2022届高考物理二轮专题复习：电磁感应、交变电流、传感器（含答案）

第7页共15页备战2022届高考物理（电磁感应、交变电流、传感器）二轮题附答案一、选择题。1、(多选)如图甲所示，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B0＝0.5T，并且以eq\f(ΔB,Δt)＝0.1T/s的变化率均匀增大，图象如图乙所示，水平放置的导轨不计电阻，不计摩擦阻力，宽度L＝0.5m，在导轨上放着一金属棒MN，电阻R0＝0.1Ω，并且水平细线通过定滑轮悬吊着质量M＝0.2kg的重物．导轨上的定值电阻R＝0.4Ω，与P、Q端点相连组成回路．又知PN长d＝0.8m．在重物被拉起的过程中，下列说法中正确的是(g取10N/kg)()A．电流的方向由P到QB．电流的大小为0.1AC．从磁感应强度为B0开始计时，经过495s的时间，金属棒MN恰能将重物拉起D．电阻R上产生的热量约为16J2、(多选)如图所示，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直平面(纸面)内，两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里．现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始分别绕过OM和ON且垂直于纸面的轴以相同的周期T逆时针匀速转动，则()A．两导线框中均会产生正弦式交流电B．两导线框中感应电流的周期都等于TC．在t＝eq\f(T,8)时，两导线框中产生的感应电动势相等D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等3、一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈．在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()A．U2>U1，U2降低B．U2>U1，U2升高C．U2<U1，U2降低D．U2<U1，U2升高4、(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为r＝0.1m、匝数n＝20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B＝eq\f(0.20,π)T，线圈电阻为R1＝0.5Ω，它的引出线接有R2＝9.5Ω的小电珠L，外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示(摩擦等损耗不计)，则()甲乙丙A．小电珠中电流的峰值为0.16AB．小电珠中电流的有效值为0.16AC．电压表的示数约为1.5VD．t＝0.1s时外力的大小为0.128N5、(多选)一自耦变压器如图所示，其a、b端接到一电压有效值不变的交变电源两端，在c、d间接有一定值电阻R1和滑动变阻器R0。电压表均可视为理想交流电压表，输电导线的电阻均可忽略不计。则下列说法正确的是()A．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，三个电压表的示数均减小B．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，V1、V2的示数不变，而V3的示数减小C．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，三个电压表的示数均减小D．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，V1示数不变，而V2、V3示数均减小6、采用220kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的eq\f(1,4)，输电电压应变为()A．55kVB．110kVC．440kVD．880kV7、如图所示，是一个可绕垂直于纸面的轴转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器的滑片自左向右滑动时，线框的运动情况是（）A．保持静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向8、如图所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落．如果线圈受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为()A．a1＞a2＞a3＞a4B．a1＝a3＞a2＞a4C．a1＝a3＞a4＞a2D．a4＝a2＞a3＞a19、图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是()A．图1中，A1与L1的电阻值相同B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等10、下列几种说法中正确的是（）A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大11、一矩形线圈abcd位于一随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面向里(如图甲所示)，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．以I表示线圈中的感应电流(图甲中线圈上箭头方向为电流的正方向)，则下列选项中能正确表示线圈中电流I随时间t变化规律的是()12、（双选）如图所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压，副线圈接一可变电阻R。在其他条件不变的情况下，为使变压器输入功率增大，下列措施正确的是()A.仅增加原线圈匝数n1B.仅增加副线圈匝数n2C.仅减小电阻R的阻值D.仅增大电阻R的阻值二、填空含实验题。13、如图所示，为一根固定的通有恒定电流，的长直导线，导线框与在同一竖直平面内（彼此绝缘），当导线框以竖直向下的速度。经过图示位置时，线框中感应电流方向是。14、光电门传感器为门式结构，如图所示．A管发射红外线，B管接收红外线．A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体经过A、B之间时B管挡被光，电路接通．计算机根据挡光物体的________和________，自动算出物体的________。三、解答题。15、如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求： (1)感应电动势的最大值。(2)从图示位置起转过圈的时间内，负载电阻R上产生的热量。(3)从图示位置起转过圈的时间内，通过负载电阻R的电荷量。(4)电流表的示数。16、如图所示，足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距L＝1m，导轨平面与水平面夹角α＝30°，导轨电阻不计．磁感应强度B＝1.0T的匀强磁场垂直导轨平面斜向下，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m＝0.01kg、电阻不计．定值电阻R1＝30Ω，电阻箱电阻调到R2＝120Ω，电容C＝0.01F，重力加速度g取10m/s2.现将金属棒由静止释放．(1)在开关接到1的情况下，求金属棒下滑的最大速度；(2)在开关接到1的情况下，当R2调至30Ω后且金属棒稳定下滑时，R2消耗的电功率为多少；(3)在开关接到2的情况下，求经过时间t＝2.0s时金属棒的速度．17、（计算类综合题）一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束。在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图甲为该装置示意图，图乙为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间t，纵坐标表示接收到的激光信号强度I，图中Δt1＝1.0×10－3s，Δt2＝0.8×10－3s。(1)利用图乙中的数据求1s时圆盘转动的角速度。(2)说明激光器的传感器沿半径移动的方向，并说理由。备战2022届高考物理（电磁感应、交变电流、传感器）二轮题附答案一、选择题。1、(多选)如图甲所示，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B0＝0.5T，并且以eq\f(ΔB,Δt)＝0.1T/s的变化率均匀增大，图象如图乙所示，水平放置的导轨不计电阻，不计摩擦阻力，宽度L＝0.5m，在导轨上放着一金属棒MN，电阻R0＝0.1Ω，并且水平细线通过定滑轮悬吊着质量M＝0.2kg的重物．导轨上的定值电阻R＝0.4Ω，与P、Q端点相连组成回路．又知PN长d＝0.8m．在重物被拉起的过程中，下列说法中正确的是(g取10N/kg)()A．电流的方向由P到QB．电流的大小为0.1AC．从磁感应强度为B0开始计时，经过495s的时间，金属棒MN恰能将重物拉起D．电阻R上产生的热量约为16J【答案】AC2、(多选)如图所示，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直平面(纸面)内，两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里．现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始分别绕过OM和ON且垂直于纸面的轴以相同的周期T逆时针匀速转动，则()A．两导线框中均会产生正弦式交流电B．两导线框中感应电流的周期都等于TC．在t＝eq\f(T,8)时，两导线框中产生的感应电动势相等D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等【答案】BC3、一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈．在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()A．U2>U1，U2降低B．U2>U1，U2升高C．U2<U1，U2降低D．U2<U1，U2升高【答案】C4、(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为r＝0.1m、匝数n＝20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B＝eq\f(0.20,π)T，线圈电阻为R1＝0.5Ω，它的引出线接有R2＝9.5Ω的小电珠L，外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示(摩擦等损耗不计)，则()甲乙丙A．小电珠中电流的峰值为0.16AB．小电珠中电流的有效值为0.16AC．电压表的示数约为1.5VD．t＝0.1s时外力的大小为0.128N【答案】AD5、(多选)一自耦变压器如图所示，其a、b端接到一电压有效值不变的交变电源两端，在c、d间接有一定值电阻R1和滑动变阻器R0。电压表均可视为理想交流电压表，输电导线的电阻均可忽略不计。则下列说法正确的是()A．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，三个电压表的示数均减小B．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，V1、V2的示数不变，而V3的示数减小C．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，三个电压表的示数均减小D．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，V1示数不变，而V2、V3示数均减小【答案】BD6、采用220kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的eq\f(1,4)，输电电压应变为()A．55kVB．110kVC．440kVD．880kV【答案】C7、如图所示，是一个可绕垂直于纸面的轴转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器的滑片自左向右滑动时，线框的运动情况是（）A．保持静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向【答案】C8、如图所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落．如果线圈受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为()A．a1＞a2＞a3＞a4B．a1＝a3＞a2＞a4C．a1＝a3＞a4＞a2D．a4＝a2＞a3＞a1【答案】B9、图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是()A．图1中，A1与L1的电阻值相同B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等【答案】C10、下列几种说法中正确的是（）A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大【答案】D11、一矩形线圈abcd位于一随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面向里(如图甲所示)，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．以I表示线圈中的感应电流(图甲中线圈上箭头方向为电流的正方向)，则下列选项中能正确表示线圈中电流I随时间t变化规律的是()【答案】C12、（双选）如图所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压，副线圈接一可变电阻R。在其他条件不变的情况下，为使变压器输入功率增大，下列措施正确的是()A.仅增加原线圈匝数n1B.仅增加副线圈匝数n2C.仅减小电阻R的阻值D.仅增大电阻R的阻值【答案】B、C二、填空含实验题。13、如图所示，为一根固定的通有恒定电流，的长直导线，导线框与在同一竖直平面内（彼此绝缘），当导线框以竖直向下的速度。经过图示位置时，线框中感应电流方向是。【答案】电流方向为14、光电门传感器为门式结构，如图所示．A管发射红外线，B管接收红外线．A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体经过A、B之间时B管挡被光，电路接通．计算机根据挡光物体的________和________，自动算出物体的________。【答案】宽度挡光时间速度【解析】物块刚接触光电门时，电路接通，计时开始；物体通过时，电路断开，通电结束，计时结束．计算机根据挡光物体的宽度和挡光时间，自动算出物体的运动速度。三、解答题。15、如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求： (1)感应电动势的最大值。(2)从图示位置起转过圈的时间内，负载电阻R上产生的热量。(3)从图示位置起转过圈的时间内，通过负载电阻R的电荷量。(4)电流表的示数。【答案】(1)π2Bnr2(2)(3)(4)16、如图所示，足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距L＝1m，导轨平面与水平面夹角α＝30°，导轨电阻不计．磁感应强度B＝1.0T的匀强磁场垂直导轨平面斜向下，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m＝0.01kg、电阻不计．定值电阻R1＝30Ω，电阻箱电阻调到R2＝120Ω，电容C＝0.01F，重力加速度g取10m/s2.现将金属棒由静止释放．(1)在开关接到1的情况下，求金属棒下滑的最大速度；(2)在开关接到1的情况下，当R2调至30Ω后且金属棒稳定下滑时，R2消耗的电功率为多少；(3)在开关接到2的情况下，求经过时间t＝2.0s时金属棒的速度．【答案】(1)7.5m/s(2)0.075W(3)5m/s【解析】(1)当金属棒匀速下滑时速度最大，设最大速度为vm，此时棒处于平衡状态，故有mgsinα＝F安，而F安＝BIL，I＝eq\f(BLvm,R总)，其中R总＝150Ω，联立解得mgsinα＝eq\f(B2L2,R总)vm，解得vm＝eq\f(mgR总,B2L2)sinα＝7.5m/s.