專題13電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用原卷版

專題13電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用一、單選題1.(2024奉賢二模·四·第1題)如圖甲，在電動(dòng)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(dāng)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（）n1nn1n2U1U2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(shí)原線圈可以通入直流電C．副線圈的瞬時(shí)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(jī)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（）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松江二模·四·第2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(yīng)裝置（接收線圈，連接充電電池），對(duì)車載電池進(jìn)行充電。則（）車身底部感應(yīng)裝置車身底部感應(yīng)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(yīng)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(hù)接收線圈不受損壞，可在接收線圈下再加裝一個(gè)金屬護(hù)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閔行二模·五·第2題)如圖（a），實(shí)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(gè)匝數(shù)為N的線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO'軸以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)。II導(dǎo)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(cuò)誤的是（）A．線圈abcd此時(shí)恰垂直于中性面B．線圈abcd垂直于中性面時(shí)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(dǎo)軌的電流正方向如圖（a），電流強(qiáng)度隨時(shí)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(shí)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(qiáng)度有效值達(dá)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(yīng)）二、填空題1．(2024普陀二模·四·第14題(2))風(fēng)電機(jī)組利用風(fēng)能帶動(dòng)風(fēng)輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)，再通過升速齒輪箱帶動(dòng)發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，為人們提供清潔能源。圖a圖a圖brArBrU1I1I2I4U4發(fā)電機(jī)用戶n3>n4U3U2n1<n2I3r（2）風(fēng)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?！ひ弧さ?題)（配對(duì)）新能源汽車的能量回收系統(tǒng)，其工作原理為司機(jī)踩下驅(qū)SSCE21abcd踩下驅(qū)動(dòng)踏板踩下驅(qū)動(dòng)踏板踩下剎車S接通1S接通2導(dǎo)線框相當(dāng)發(fā)電機(jī)導(dǎo)線框相當(dāng)電動(dòng)機(jī)對(duì)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(shí)的額定功率為7kW，額定電壓為U4=220V，頻率為50Hz。UU3U2U1U4配電設(shè)備充電樁n2n1n3n4I4r升壓變壓器降壓變壓器動(dòng)力電池（1）t=0時(shí)刻，充電樁的電壓U4=0，則交流電壓U4隨時(shí)間t變化的方程為U4=___________V。（2）“慢充”時(shí)，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(chǎng)中的甲、乙兩個(gè)矩形金屬線框可繞各自的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根導(dǎo)線將兩個(gè)線框按如圖方式連接，現(xiàn)用外力使甲線框順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）某時(shí)刻甲、乙線框恰處于如圖所示位置，若此時(shí)乙線框的ab邊受到的安培力為F，則（）A．乙相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)，F(xiàn)向下 B．乙相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，F(xiàn)向下C．乙相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)，F(xiàn)向上 D．乙相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，F(xiàn)向上（2）如圖所示，虛線是甲線框轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的正弦交流電圖像，實(shí)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(shí)線所對(duì)應(yīng)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(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，甲線框以50轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速在磁場(chǎng)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(jì)算題1.(2024金山二模·四·第3題)電動(dòng)打夯機(jī)可以用來平整地面。如圖為某小型電動(dòng)打夯機(jī)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(dòng)機(jī))上的轉(zhuǎn)軸相連。電動(dòng)機(jī)通過皮帶傳動(dòng)，使擺錘繞轉(zhuǎn)軸O在豎直面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為R。mmOM（計(jì)算）電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)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)槎嗌伲?．(2024松江二?！に摹さ?題)如圖發(fā)電機(jī)模型，一邊長為L的單匝正方形線圈，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω繞OO?軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。通過理想變壓器與負(fù)載電阻為R相連，不計(jì)其它電阻，變壓器左右線圈匝數(shù)之比為k，則：（1）當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)_____（選涂：A．垂直 B．平行）時(shí)，線圈中的電動(dòng)勢(shì)最大，最大值為_____；（2）從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈中的電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的關(guān)系式為______；（3）（計(jì)算）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)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(dāng)?shù)入x子體橫切穿過磁場(chǎng)時(shí)，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(fù)載連接時(shí)，則可發(fā)電。1．發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中，_____________是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，_____________是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置（兩空均選填“發(fā)電機(jī)”或“電動(dòng)機(jī)”）。2．磁流體發(fā)電機(jī)原理如圖所示，將一束等離子體（含有帶正電和帶負(fù)電的微粒）以一定速度垂直于磁場(chǎng)方向連續(xù)射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，等離子體穩(wěn)定時(shí)在兩極板間均勻分布，忽略邊緣效應(yīng)及離子的重力，則下列說法正確的是（）A．帶電微粒進(jìn)入磁場(chǎng)后不受力的作用B．帶電微粒在磁場(chǎng)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(jī)的電動(dòng)勢(shì)不變D．A極板相當(dāng)于發(fā)電機(jī)電源的負(fù)極3．（如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)的裝置，A、B組成一對(duì)長為L、寬為h的平行電極，兩板間距為d，內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。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(chǎng)，每個(gè)離子的速度為v，負(fù)載電阻的阻值為R，電離氣體沿導(dǎo)管高速向右流動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的電離氣體受到磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，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(jì)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(shì)比B板_______（“高”或“低”），發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E=___________；（2）開關(guān)閉合，當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，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?！に摹る姶挪?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：F）。SS12L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(gè)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(shí)間內(nèi)記錄的電流隨時(shí)間變化圖像如圖所示。由圖線可知（）tiOt1t2tiOt1t2t3t4B．在t3時(shí)刻振蕩電路中的電場(chǎng)能最大C．t1~t2時(shí)間內(nèi)電容器極板上的電荷量不斷減小D．t3~t4時(shí)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長寧二模·四·交變電路)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(yīng)用。大型電站發(fā)電機(jī)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(qiáng)大的電能。1．交流電的有效值是根據(jù)電流的_______效應(yīng)來規(guī)定的，體現(xiàn)了物理學(xué)中常用的_______的思想方法。2．如圖（甲）所示，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸線逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈通過滑環(huán)電刷外接一只電阻為100Ω的燈泡。甲甲u(yù)/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?yàn)開_______時(shí)針。（2）燈泡上的電壓隨時(shí)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(shí)穿過線圈的磁通量為零C．t=0.01s時(shí)穿過線圈的磁通量的變化率為零3．遠(yuǎn)距離輸電時(shí)通常采用高壓輸電．在輸送功率一定的情況下，當(dāng)輸電電壓由110kV改為440kV時(shí)，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?xì)庠铧c(diǎn)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(dāng)兩點(diǎn)火針間電壓大于5000V時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電火花進(jìn)而點(diǎn)燃燃?xì)?。點(diǎn)火針點(diǎn)火針TVES甲u(yù)/V50O?5012t/×10?2s轉(zhuǎn)換器乙（1）要點(diǎn)燃燃?xì)猓儔浩鞲本€圈與原線圈的匝數(shù)之比k需滿足條件：__________。（2）當(dāng)k=200時(shí)，點(diǎn)火針每次放電的時(shí)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(jī))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(xiàn)，而發(fā)電機(jī)則是功不可沒。1．圖示為交流發(fā)電的裝置簡(jiǎn)圖，邊長為L、匝數(shù)為N的正方形線框abcd，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度ω繞OO′軸沿圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）從圖示位置開始計(jì)時(shí)，e、f兩點(diǎn)間電勢(shì)差Uef隨時(shí)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(fù)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(yīng)強(qiáng)度B=______T；輸出電壓UR=_______V。2．（證明題）圖示為某直流發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)化原理圖。以O(shè)點(diǎn)為圓心、半徑為l的圓弧形金屬導(dǎo)軌MN固定在紙面內(nèi)，長為l的導(dǎo)體棒OA可繞O點(diǎn)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里。請(qǐng)運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律，證明導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=EQ\F(1,2)Bωl2。3．某大型燃煤發(fā)電機(jī)組輸出的是正弦交流電，各種功率分配如下圖所示。遠(yuǎn)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(jī)損耗的功率P損=______MW，整個(gè)系統(tǒng)的效率η=_______%。（2）若遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻r線=25Ω，發(fā)電機(jī)的輸出電壓U=2000V，則升壓變壓器的匝數(shù)比為________________。五.(2024徐匯二模·四·加熱物體)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．如圖所示為某科創(chuàng)小組設(shè)計(jì)的電吹風(fēng)電路圖，a、b、c、d為四個(gè)固定觸點(diǎn)。可動(dòng)的扇形金屬觸片P可同時(shí)接觸兩個(gè)觸點(diǎn)。觸片P處于不同位置時(shí)，電吹風(fēng)可處于停機(jī)、吹熱風(fēng)和吹冷風(fēng)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(fēng)的各項(xiàng)參數(shù)如表格所示。220220V交流電n1dPcban2電熱絲小風(fēng)扇熱風(fēng)時(shí)輸入功率460W冷風(fēng)時(shí)輸入功率60W小風(fēng)扇額定電壓60V正常工作時(shí)小風(fēng)扇輸出功率52W（1）吹冷風(fēng)時(shí)觸片P與_______兩點(diǎn)相接觸，吹熱風(fēng)時(shí)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(jì)算）求小風(fēng)扇的內(nèi)阻R及吹熱風(fēng)時(shí)通過電熱絲的電流IQ（保留2位有效數(shù)字）。2．一個(gè)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(shí)間變化的方程為________。（2）（計(jì)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(chǎng)的作用下會(huì)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(jìn)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(shí)，確保自