电磁感应的应用-2025年上海高考物理复习专练（原卷版）

重难点13电磁感应的应用

<1

点备题趋势

年度是否出题选择型填空题计算题实验题

2024年VVV

2025年（预）☆☆☆☆☆VV

（2025年预测的可能性仅供参考，每颗☆代表出题的可能性为20%,以此类推）

重难诠释

◎

【思维导图】

1.自

a.电流变嶙

2.影响自感电动势因素b.线圈的匝数、长度、面积

自感和涡流c.有芯

a.通电自感

3.自/------------

-------------〈b.断电自感

1.LC振荡电路4.涡流：利用和防止

2.振荡周期的变化规律电磁振荡

1.交流电的产生过程：中性面

3.电流图像

2.流电邮j■值：e=Emsin3t

3.^{gEm=nBSa

1.麦克斯韦电磁场理论

交变电流

2.电磁波的发射

电磁场理论4.有效值

3.电磁波的传播c=M电磁感应的应用

、5.图像：磁通量、感应电动势、电流

4.电频谱

6.发电机/---------------

----------〈b.1个期方向顺班

1.光敏电阻：光强增大，四小

2.热敏电阻传感器

1.J1B：5®

3.霍尔元件

a.电压色.

A〃、

2.理想变压器b.电流-/=—

变压器

c.mB］率P1=P2+P3

3.输出功率决定输入功率（用多少给多少）

a.功率线损P=Fr

4.远距离输电

b.电压稣

【高分技巧】

一、自感和涡流

1.自感现象：由于通过线圈自身的电流发生变化时，线圈本身产生感应电动势，阻碍电流变化的现象。

当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；

当原来电流减小时，自感电动势与原来电流方向相同。

2.影响自感电动势的因素：电流变化率，线圈匝数、面积和长度，有无铁芯。

3.通电自感和断电自感的比较

通电自感断电自感

门

电路图

1——IHRT-_I

条件Ai、A2同规格，R=RL,L较大L很大(有铁芯)

在S闭合瞬间，A?立即亮起来，Ai灯

现象在开关S断开时，A灯渐渐熄灭

逐渐变亮，最终一样亮

S断开后，通过L的电流反向通过灯A,A灯

由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅

不会立即熄灭。

速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了

原因若RL<RA，IL>IA，则A灯熄前要闪亮一下；

电流的增大，使流过Ai灯的电流比流过

若RLNRA，IL<U，则A灯逐渐熄灭，不再闪亮

A2灯的电流增加得慢

一下。

能量转化电能转化为磁场能磁场能转化为电能

4.涡流

(1)当导体中的电流随时间变化时，导体内部产生旋涡状电流，简称涡流。

(2)利用：①真空冶炼炉②电磁阻尼③电磁驱动

(3)防止:

①变压器的铁芯用平行于磁场的绝缘硅钢薄片

②电流反向的平行绕线

二、交变电流

1.正弦交流电的产生过程

下图是交流发电机的示意图，主要由永磁体、线圈、金属环、电刷组成。

o

甲乙

A(B)D(C)

D(C)A(B)

2.正弦交流电的图象

(1)基本规律

律

函数图象

e

Em

电动势e=EmSincotoT\.

-Em

u

.,REm.

电压u—UTTmSincot—,sincot

R-\~ro

也［一…kA'

i

EmIm

电流i—/msincot一门1sincotOL

一，m

(2)两个特殊位置点

①线圈平面与中性面重合时，S±B,。最大，后=0,e=0,1=0,电流方向将发生改变.

②线圈平面与中性面垂直时，S//B,0=0,后最大，e最大，i最大，电流方向不改变.

3.正弦交流电的描述

⑴周期和频率：片舞f4

(2)正弦交流电的瞬时值、峰值、有效值:

物理量物理含义相互关系

瞬时值交变电流某一时刻的值c.-cotz-/msincot

峰值最大的瞬时值Em一nBScoI一p|

mR-rr

跟交变电流的热效应等效T-,EmUmIm

有效值TTT

的恒定电流的值ERU一市飞

※在电路计算中可按最大值或有效值代入欧姆定律计算，得到相应的最大值或有效值。

三、变压器

1.变压器原理：原副线圈之间的互感现象。示意图如下，:

2.理想变压器

(2)电流关系：/1nl=12rLi+Z3n3+

(3)功率关系：由于能量守恒，P^P出，即：ipi=I2U2+I3U3+

(4)变压器的电压和电流关系既是有效值也是最大值之间的关系。

(5)变压器不改变交变电流的频率，即原副线圈中交变电流的频率不变。

3.理想变压器各物理量变化的决定因素

当理想变压器的原、副线圈的匝数不变时，如果变压器的负载发生变化，可依据下列原则:

(1)输入电压4决定输出电压

⑵输出电流“决定输入电流人

4.变压器的两类动态电路分析

(、

(1)原、副线圈匝数比五不变，分析原副线圈的电压、电流、电功率随负载电阻而变化的情况,

进行动态分析的顺序是：5->Sf£T月->4

(2)负载不变，上述物理量随原线圈、副线圈匝数比的变化而变化的情况：

一般情况下，认为原线圈输入电压U1和匝数ni不变，

当副线圈匝数也增大时，副线圈两端电压U2增大，流过副线圈的电流12增大，

变压器输出功率P2增大，则理想变压器的输入功率P1增大，流过原线圈的电流L增大。

5.变压器原理的应用：远距离高压输电

输电示意图和原理图如下：

(1)功率关系：P1=P2,P3=P4,P2=Pia+P3

(2)电压关系：U3=U2-U线

(3)由于P线=b2r线降低损耗的方法

①减小输电线电阻r

②减小输电电流I,所以常常采用高压输电。

四、LC振荡电路

由线圈乙和电容器C组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。

①一》放电一②一》充电一＞③一》放电一④一■充电一⑤

乙电流的周期性变化(以图甲中顺时针方向电流为正)

①②④⑤

丙电容器极板上电荷量的周期性变化（q为图甲中上面极板的电荷量）

TT3T

0T

时亥Ur42T

电荷量q最多0最多0最多

电压U最大0最大0最大

电场能E电最大0最大0最大

电场强度E最大0最大0最大

电流i0最大0最大0

磁场能E磁0最大0最大0

磁感应强度B0最大0最大0

五、霍尔元件

霍尔元件的工作原理如下，MN间距为d,沿电流方向横截面积为S：

由于洛伦兹力的作用，在N侧积累正电荷，在M侧积累负电荷，MN间会出现电势差U。

限时提升练

（建议练习时间：60分钟）

一、单选题

1.（22-23高二・上海•随堂练习）如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，力是带铁芯

的线圈，其电阻忽略不计。下列说法正确的是（）

A.S闭合瞬间，A先亮

B.S闭合瞬间，A、B同时亮

C.S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭

D.S断开瞬间，B逐渐熄灭

2.为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁

场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后,

对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（）

STM扫描头

可加磁场区

X

紫铜薄板

..

X火7

:

ATxB

X二

X一

Xxi一

-

x一l

rx-

；xK|,xl

Xx-x,Xlxl

cXXXDXH

XXX'x-

.xAxl

XXX1.一

3.（23-24高二下•上海嘉定・期末）如图所示的实验电路中，工是自感线圈，R为定值电阻，电源内阻不可忽

略。U0时闭合开关S,一段时间后断开开关，则电流传感器所记录的电流i随时间/变化的图像可能为

4.（23-24高二下.上海.期末）图甲是使用220V正弦交变电源的手机无线充电装置，其工作原现如乙所示。

其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线和受电线圈的数比M:N2=3:1,

手机两端的电压为9V,充电功率为27W；送电线所接的电阻为R=40Q,若把装置线圈视为理想变压器,

下列说法正确的是（）

A.快速充电时,ab间输入功率为220W

B.快速充电时，受电线圈两端电压约为73.3V

C.快速充电时，油端与手机两端端电压比为3:1

D.快速充电时，送电线圈和受电线圈电流比为3:1

5.甲图表示LC振荡电路，乙图iT图像为其电流随时间变化的图像。在，=0时刻，回路中电容器的M板

带正电。在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中（）

A.Oa段B.段C.be段D.cd段

二、多选题

6.（22-23高二・上海・随堂练习）水力发电站和火力发电站都采用旋转磁极式发电机，但是发电机的结构一

般不同。水力发电站常采用图甲所示原理的发电机，A、B、C、D均为线圈；火力发电站常采用图乙所

示原理的发电机，A、B、C、D均为沿轴方向的导线。当图中固定有磁铁的转子顺时针匀速旋转到图示

位置时，某同学在两图中标示了电流方向,下列说法正确的是（）

D

图甲图乙

A.图甲中A、C线圈电流标示方向正确

B.图甲中B、D线圈电流标示方向正确

C.图乙中A、B导线电流标示方向正确

D.图乙中C、D导线电流标示方向正确

7.图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈A3C。绕转轴匀速转动。

A为电流传感器（与计算机相连），R为定值电阻，线圈电阻为『，其余电阻不计。图乙为计算机上显示

的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（）

B

A.金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0,对应图乙中。或G时刻

B.金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中芍或％时刻

C.0、与时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大

D.马、乙时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大

8.（22-23高二・上海•随堂练习）如图甲所示，在匀强磁场中，一巨型金属线圈两次不同的转速绕与磁感线

垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的eT图像分别如图乙中曲线a、b所示，则（）

A.两次r=O时刻穿过线圈的磁通量均为零

B.曲线a表示的交变电动势的最大值为30V

C.曲线匕表示的交变电动势有效值为15V

D.曲线服。对应的线圈转速之比为3:2

三、实验题

9.（23-24高二下.上海嘉定•期末）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：

（1）除导线和可拆变压器外，下列器材中还需要用到的是（）

A.干电池组B.滑动变阻器C.学生电源D.直流电压表E.多用电表F.条形磁铁

（2）某同学多次改变原、副线圈的匝数，测量并记录多组输入、输出电压值，数据如下：为得出规律还需

要根据所得数据计算，在误差允许范围内，表中数据基本符合的规律。

原线圈匝数如（匝）副线圈匝数〃2（匝）输入电压U1（V）输出电压U2（V）

1002004.328.27

1008004.3233.9

4008004.338.26

40016004.3316.52

（3）如图所示，可拆变压器铁芯由U形部分P和横档部分Q组合而成，为减少铁芯中的涡流损耗，横档

部分Q中绝缘硅钢片的堆叠方式应为（）

四、综合题

（24-25高三上•上海•期中）电磁感应现象与应用

1831年法拉第发现了电磁感应现象，麦克斯韦建立了电磁场理论。

10.如图利用了电磁感应定律，该定律由（选填：A.法拉第B.奥斯特）提出；当圆盘向同一方

向时快时慢地转动时，通过电阻器的电流方向会不会改变（选填：A.不会B.会）。

11.如图所示，一理想变压器原线圈的匝数4=110。匝，副线圈的匝数%=220匝，交流电源的电压

M=220V2sin（100^）V,R为负载电阻，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法中正确的是（）

AL

~U”1幕〃2（V）R

LJK__U

A.交流电的频率为100HzB.变压器的输入功率大于输出功率

C.电流表Ai的示数大于电流表A2的示数D.电压表的示数为44V

12.某储能装置是一个电容为60冲击穿电压为5000V的电容器。现用直流为5000V高压对电容器进行充电,

电容器充电后储存的电量为C；若改用有效值为5100V的交流电给其充电，会不会损坏电

容器（选填：A.不会B.会）。

13.如图发电机模型，一边长为工的单匝正方形线圈，在磁感应强度为8的匀强磁场中以角速度。绕。。轴

匀速转动。通过理想变压器与负载电阻为R相连，不计其它电阻，变压器左右线圈匝数之比为3则:

（1）当线圈平面与磁场（选涂：A.垂直B.平行）时，磁通量最大，线圈中的电动势为0；

转动过程中，电动势最大值为;

（2）当线圈平面与磁场垂直时，开始计时，线圈中的电动势e随时间变化的关系式为；

（3）（计算）线圈转动过程中电阻R的功率。

五、解答题

（23-24高二下.上海•期中）交流发电机

有一种能产生交流电的发电机，工作原理源自法拉第电磁感应定律，其基本部分由产生感应电动势的

线圈和产生磁场的磁极组成。一交流发电机的模型如图所示，"=100匝的矩形闭合导线框油也处于磁

感应强度8=0.1T的水平匀强磁场中，线框面积S=0.4m2,线框绕垂直于磁场的轴。。以角速度co=5Orad/s

作逆时针匀速转动，将图示时刻记为U0,此时线框平面与磁场方向平行。

14./=0时穿过线框平面的磁通量为（）

A.0B.0.04WbC.4Wb

15.f=0时穿过线框平面的磁通量变化率为（）

A.0B.200Wb/sC.2Wb/s

16.该发电机产生的感应电动势随时间f变化的表达式e=（V）

17.如果交流发电机右边与一调压变压器相连，线圈A8绕在一个圆环形的铁芯上，移动滑动触头P,就可

调节输出电压，输出端接有一灯泡，灯泡正常发光。现将P沿顺时针方向移动，则灯泡的亮度将（）

A.逐渐增强B.逐渐减弱C.保持不变

18.若发电机输出的交流电经理想变压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户。则下

列说法正确的是（）

A.若减少升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线上损失的功率将减小

B.用户获得的交流电频率与发电机输出的交流电频率相同

C.若增加用户用电负载的数量，输电线上损失的功率将增加

D.根据欧姆定律输电电压增加，则输电电流增加

19.如图所示，理想变压器的原线圈接高电压，降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电器。S原来闭合,

且R尸现将S断开，那么交流电压表的示数U,交流电流表的示数/和用电器4上的功率尸/将分

别是（）

A.U增大,/增大，P/增大

C.U减小，/减小，P/减小D.U增大,/减小，P/增大

（23-24高三下•上海•阶段练习）线圈

线圈在电磁领域功能多样。由金属导线绕制而成的线圈有电阻；通电线圈周围存在磁场；线圈中还能

产生感应电动势，又被称为电感器。

20.如图，电阻箱中的线圈采用双线绕法制作，能避免回路中产生自感电动势，其原因是

k3

21.若家庭电路的交流电压如图所示。某小区的降压变压器视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为10：1,

则原线圈输入电压的有效值为V,频率为Hzo

22.实际变压器的损耗主要有

23.图（b）中的LC振荡电路可用于发射电磁波，电流i随时间，的变化关系如图（c）所示，取图“）中

所示电流方向为正。

（1）每秒内电流i的方向改变次。

（2）某时刻电路中有正方向电流，且电容器上极板带正电，则该时刻所在的时间段是

A.0~0.5x1。-3sB.O.5xlO^s~l.OxlO-3s

C.1.0X10^3S-1.5X10-3SD.1.5x1