到的安培力大于绕P2转动时 dc 边受到的安培力19 如图是一个正弦式交变电流的图象，下列说法正确的是()A周期是0.2 s，电流的峰值是10 AB周期是0.15 s，电流的峰值是10 AC频率是5 Hz，电流的有效值是10 AD频率是0.2 Hz，电流的有效值是7.07 A20 图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1，电阻 R=20 ，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间 t的变化关系如图乙所示现将S1接 l、S2闭合，此时L

12、2正常发光下列说法正确的A输入电压u 的表达式是20 2sin 50 VutB只断开S2后，L1、L1均正常发光C只断开S2后，原线圈的输入功率增大D若 S1换接到 2 后，R 消耗的电功率为0.8 W21实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO 轴匀速转动今在发电机的输出端接一个电阻R 和理想电压表，并让线圈每秒转25 圈，读出电压表的示数为10 V已知 R10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是A线圈平面与磁场平行时刻，线圈中的瞬时电流为零B从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为i2sin 100 t（A）C流过电阻

13、R的电流最大值为2AD电阻 R上的热功率等于5 W22 如图所示，原线圈输入有效值恒定的交变电压，在理想变压器的副线圈上，通过等效电阻为 R1的输电线连接一只灯泡L 和一个阻值大小随所受照射光强度的增大而减小的光敏电阻 R2若将照射R2的光的强度减弱，下列说法正确的是()A原线圈中的电流增大B流过 R2的电流减小C加在 R1两端的电压增大D灯泡 L 变暗23 如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比为4：1，a、b 间接有电压瞬时值表达式为220 2sin100et（V）的正弦交变电流，灯泡L1、L2的额定功率相同且恰好都正常发光。该理想电压表的示数为（）A27.5VB44VC110VD22

14、0V24 如图所示，甲图为正弦式交流电，乙图正值部分按正弦规律变化，负值部分电流恒定，丙图为方波式交流电，三个图中的和周期 T相同.三种交流电的有效值之比为（）A：2：B2：C：2D：225 在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器如下所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是（）ABCD【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1D 解析：D【解析】【详解】Oa 匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，副线圈不产生感应电动势，接在副线圈两端的理想电压表的示数为零，故D 正确，ABC 错误。故选 D。2D 解析：D【解析】试题分析：对A、对于

15、正弦式电流，有效值：根据焦耳定律得：；对 B、对于正弦式电流，有效值：根据焦耳定律得：；对 C、根据焦耳定律得：Q3I2RT225RT对 D、对于方波，根据焦耳定律得：；故选D。考点：交流电的有效值【名师点睛】此题是对有效值概念的考查；解题时根据焦耳定律Q=I2Rt 求解热量，其中I是有效值，对于正弦式电流有效值与峰值是倍关系对于方波，直接根据焦耳定律求解热量。3C 解析：C【解析】【详解】A.灯泡L1、L2、L3均正常发光，则原线圈电流强度I1=I，副线圈电流强度I2=2I，所以122121nInI，故A错误；B.图示位置时，线框切割速度最大，故穿过线框的磁通量变化率最大，故B 错误；C.开

16、始时若设每盏灯的额定电压为U，则变压器初级电压为2U，线圈输入电压为3U；若L1灯烧断，设L3的电压变为U1，则变压器输入电压为3U-U1，次级电压变为11(3)2UU，次级电流为：132UUR，则初级电流为134UUR，则 L3两端电压为1134UURUR，解得 U1=0.6U，则灯泡L3两端电压减小，亮度变暗，故C 正确；D.线框的输出功率为3P，电流为I，则线框产生的感应电动势为3PEI，根据Em=NBS，2mEE，联立解得：3 2PNBSI，故D错误4A 解析：A【解析】【详解】A根据交流电产生的原理可知，线圈匀速转动产生的交流电的电动势峰值mEnBS，所以结合本题情境可得线框转动的角

17、速度为mmE，A 正确B图示位置感应电动势最大，电流方向的改变在电动势等于0 的时刻，B 错误C当穿过线框的磁通量为m的时刻，线框的速度与磁感线平行，感应电动势为0，C 错误D根据法拉第电磁感应定律可知，若转动周期减小一半，磁通量变化越快，线框中的感应电动势变为原来2 倍，D 错误5B 解析：B【解析】【分析】【详解】A产生感应电动势的最大值0mENB S图示位置为中性面位置，所以感应电动势的瞬时值表达式为0=sin=sinme Et NB St选项A错误；B因感应电动势的最大值0mENB S，那么感应电动势的有效值为0=22ENB S根据EIRr，电路中产生的电流有效值为022()NB SI

18、Rr选项 B 正确；C根据闭合电路中路端电压02()2NB S RUIRRr那么外电路的电压峰值为0mNB S RURr选项 C 错误；D转动角速度为，那么转动频率为2f即 1 秒内线圈转动2次，由于 1个周期内线圈中电流方向改变2 次，因此1 秒内线圈中电流方向改变次，选项D 错误；故选 B。6B 解析：B【解析】【详解】由题意可知，两种情况下变压器输入功率为均为2P设灯泡L2、L3的电压为U，电流为I，电阻为R，则有P=根据电压与匝数成正比可知，两种情况下变压器的输入电压均为 3U，根据输入功率和输出功率相等可知，变压器输入电流为I所以图（a）中 L1的功率为Pa=9P图（b）中 L1的功

19、率为Pb=()2R=PA.P、P与上述计算结果9P、不相符，故A不符合题意；B.9P、与上述计算结果9P、相符，故 B符合题意；C.、9P与上述计算结果9P、不相符，故C不符合题意；D.、9P 与上述计算结果9P、不相符，故D不符合题意；7C 解析：C【解析】【详解】自行车匀速行驶时，线圈中在磁场中旋转产生感应电动势，如果从中性面开始计时，则e=Emsin t，所以产生的是交流电，故A 错误；小灯泡亮度决定于电功率，电功率P=EI，而，所以灯泡亮度与自行车的行驶速度有关，故B 错误；如果摩擦轮半径为 r，后轮的半径为R，则，则后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数为 N=R/r，故 C 正确；磁通

20、量的变化率为，与线圈匝数无关，故D 错误。故选C。【点睛】本题主要是考查交流电答产生和线速度、角速度答关系，解答本题要知道物体做匀速圆周运动过程中，同缘且不打滑则它们边缘的线速度大小相等；而共轴则它们的角速度相同。8C 解析：C【解析】【详解】AB理想变压器的原线圈接入正弦交流电，由u-t图像读其最大值为1max220 2VU，可知有效值为1max1220V2UU根据理想变压器的电压比等于匝数比，可得副线圈两端的电压：2211220V110V2nUUn由欧姆定律可知流过电阻的电流：222AUIR所以，电流表的示数为2A，B电压表的示数为110V，故 AB 均错误；C因交流电的周期为0.02s，

21、频率为50Hz，变压器不改变交流电的频率，则副线圈的交流电的频率也为50Hz，故 C 正确；D根据理想变压器可知，原副线圈每一匝的磁通量相同，变化也相同，则穿过原、副线圈磁通量的变化率相同，比值为1:1，故 D 错误；故选 C。9A 解析：A【解析】【分析】由图乙可知，原线圈两端电压1U的有效值为220V，根据变压器原副线圈电压比关系，得副线圈两端电压的有效值221110VnUUn。【详解】AB、分析可知，副线圈两端电压210VU，故两灯泡均正常工作，则变压器的输入功率为1210WPP，故在 1min 内，原线圈的输出电能为110W60s=600JPt，A 正确，B 错误；C、电压表的示数为原

22、线圈电压有效值1U，为 220V，C 错误；D、根据11 1PU I，得电流表示数1111A22PIU，D 错误。故选 A。【点睛】掌握住理想变压器的电压、电流和功率之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题。10B 解析：B【解析】【分析】【详解】若发电机线圈某时刻处于图示位置，则此时线圈中产生的感应电动势最大，变压器原线圈的电流瞬时值为最大，选项A 错误；发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBS cos t,选项 B 错误；当用电量增加时，导线上的电流增加，导线R0上的电压损失变大，为使用户电压保持不变，变压器次级输出电压应该变大，故滑动触头P应向上滑动，选项 C 正确；变压器

23、原线圈两端的电压是由发电机的输出电压决定的，与滑动端P无关，选项 D 错误11C 解析：C【解析】【详解】A由图象知甲的周期为1s，乙的周期为2s，所以21fTfT甲乙乙甲A 错误；B甲的有效值为2V2V2U甲乙的有效值为63 2V2U乙所以:1:3EE甲乙B错误；CDt=1s 时，甲乙瞬时电压为零，磁通量的变化率为零，此时线圈处于中性面位置，C 正确 D 错误故选 C.12A 解析：A【解析】灯泡规格相同，且全部正常发光知：流经每个灯泡的电流都相等设为I，每个灯泡两端电压都相等设为u，则 U2=2u，U3=u；根据输入功率等于输出功率知：u1I=u2I+u3I，u1=3u，再根据电压与匝数成

24、正比知n1：n2：n3=u1：u2：u3=3：2：1故 A 正确，BCD 错误故选A点睛：本题副线圈中有两个，对于电压仍然可以用于匝数成正比，但是电流不再和匝数成反比，应该利用输入功率等于输出功率13B 解析：B【解析】【详解】A.、由图可知线圈只有一半在磁场中，产生的电动势的最大值为：22mSNBSENB，从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为：12eNBSsin t，故选项A 错误；B、交流电流表的示数为：242mENBSIRR，故选项B正确；C、R两端电压的有效值：24UIRNBS，故选项 C 错误；D、一个周期内的发热量：222222()244NBSN B SQI RTRRR?，故选项D

25、错误14C 解析：C【解析】【分析】【详解】设流过原线圈的电流为1I，流过副线圈的电流为2I，因122115InIn电阻1R和2R消耗功率之比122112215RRPIRPIR，所以A错误电压表2V的示数222UI R，电压表1V的示数111225=6UI RUU，所以1261UU，因此 B 错误，C 正确理想变压器原副线圈磁通量变化率相同，所以D 错误综上所述，选项C 正确15A 解析：A【解析】【分析】【详解】试题分析：由于输电线与用户间连有一理想变压器，设用户端的电压是U 2，则U1I1=U2I2，得：1122I UUI故 A 正确；输电线上损失的电压为U-U1，故 B 错误；理想变压器

26、的输入功率为U1I1故 C 错误；等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，所以输电线是损耗的功率是：I12r故D错误；故选A16D 解析：D【解析】【分析】【详解】A电压表的读数为电压的有效值，由瞬时值的表达式可得，原线圈的电压有效值为12V；根据1212:UUnn，故副线圈的有效值为4V，所以电压表的读数为4V，选项 A错误；B输入功率和输出功率相等可得2141210I所以原线圈的电流的大小约为0.13A，选项 B 错误；C变压器不会改变交流电的周期和频率，所以副线圈中输出交流电的周期为2s0.02s100T选项 C 错误；D由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为

27、24W1.6W10P选项 D 正确；故选 D。17D 解析：D【解析】AB、由图象知周期T=0.02s，所以频率f=50Hz，由图象知电动势最大值为200V，角速度为21000.02，所以感应电动势的瞬时表达式为e=200sin100t，故 AB 错误；C、t=0.01 s 时，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量最大，故C 错误；D、t=0.02 s 时，感应电动为零，则穿过线圈的磁通量的变化率也为零，故D 正确；故选 D【点睛】从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度，进而得出感应电动势的瞬时表达式；当磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大18A 解析：A【解析】【分析】【

28、详解】AB根据 E=BS 可知，无论线圈绕轴P1和 P2转动，则产生的感应电动势均相等，故感应电流相等，故A 正确，B 错误；C由楞次定律可知，线线圈绕P1和 P2转动时电流的方向相同，都是adcba，故C 错误；D由于线圈P1转动时线圈中的感应电流等于绕P2转动时线圈中得电流，故根据F=BLI可知，线圈绕P1转动时 dc 边受到的安培力等于绕P2转动时 dc 边受到的安培力，故D 错误。故选 A。19A 解析：A【解析】试题分析：由图象知周期是T=02s，电流的峰值是Im=10A，A 正确，B错误；频率是1150.2ZfHHzT，电流有效值为105 27.072IAAA，CD 错误；故选A考

29、点：交流电【名师点睛】明确交流电图象的物理意义，正确根据图象获取有关交流电的信息是对学生的基本要求，平时要加强练习20D 解析：D【解析】【详解】试题分析：电压最大值为20 2Vmu，周期是0.02s，则2100T，所以输入电压 u 的表达式应为u=202sin（100t）V，A 错误；原先 L1短路，只有L2工作，只断开S2后，负载电阻变大为原来的2 倍，电压不变，副线圈电流变小为原来的一半，L1、L2的功率均变为额定功率的四分之一，均无法正常发光，原线圈的输入功率等于副线圈的功率都减小，BC错误；副线圈两端的电压有效值为211120 2V4V552UU，若 S1换接到 2 后，R 消耗的电

30、功率为20.8WUPR，D 正确21C 解析：C【解析】试题分析：线圈位于图中位置时，磁通量为零，而线圈中的瞬时电流不为零反而为最大，A 错误；电压表示数为10V，即有效值为10V，则最大值为10 2V，25 250/rads，则电流最大值为10 22A10，所以从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为：2 cos50Ait，故 B错误 C正确；电阻R上的热功率等于221010W10UR，D 错误；考点：考查了交流电的产生【名师点睛】图示位置是与中性面垂直的位置，电动势最大，电压表的示数为电动势的有效值，电流瞬时值表达式为余弦函数注意计时的位置是中性面还是与之垂直的地方22B 解

31、析：B【解析】【分析】【详解】A、照射 R2的光的强度减弱则其电阻变大，而电压不变，则副线圈电流变小，原线圈的电流也变小，则A 错误；B、因副线圈电流变小，则R1电压变小，则L 的分压变大，通过L 的电流增大，则通过R2的电流减小，则B 正确.C、D、负载电阻变大后，电流减小，则R1上的电压减小，所以L 上的电压增大，L 变亮，故 C，D 错误.故选 B.23C 解析：C【解析】【详解】由理想变压器的变流比关系可知，通过灯泡L1、L2的电流之比为122114InIn由于灯泡L1、L2的额定功率相同且恰好都正常发光，故灯泡L1、L2两端的电压之比为1241LLUU又由理想变压器的变压比关系可知，

32、变压器原副线圈的电压之比为112241UnUn且U1+UL1=220VU2=UL2解得U1=110V所以电压表的示数为110V。A27.5V，与结论不相符，选项A 错误；B44V，与结论不相符，选项B 错误；C110V，与结论相符，选项C 正确；D220V，与结论不相符，选项D 错误；故选 C。24D 解析：D【解析】【详解】甲图中交流电的有效值为；对乙图，解得；对于丙图有效值为，所以三种交流电的有效值之比为，故 D 正确；ABC 错误；25A 解析：A【解析】试题分析：原理是依据电磁感应原理的电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2 次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路由理想变压器的原副线圈的电流之比可知，电流与匝数成反比则电流互感器应串连接入匝数较多的线圈上同时一次绕组匝数很少，且串在需要测量的电流的线路中，故选A考点：变压器的构造和原理点评：电流互感器的接线应遵守串联原则；按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大