高考试题分项版解析物理专题13电磁感应和交变电流

1、2012年高考试题分项版解析物理专题（2012 广东）19.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin 100 7tt （V）,对此电动势，下列表述正确的有（）A.最大值是5072 VB. 频率是100HzC.有效值是25夜V D. 周期是0.02s【答案】CD【解析】萼查交流电的最大值，瞬时值，有效值、周期、频率基本物理量，交变电动势膨时值的表达式为皆=sin= NBS9s0 at =二匕口1二”匕故交变电动势的最大侑为有效值为百二=2572 V*故A错C对.由二2犷=100开得频率是f=5UHz,周期7二1=0 02s,故B错。对. /【考点定位】电磁感应,交流电（2012 山东）18.

2、图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为 n,、7。V为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体,以下判断正确的是A.电压表的示数等于5丫应电压表的示数等于墟炉C.实现点火的条件是致1QQO D.实现点火的条件是血1000,选项C正确D错误.【考点定位】交变电流5. （2012 海南）如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属环中穿过。现将环从位置I释放，环经过磁铁到达位置II。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别

3、为Ti和Ta,重力加速度大小为 g,则A. Timg Tamg B. Timg Tamg Tamg D. Timg 【答案X A【解析l环从位置I释放下落，环经过磁铁上端和下端附近时，环中磁通量都变化， 都产生感应电流，由楣次定律可知，磁铁阻碍环下落，磁铁对圆环有向上的作用力. 根据牛顿第三定律，明环对硬铁有向下的作用力，所以71咤，7昭臣选项A正确.【考点定位】此题考查电磁感应，楞次定律及其相关知识.（2012 海南）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20： 1,两个标有“ 12V, 6W的小灯泡并联在副线圈的两端。 当两灯泡都正常工作时，原线圈中电压表和电流表（可视为理 想的）的示数分别是

4、A. 120V, 0.10A B . 240V, 0.025AC. 120V, 0.05A D . 240V, 0.05A【答案】D【解析】；当两灯泡都正常工作时，每个灯泡中电流为0.5A0副线圈输出电压12V,输出电流为二xD+A=LO4由变压器变压公式可知原线圈中电压表读数为二由功率 关系可知，原线圈中电流表读数为S05A,选项D正确.1考点定位】此题考查变压器及其相关知识.（2012 福建）18、【原题】：如图甲，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合。若取磁铁中心 O为坐标原点，建立竖直向下正方向的x轴，则图解析由楞次

5、定律可知，感应线圈中电流方向变化，综合分析两个峰值不可能相等，由乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图像是排除法可知正确答案选D.1考点定位】楞沈定律，电磁感应图像间题，（2012理庆）如图所示，理想变压器的原线圈接u= 11000d2sin100兀t（V）的交变电压，副线圈通过电阻r = 6 的导线对“ 220 V/880 W”的电器 R供电，该电器正常工作.由此可 知（）II.a.原、副线圈白匝数比为50 ： 17q L ,4口B.交变电压的频率为 100 HzC.副线圈中电流的有效值为4 AD.变压器的输入功率为880 W【答案】C【解析】输入电压的有效值为go %用

6、电器的额定电压为二0 V,所以变压器的输出电 压大于220 原副续圈的匝效比小于半，A错误；由输入电压的表达式知，*毕 Hz -50 Hz，B错误；副线圈中的电流与用电器中的电流相同，1=4=4 A, C正确；变压器的 输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于SSD V,；所以变压器的输入功 率大于S8QW, D错误.若点定位】交变电流(2012 江苏)7.某同学设计的家庭电路保护装置如图所示 ，铁芯左侧线圈L1由火线和零 线并行绕成.当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关 K, 从而切断家庭电路.仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有(A)家

7、庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零(B)家庭电路中使用的电器增多时 ，L2中的磁通量不变(C)家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起(D)地面上的人接触火线发生触电时 ，开关K将被电磁铁吸起电路【答案1 ABD【解析】原线圈L1处属于双线绕法，只有火线和零线电流相等，则L1处磁通量始终为零，故A3正确j当家庭电路短路时，火级零线电流仍然相等，故开关还是不被磁铁吸起，C错误；若人接触火线触电时，火线零线电流不相等，此时磁通量发生变化，处有感应电流电磁铁被吸起，口正确口【考点定位】家庭电路变压器(2012 浙江)20、为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外面壳绝缘的两块平行金属板构成的电容

8、 C置于储罐中，电容器可通过开关 S与线圈L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生周期 T=2nJ记的振荡电流。当罐中的液面上升时第20题图A.电容器的电容减小B.电容器的电容增大LC回路的振荡频率遍小LC回路的振荡频率噌大【答案入 3Ct解析】由电容器决定式知（7 =若液面上升的时候，相当于介电常数在变大，所以a错误，m正确，所以振荡周朗变大，振荡频率在遍小.c正牖【考点定位】电磁波、电容器（2011 天津）4.通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U保持不变，输电线路总电阻的R当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P,若将副线圈

9、与原线圈的匝数比提高到nk,线路损耗的电功率为 P2,则R,【答案】：D【解析I由吩 = 71 = 口=户产工五得，P：=（三|品排除A、B两选项,若手二手二六， H. rCU *0三?12H n.尸产（金）汽，所以【考点定位】本题考查变压器，由能的输送.功率的计售.（2011 四川）16.如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b,则A.绕圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流B.绕圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为C.绕圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响D.绕圈a的磁场变化时，线圈 b中一定有电场【答案】：D【解析】绕圈讨输入正弦交变电流，绕圈也可输出同频率的交变电流，A错

10、误.舞输 入恒定电流，产生的磁场穿过线圈上穿过线圈号的磁通量不为零，B错误,根据互感现象, 绕圈5输出的交变电流，对线圈口的磁场会造成影响，C错误。根据麦克斯韦电磁场理论, 变化的磁场产生电场,绕圈二的磁场变化时，绕圈中会产生电场，口正确.【考点定位】本题考查电磁感应现象，互感现象，麦克斯韦电磁场理诒.（2011 北京）19.物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后。将一金属套环置于线圈 L上，且使铁芯穿过套环。 闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验。他连接好 电路，经重复试验，线圈上的套环均未动。对比 老师演

11、示的实验，下列四个选项中，导致套环未 动的原因可能是A.线圈接在了直流电源上B.电源电压过高C.所选线圈的匝数过多D.所用套环的材料与老师的不同【答案】:D【解析1根据电磁感应现象，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就会产生感应 电流，套环就会受到磁场的安培力，就会跳起来.即使接到直流电源上，在闭合开关的瞬间, 绕圈中的磁通量也会变化，电源电压越高，线圈匝数越多，现象会越明显，套坏未动，一定 是套环中没有产生感应电流，可能套环不是金属材料的，所区选4【考点定位】本题考查电磁感应现象，属简单题.（2011 北京）15 .一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P;若把

12、它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为：。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为5V5虚V5V10点 V【解析【考点定位】本题考查了交流电的有效值的计算，属于商单题.（2012 全国新课标卷）17.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分，一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。 已知变压器 线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为 220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kWo设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为 12,且变压器是理想的，则U和I1分别约为A.380V 和

13、5.3AB.380V 和 9.1AC.240V 和 5.3AD.240V 和 9.1A【答案】B【解析】根据电压与线圈匝数的关系：31；尸殳无可知1 U-3S3V,排除选项C、3； 根据1L口二口 1可知排除选a 综上所述，选项B正确.【考点定位】本考点主要考查变压器的基本原理.（2012 全国新课标卷）19.如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B）.使该线框从静止开始绕过圆心。垂直于半圆面的轴以角速度3匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线

14、框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率9旦的大小应为t4叫2叫叫叫A. C. JJL -71kJT2汗【答案】C1解析】为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，只要产生相同的感应电动势 即可.根据法拉第电磁感应定律过 一 6n 12当面积发生改变时可得：&(1)其中上二3乂！，二之co 22口 JTT当磁场发生改变时可得& (2),其中S =2根据题意可得宗空正够案为以【考点定位】本着点主要考查法拉第电磁感应定律(2012 全国新课标卷)20.如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在 t=0到t=ti 的时间间

15、隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流 i正方向与图f中箭头方向相同，则i随时间t变化的图线可能是【答案】A1解析】对于A选质，电流先正向减小，这一过程，电流在矩形爱框内产生的磁场方 向垂直纸面向里，且逐渐减小，根据楞欲定律可知感应电流的破场方向与原磁场方向相同也 是向里，再根据安培定则可知，感应电流方向为暇时针方向，合力方向与线框左边所受力方 向都向左；然后电流反向噌大，在此过程，电流在矩形线框内产生的磁场方向垂直纸面向外, 且逐渐噌大，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向与庾磁场方向相反，再根据安培定则可 知，

16、感应电流方向为顺时针方向，合力方向与线框左边所受力方向都向右，综上所述，选项 A正确,选项Bs C、D错误看【考点定位】本考点主要考查对楞次定律的理解和应用(2012 浙江)25、(22分)为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪第25地图烁”装置，如图所示，自行车后轮由半径r 1=5.0X 10-2m的金属内圈、半径r2=0.40m的金属内圈和绝缘辐条构成。后轮的内、 外圈之间等间隔地接有 4根金属条，每根金属条的中间均串联 有一电阻值为 R的小灯泡。在支架上装有磁铁，形成了磁感应 强度B=0.10T、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场， 其内半 径为ri、外半径为2、张角。=

17、兀/6。后轮以角速度 =2兀rad/s 相对于转轴转动。若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。(1)当金属条ab进入“扇形”磁场时，求感应电动势E,并指出ab上的电流方向;(2)当金属条ab进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图;(3)从金属条ab进入“扇形”磁场开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之 间电势差Uab-t图象;(4)若选择的是“ 1.5V、0.3A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出,通过改变磁感应强度 日后轮外圈半径r2、角速度和张角0等物理量的大小，优化前同 学的设计方案，请给出你的评价。25.【解析】(1)金属条正在磁场中切割磁感线运动，所构成的

18、回路磁通量变化，设经过时间所,磁通量变化率为A伊,由法拉第电磁感应定律得,八”4 二必$ = 屋松6-1秘？ 22由两式并代入数据得：名:包= 49x10-2/Lt根据右手定则（或愣次定律），可知感应电流方向为57。（2）通过分析，可得电路为4:3，设电路中的总电阻R&，根据电路可知我6二RAb两段电势差为4=名一次= 1.2x10-2,设ab离开磁场区域的时刻为小 下一条金属条进入嵌场区域的时刻为与e 1小% = = S0 127T% = = S。4设轮子转一圈的周期为T，则T=ls在T=1s内，金属条四次进出磁场，后三次与第一次一样.由上面4式可画出如下图U必-图像0.250.50：4广闪

19、烁,装置不能正常工作。（金属条的电动势远小于小灯泡的额定电压，因此无法正常工作）B噌大，E增大，但有限度7:噌大，E噌大，但有限度噌大，E噌大，但有限度e增大,e不变.【考点定位】电磁感应、电路、此题最后一间为开放性试题.（2012 江苏）13. （15分）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角琢均为49仔，磁场均沿半径方向.匝数为N的矩形线圈abcd的边长 ab =cd = 1、bc =ad =2 l.线圈以角速度棕绕中心轴匀速转动,bc和ad边同时进入磁场.在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为R方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总电

20、阻为r,外接电阻为R.求：磁极铁芯磁极 :线圈切割磁感线时;感应电动势的大小Em,下线圈切割磁感线时.反边所受安培力的大小F:（3矽卜接电阻上电流的有效值L1解析】13.（l）bc. ad边的运动速度v=- 感应电动势= 4NBlv解得 当=2施” an.l|rnW门通流1=-安培力F = 解得F二货至如r+Rr+R4T）一个周期内一通电时间t = -T9X上消耗的电能 用=且廨二尸衣 解得人幽包【考点定位】法拉第电磁感应定律电功磁场对电流的作用（2012 安彳勒 23. （16分）图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO

21、转动，由线圈引起的导线 ae和df分别与两个跟线圈一起绕 OO转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触， 这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电话电阻R形成闭合电路。图2是线圈的住视图，导线 ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1, bc长度为L2,线圈以恒定角速度co逆时针转动。（只考虑单匝线圈）（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导 t时刻整个线圈中的感应电动势&的表达式；（2）线圈平面处于与中性面成 中0夹角位置时开始计时，如图 3所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势 e2的表达式；（3）若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻 R上产生的焦

22、耳热。（其它电阻均不计）1解析】从口时刻起经过t时间，绕框转过角度6二战.线框的切割边线速度car，得曲边3 =?也边巧=飒切割速度为？川=G2sin。，& =咛疝口氏两条边切割时产生感应电动势；鸟=跖甲负口亚冬二胡RjGsinm，两边产生的感应电动势在闭合电路中环形同向，豆二耳+男6 +万=4 所以1E=14m面11腐道理同上问，只是有个初相位；AB*2G幻（6+ 0）线圈转动一周，此为正（余）龙交流电 0=确通 吗=阴闭合电路的有效电流二冬L2上的功率：p二PR 7二空转动一周电流在三上做功工W =1 J ,一+了【考点定位】功、电磁感应（2011 上海）33. （14分）如图，质量为 M的足够长金属导轨 abcd放在光滑的绝缘水平电阻不计，质量为 m的导体棒PQ放置在导轨上，始终与导轨接触良好右侧导轨单位长度的电阻为求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表比式;感应电动势为导轨做初速为本的匀加速运动回路中感应电流