專題13電磁感應定律的應用一、單選題1.(2024奉賢二?！に摹さ?題)如圖甲，在電動汽車的充電樁中，變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2=1∶2。當原線圈接上圖乙中的正弦交流電后，副線圈中的電流為100A。忽略原、副線圈和輸電線的能量損耗，下列說法正確的是（）DDn1nn1n2U1U2甲380EQ\R(2)t/su/V?380EQ\R(2)0.020.04乙A．該充電樁的輸出電壓為380V B．該充電樁工作時原線圈可以通入直流電C．副線圈的瞬時電壓峰值為380EQ\R(2)V D．原線圈的輸入功率為76kW2.(2024浦東二?！ざさ?題)B超機的電源配適器銘牌如圖所示，其內(nèi)部的變壓器可視為理想變壓器。變壓器的原副線圈匝數(shù)之比為（）DD電源適配器電源適配器ACADAPTER輸入INPUT220V~50Hz輸出OUTPUT12.0V–3.0AA．11∶5 B．11∶12C．3∶55 D．55∶33．(2024松江二?！に摹さ?題)如圖，新能源汽車由地面供電裝置（發(fā)射線圈，連接家用電源）將電能傳送至轎車底部感應裝置（接收線圈，連接充電電池），對車載電池進行充電。則（）AA車身底部感應裝置車身底部感應裝置地面供電裝置A．增大發(fā)射線圈與接收線圈的間距，接收線圈中感應電流的頻率不變B．發(fā)射線圈和接收線圈的磁通量變化率相等C．為了保護接收線圈不受損壞，可在接收線圈下再加裝一個金屬護板D．增大發(fā)射線圈與接收線圈的間距，發(fā)射線圈與接收線圈兩端電壓之比不變4.(2024閔行二?！の濉さ?題)如圖（a），實際情況中常使用低壓交流電源和升壓變壓器給電磁炮供電。圖（b）為交流電源的原理示意圖，其結(jié)構(gòu)為一個匝數(shù)為N的線圈abcd在勻強磁場中繞OO'軸以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動2．（1）A （2）B （3）EQ\F(\R(2)n2．（1）A （2）B （3）EQ\F(\R(2)n2,n1)I0II導軌I炮彈n2n1交流電源圖（a）（1）關(guān)于圖（b）中的線圈，以下說法中錯誤的是（）A．線圈abcd此時恰垂直于中性面B．線圈abcd垂直于中性面時磁通量的變化率最大C．線圈abcd產(chǎn)生交流電的周期為EQ\F(2π,ω)（2）若通過導軌的電流正方向如圖（a），電流強度隨時間變化如圖（c）所示。炮彈所受安培力F（水平向右為正方向），隨時間變化情況為（）IOIIOIm?ImTt圖（c）FOFm?FmTtAFOFm?FmTtCFOFmTtB（3）理想變壓器的原線圈和副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，那么為了通過金屬炮彈電流強度有效值達到I0，交流電源的電流最大值需要調(diào)節(jié)到________。（忽略回路自感效應）二、填空題1．(2024普陀二?！に摹さ?4題(2))風電機組利用風能帶動風輪機葉片旋轉(zhuǎn)，再通過升速齒輪箱帶動發(fā)電機線圈高速轉(zhuǎn)動發(fā)電，為人們提供清潔能源14．（2）28600；14．（2）28600；圖a圖a圖brArBrU1I1I2I4U4發(fā)電機用戶n3>n4U3U2n1<n2I3r（2）風力發(fā)電的輸電原理如圖所示（變壓器均為理想變壓器）。若輸電線的總電阻為28Ω，降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=130∶1，副線圈的輸出電壓U4=220V、輸出功率為1430kW，那么降壓變壓器輸入電壓U3=______V，輸電線的焦耳熱功率P熱=______kW。2.(2024黃浦二模·一·第9題)（配對）新能源汽車的能量回收系統(tǒng)，其工作原理為司機踩下驅(qū)SSCE21abcd踩下驅(qū)動踏板踩下驅(qū)動踏板踩下剎車S接通1S接通2導線框相當發(fā)電機導線框相當電動機對電容器充電3.(2024黃浦二?！ざさ?題)均視為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=1∶8。充電樁“慢充”時的額定功率為7kW，額定電壓為U4=220V，頻率為50Hz2．（1）2002．（1）200EQ\R(2)sin100πt（2分） （2）31.8（2分）（3）5.65或5.66或5.67（2分） （4）7.06或7.07或7.08（2分）UU3U2U1U4配電設(shè)備充電樁n2n1n3n4I4r升壓變壓器降壓變壓器動力電池（1）t=0時刻，充電樁的電壓U4=0，則交流電壓U4隨時間t變化的方程為U4=___________V。（2）“慢充”時，充電樁電流I4的有效值為___________A。（保留3位有效數(shù)字）（3）降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n3∶n4=9∶1，輸電線的總電阻r為___________Ω。（保留3位有效數(shù)字）（4）配電設(shè)施的輸出功率為_________kW。（保留3位有效數(shù)字）4.(2024靜安二模·五·第1題)如圖所示，位于磁場中的甲、乙兩個矩形金屬線框可繞各自的軸轉(zhuǎn)動，兩根導線將兩個線框按如圖方式連接，現(xiàn)用外力使甲線框順時針方向勻速轉(zhuǎn)動1．（1）A 1．（1）A （2）B （3）100；EQ\F(\R(2),100π)（1）某時刻甲、乙線框恰處于如圖所示位置，若此時乙線框的ab邊受到的安培力為F，則（）A．乙相當于電動機，F(xiàn)向下 B．乙相當于發(fā)電機，F(xiàn)向下C．乙相當于電動機，F(xiàn)向上 D．乙相當于發(fā)電機，F(xiàn)向上（2）如圖所示，虛線是甲線框轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的正弦交流電圖像，實線是另一交流電的圖像，它們的周期T和最大值Um相同，則實線所對應的交流電的有效值U滿足（）uuOUm?UmEQ\F(T,2)TtA．U=EQ\F(\R(2),2)Um B．U<EQ\F(\R(2),2)Um C．U>EQ\F(\R(2),2)Um（3）如圖所示，若甲線框的匝數(shù)為100匝，所處的磁場可視為勻強磁場，甲線框以50轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速在磁場中旋轉(zhuǎn)，其產(chǎn)生的交流電通過一匝數(shù)比為n1∶n2=10∶1的理想變壓器給電阻R供電，若電壓表的示數(shù)為10V，則變壓器原線圈兩端電壓的有效值為__________V，穿過甲線框平面的最大磁通量為_________QUOTEWb。甲甲NSVRn1n2三、計算題1.(2024金山二?！に摹さ?題)電動打夯機可以用來平整地面。如圖為某小型電動打夯機的結(jié)構(gòu)示意圖，質(zhì)量為m的擺錘通過輕桿與總質(zhì)量為M的底座(含電動機)上的轉(zhuǎn)軸相連。電動機通過皮帶傳動，使擺錘繞轉(zhuǎn)軸O在豎直面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動半徑為R。mmOM（計算）電動機是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。為了減少發(fā)電廠輸出的電能在電路上的電能損耗，需要高壓輸電。若甲乙兩地原來用500kV超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P，在保持輸電功率和輸電線電阻均不變的條件下，改用1000kV特高壓輸電，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)槎嗌佥斔碗姽β蔖輸=輸送電功率P輸=UI不變，則特高壓輸電電流與超高壓輸電電流之比為I特∶I超=U超∶U特=1∶2，輸電線上損耗的電功率P=I2R，其中R不變，則特高壓輸電與超高壓輸電損耗功率之比為P特∶P超=I特2∶I超2，因此，輸電線上損耗的電功率變?yōu)镻特=eq\f(1,4)P2．(2024松江二?！に摹さ?題)如圖發(fā)電機模型，一邊長為L的單匝正方形線圈，在磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度ω繞OO?軸勻速轉(zhuǎn)動。通過理想變壓器與負載電阻為R相連，不計其它電阻，變壓器左右線圈匝數(shù)之比為k，則4．（1）B，BL4．（1）B，BL2ω（2）e=BL2ωcosωt（3）P=EQ\F(B2L4ω2,2Rk2)（3）電動勢的有效值為E=電阻R的電壓為U電阻R的功率為P=EQ\F(U2,R)=EQ\F(B2L4ω2,2Rk2)（1）當線圈平面與磁場_____（選涂：A．垂直 B．平行）時，線圈中的電動勢最大，最大值為_____；（2）從圖示位置開始計時，線圈中的電動勢e隨時間變化的關(guān)系式為______；（3）（計算）線圈轉(zhuǎn)動過程中電阻R的功率。OOO?ωRB四、綜合題一.(2024青浦二?！ちご帕黧w發(fā)電)磁流體發(fā)電是一種新型的高效發(fā)電方式，當?shù)入x子體橫切穿過磁場時，能產(chǎn)生電，在等離子體流經(jīng)的通道上安裝電極并和外部負載連接時，則可發(fā)電1．發(fā)電機，電動機21．發(fā)電機，電動機2．B3．（1）低，Bdv（2）U=EQ\F(BRLdvh,RLh+ρd)（3）q=CBvd（2）穩(wěn)定后，據(jù)閉合電路歐姆定律可得E=I(R+r)，U=IR，據(jù)電阻定律可得r=ρEQ\F(d,Lh)，聯(lián)立解得 U=EQ\F(BRLdvh,RLh+ρd)（3）開關(guān)斷開，電容器兩端的電壓等于電動勢，故電容器所帶的電荷量為q=CE=CBvd2023學年青浦二模61．發(fā)電機和電動機中，_____________是將機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，_____________是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置（兩空均選填“發(fā)電機”或“電動機”）。2．磁流體發(fā)電機原理如圖所示，將一束等離子體（含有帶正電和帶負電的微粒）以一定速度垂直于磁場方向連續(xù)射入勻強磁場中，等離子體穩(wěn)定時在兩極板間均勻分布，忽略邊緣效應及離子的重力，則下列說法正確的是（）A．帶電微粒進入磁場后不受力的作用B．帶電微粒在磁場中受力可用左手定則判斷C．若只增大兩極板間的距離，發(fā)電機的電動勢不變D．A極板相當于發(fā)電機電源的負極3．（如圖所示是磁流體發(fā)電機的裝置，A、B組成一對長為L、寬為h的平行電極，兩板間距為d，內(nèi)有磁感應強度為B的勻強磁場。發(fā)電通道內(nèi)有電阻率為ρ的高溫等離子持續(xù)垂直噴入磁場，每個離子的速度為v，負載電阻的阻值為R，電離氣體沿導管高速向右流動，運動的電離氣體受到磁場作用，產(chǎn)生了電動勢，電離氣體以不變的流速v通過發(fā)電通道。電容器的電容為C，不計電離氣體所受的摩擦阻力。根據(jù)提供的信息完成下列問題。（1）A板的電勢比B板_______（“高”或“低”），發(fā)電機的電動勢E=___________；（2）開關(guān)閉合，當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，求A、B兩端的電壓U；（3）開關(guān)斷開，求穩(wěn)定后電容器所帶的電荷量q。二.(2024楊浦二模·四·電磁波)我們生活在浩瀚的電磁波的海洋里，光也是一種電磁波。如圖所示為能產(chǎn)生無線電波的振蕩電路。振蕩電路的頻率f=EQ\F(1,2π\(zhòng)R(LC))，其中L為電感（單位：H），C為電容（單位：F1．A2．（1）B （2）D2023學年楊浦二模4）。1．A2．（1）B （2）D2023學年楊浦二模4SS12L電流傳感器1．下列用國際單位制的基本單位表示的關(guān)系式中正確的是（）A．1H=1kg·m2/(A2·s2) B．1H=1V·s/AC．1F=1A2·s2/(kg·m2) D．1F=1A·s/V2．（1）將圖中4幅圖排序，下列排序能正確反映一個完整的振蕩周期的是（）=1\*GB3=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④A．=4\*GB3④=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③ B．=2\*GB3②=3\*GB3③=1\*GB3①=4\*GB3④ C．=1\*GB3①=3\*GB3③=4\*GB3④=2\*GB3② D．=3\*GB3③=2\*GB3②=4\*GB3④=1\*GB3①（2）若電流傳感器在某段時間內(nèi)記錄的電流隨時間變化圖像如圖所示。由圖線可知（）tiOt1t2tiOt1t2t3t4B．在t3時刻振蕩電路中的電場能最大C．t1~t2時間內(nèi)電容器極板上的電荷量不斷減小D．t3~t4時間內(nèi)電感器的自感作用使回路中電流繼續(xù)保持原方向三.(2024長寧二?！に摹そ蛔冸娐?交變電流在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有著廣泛的應用。大型電站發(fā)電機組產(chǎn)生的交變電流通過輸電線向城市和農(nóng)村源源不斷地輸送著強大的電能1．熱，等效替代2．（1）逆 （2）2 （3）C1．熱，等效替代2．（1）逆 （2）2 （3）C3．F4．k>100，6.7×10?32023學年長寧二模41．交流電的有效值是根據(jù)電流的_______效應來規(guī)定的，體現(xiàn)了物理學中常用的_______的思想方法。2．如圖（甲）所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直磁場的軸線逆時針勻速轉(zhuǎn)動，線圈通過滑環(huán)電刷外接一只電阻為100Ω的燈泡。甲甲u/V乙0.0220?20Ot/sNS（1）線圈在如圖（甲）所示的位置，俯視看線圈，線圈中的電流方向為________時針。（2）燈泡上的電壓隨時間變化圖像如圖（乙）所示，則燈泡消耗的電功率為_______W。（3）根據(jù)如圖（乙）所示的圖像，可知：A．燈泡每秒內(nèi)電流方向改變50次B．t=0.01s時穿過線圈的磁通量為零C．t=0.01s時穿過線圈的磁通量的變化率為零3．遠距離輸電時通常采用高壓輸電．在輸送功率一定的情況下，當輸電電壓由110kV改為440kV時，輸電線路上損耗的功率變?yōu)樵瓉淼模ǎ〢．4 B．8 C．16 D．1/4 E．1/8 F．1/164．家用燃氣灶點火裝置的電路如圖（甲）所示，轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為如圖（乙）所示的正弦交流電，并接到理想變壓器的原線圈上．當兩點火針間電壓大于5000V時就會產(chǎn)生電火花進而點燃燃氣。點火針點火針TVES甲u/V50O?5012t/×10?2s轉(zhuǎn)換器乙（1）要點燃燃氣，變壓器副線圈與原線圈的匝數(shù)之比k需滿足條件：__________。（2）當k=200時，點火針每次放電的時間為_______s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。四.(2024虹口二?！ちぐl(fā)電機)從發(fā)電廠、變電站引出的輸電線，將電能輸送到鄉(xiāng)村、工廠和千家萬戶，為我們的美好生活做出了巨大貢獻，而發(fā)電機則是功不可沒1．（1）B（2）0.5，177.6（答40π1．（1）B（2）0.5，177.6（答40πEQ\R(2)同樣給分）2．OA在Δt的時間內(nèi)掃過面積ΔS=EQ\F(1,2)θl2=EQ\F(1,2)(ωΔt)l2回路磁通量增加了ΔΦ=B·ΔS=EQ\F(1,2)(ωΔt)Bl2根據(jù)法拉第電磁感應定律得：電動勢E=nEQ\F(ΔΦ,Δt)=1×EQ\F(ΔΦ,Δt)=EQ\F(1,2)Bωl23．（1）1200，36（2）1∶2502023學年虹口二模61．圖示為交流發(fā)電的裝置簡圖，邊長為L、匝數(shù)為N的正方形線框abcd，在勻強磁場中以恒定的角速度ω繞OO′軸沿圖示方向轉(zhuǎn)動。（1）從圖示位置開始計時，e、f兩點間電勢差Uef隨時間t的變化關(guān)系圖像為（）（2）已知線框邊長L=0.1m，匝數(shù)N=200，線框總電阻r=4Ω，負載電阻R=16Ω。穿過線框的磁通量按圖示規(guī)律變化，則磁感應強度B=______T；輸出電壓UR=_______V。2．（證明題）圖示為某直流發(fā)電機的簡化原理圖。以O(shè)點為圓心、半徑為l的圓弧形金屬導軌MN固定在紙面內(nèi)，長為l的導體棒OA可繞O點以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，磁感應強度為B的勻強磁場垂直紙面向里。請運用法拉第電磁感應定律，證明導體棒產(chǎn)生的感應電動勢E=EQ\F(1,2)Bωl2。3．某大型燃煤發(fā)電機組輸出的是正弦交流電，各種功率分配如下圖所示。遠距離輸電過程中的損耗均為輸電線熱損耗，變壓器視為理想變壓器，1MW=106W。（1）渦輪機損耗的功率P損=______MW，整個系統(tǒng)的效率η=_______%。（2）若遠距離輸電線的總電阻r線=25Ω，發(fā)電機的輸出電壓U=2000V，則升壓變壓器的匝數(shù)比為________________。五.(2024徐匯二?！に摹ぜ訜嵛矬w)電熱器、微波爐、電磁爐都可用來加熱物體，但原理各不相同1．（1）B，A（2）1．（1）B，A（2）11∶3（3）R=8.0Ω，IQ≈1.8A吹冷風時：理想變壓器輸入功率等于輸出到小風扇功率PC=P0=U0I0，可得I0=PC/U0=1A。對小風扇P0=PR+P出，其中PR=I02R，可得R=EQ\F(P0–P出,I02)=8.0Ω吹熱風時：小風扇及變壓器工作狀態(tài)與吹冷風時相同，增加的電功率全部消耗于電熱絲PQ=PH?PC=400W對電熱絲IQ=PQ/UQ=400W/220V≈1.8A。2．（1）I=I0sinEQ\b\bc(\F(2π,T)t)（2）PA∶PB=5∶4PA=EQ\f(W,t)=EQ\F(I02R\f(T,2)+(\f(I0,2))2R\f(T,2),T)=EQ\F(5,8)I02R，PB=I2R=(EQ\f(I0,\r(2)))2R=EQ\F(1,2)I02R故PA∶PB=5∶4。3．水分子，渦流，熱傳遞2023學年徐匯二模41．如圖所示為某科創(chuàng)小組設(shè)計的電吹風電路圖，a、b、c、d為四個固定觸點?？蓜拥纳刃谓饘儆|片P可同時接觸兩個觸點。觸片P處于不同位置時，電吹風可處于停機、吹熱風和吹冷風三種工作狀態(tài)。n1和n2分別是理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)。該電吹風的各項參數(shù)如表格所示。220220V交流電n1dPcban2電熱絲小風扇熱風時輸入功率460W冷風時輸入功率60W小風扇額定電壓60V正常工作時小風扇輸出功率52W（1）吹冷風時觸片P與_______兩點相接觸，吹熱風時觸片P與_______接觸。A．a(chǎn)b B．bc C．cd（2）變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2為_______。（3）（計算）求小風扇的內(nèi)阻R及吹熱風時通過電熱絲的電流IQ（保留2位有效數(shù)字）。2．一個可視為定值純電阻的電熱器，分別通以如圖（a）所示的方波交變電流和如圖（b）所示的正弦交變電流。（1）圖（b）所示電流隨時間變化的方程為________。（2）（計算）電熱器兩次通電的電功率之比PA∶PB。II/At/sI0T/2T?I0/2I/At/sT/2TI0?I0（a）（b）OO3．微波加熱的原理是由于食物中含有一定的__________，在微波電場的作用下會劇烈振蕩，從而使食物溫度升高。電磁爐加熱的原理是電磁爐內(nèi)的磁感線穿過鐵鍋后在鐵鍋鍋底處產(chǎn)生_________，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，進而通過________使食物溫度升高。六.(2024崇明二?！に摹ぜ彝ル娐?隨著電氣化的發(fā)展，電在逐步改變著人們的生活方式?，F(xiàn)代人生活已經(jīng)離不開電。為了保障家庭用電的安全，我們需要掌握基本的用電知識，確保自己的生命和財產(chǎn)安全13．A1413．A14．