第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器章末教考衔接教师用

高考对充电技术的考查【真题1】（多选）（2022·湖北高考9题）近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220V、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80％，忽略其他损耗，下列说法正确的是（）A.接收线圈的输出电压约为8VB.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同解析：AC根据n1n2＝80％U1U2可得接收线圈的输出电压约为U2＝8V，故A正确；根据n1n2＝I280％I1可得I2I1＝【真题2】（2021·广东高考7题）某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是（）A.交流电的频率为10HzB.副线圈两端电压最大值为3VC.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率解析：B周期是T＝0.2s，频率是f＝1T＝5Hz，故A错误；由理想变压器原理可知U1U2＝n1n2，解得副线两端的最大电压为U2＝n2n1U1＝3V，故B正确；根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场越强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越大，故【真题3】（多选）（2020·天津高考6题）手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（）A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D.手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失解析：AC由题意可知，送电线圈中通入了正弦式交变电流，其电流呈周期性变化，电流产生的磁场也呈周期性变化，A正确；由变压器的工作原理可知，受电线圈中输出的电流按余弦规律变化，因此受电线圈中感应电流产生的磁场随电流的变化而变化，B错误；送电线圈和受电线圈的能量传递是通过互感现象实现的，C正确；由于送电线圈产生的磁场并没有全部穿过受电线圈，即有磁通量的损失，因此该充电过程存在能量的损失，D错误。1.人教版选择性必修第二册P61【科学漫步】。无线充电技术我们知道，变压器能通过电磁感应输送电能。……无线充电是近年发展起来的新技术，其中一种就是基于这样的道理而产生的，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而无线充电装置磁场的回路是空气。无线充电技术通过分别安装在充电基座和接收能量的装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量……2.鲁科版选择性必修第二册P44第3题。无线充电技术中使用的受电线圈示意图如图所示，线圈匝数为n，面积为S。若在t1～t2这段时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间内线圈两端a和b之间的电势差（）A.恒为nSB.从0均匀变化到nSC.恒为－nSD.从0均匀变化到－nS衔接分析：人教版选择性必修第二册P59【科学漫步】栏目介绍了无线充电技术的原理及其广泛应用实例；鲁科版选择性必修第二册P44第3题考查了无线充电技术的计算问题。近几年的高考也常以无线充电技术为情境进行命题，成为高考的一个考查热点，例如：（1）2022·湖北高考9题以“无线充电技术”为情境，考查了非理想变压器的工作原理及有关公式的应用问题。（2）2021·广东高考7题以“永久磁铁在螺线管中的往复运动产生近似的正弦式交流电为电源，设计了充电装置”为情境，考查了变压器原理的应用问题。（3）2020·天津高考6题以“手机无线充电”为情境，考查了电流的磁场、互感现象、无线充电过程中的能量损耗等问题。1.无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈，车上的受电线圈与蓄电池相连，如图甲所示。送电线圈和受电线圈匝数比为n1∶n2＝4∶1。当送电线圈接上图乙中的正弦交流电后，受电线圈中的电流为2A。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗，下列说法正确的是（）A.受电线圈的电流方向每秒改变50次B.送电线圈的输入功率为110WC.受电线圈的输出电压为502VD.送电线圈的输入电压为2202V解析：B受电线圈的电流频率与送电线圈中的电流频率相同，即为f＝1T＝50Hz，一个周期内电流方向改变2次，所以每秒电流方向改变100次，A错误；根据题图乙可知送电线圈上正弦交流电的有效值为U有效＝U输入＝2202×22V＝220V，受电线圈中的电流为2A，可得送电线圈中的电流大小为I送＝n2n1·I受＝14×2A＝0.5A，送电线圈的输入功率为P＝220×0.5W＝110W，B正确，D错误；对受电线圈的输出电压有U输入U受＝n2.（多选）如图甲所示为某品牌手机的无线充电器，其工作原理简化后如图乙所示。将交流电（电流随时间按正弦规律变化）接入送电线圈，手机电池通过转换电路连接受电线圈，将手机放在送电线圈上方即可对电池充电。关于无线充电的以下说法正确的是（）A.该原理是应用了电磁感应B.充电器工作时辐射出电磁波C.受电线圈内产生的是恒定电流D.若将恒定电流接入送电线圈，也可以对手机充电解析：AB由题图乙可知，无线充电器的工作原理是应用了电磁感应，A正确；原、副线圈的电流是周期性变化的，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场，因此充电器工作时，辐射出电磁波，B正确；充电器接入的是交流电，会发生电磁感应，送电线圈的电流是变化的，受电线圈的电流也是变化的，若充电器接入恒定电流，不会发生电磁感应，受电线圈不会产生感应电流，从而不能对手机充电，C、D错误。3.磁吸式无线充电是通过磁铁的吸附力，把无线充电发射线圈和接收线圈紧密结合在一起，将大大降低能量损耗。某次测试中磁吸无线充电底座线圈接于u＝2202sin（100πt）V的交流电源，已知发射线圈和接收线圈匝数比为11∶1，功率为50W。则（）A.接收线圈的工作原理是电流的磁效应B.发射线圈连接直流电源也能实现无线充电C.若不计能量损耗，接收线圈获得的电压最大值为20VD.若不计能量损耗，通过接收线圈的电流有效值为2.5A