2025高考物理總復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)和交變電流

階段復(fù)習(xí)(五)電磁感應(yīng)和交變電流如圖甲所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌間距為0.5m，固定在傾角為37°的斜面上。導(dǎo)軌頂端連接一個(gè)阻值為1Ω的電阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小為1T的勻強(qiáng)磁場。質(zhì)量為0.5kg的金屬棒從AB處由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，其運(yùn)動過程中的v－t圖像如圖乙所示。金屬棒運(yùn)動過程中與導(dǎo)軌保持垂直且接觸良好，不計(jì)金屬棒和導(dǎo)軌的電阻，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。(1)求金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)；答案0.25由題圖乙可知，金屬棒進(jìn)入磁場前的加速度為a＝4m/s2受力分析如圖，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin37°－μmgcos37°＝ma解得μ＝0.25。(2)求金屬棒在磁場中能夠達(dá)到的最大速率；答案8m/s

金屬棒在磁場中達(dá)到最大速率時(shí)處于平衡狀態(tài)，設(shè)金屬棒最大速率為vm，金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BLvm由左手定則知安培力沿斜面向上，根據(jù)平衡條件有解得vm＝8m/s。(3)已知金屬棒從進(jìn)入磁場到速度達(dá)到5m/s時(shí)通過電阻的電荷量為1.3C，求此過程中電阻產(chǎn)生的焦耳熱。答案2.95J解得x＝2.6m，則h＝xsin37°＝2.6×0.6m＝1.56m解得Q＝2.95J。關(guān)鍵表述關(guān)鍵表述解讀金屬棒從AB處由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑金屬棒的初速度為零v－t圖像前4s時(shí)為傾斜直線，斜率可求金屬棒前4s做勻加速直線運(yùn)動，可以根據(jù)牛頓第二定律，求出動摩擦因數(shù)關(guān)鍵表述關(guān)鍵表述解讀兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌金屬棒的速率可以達(dá)到最大值，當(dāng)a＝0時(shí)金屬棒的速率達(dá)到最大值，由mgsin37°＝μmgcos37°＋

可以求出最大速率金屬棒從進(jìn)入磁場到速度達(dá)到5m/s時(shí)通過電阻的電荷量為1.3C由q＝

得出x，進(jìn)而由能量守恒定律得出Q階段復(fù)習(xí)練(五)1.(2023·海南卷·6)汽車測速利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，汽車可簡化為一個(gè)矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2，通上順時(shí)針(俯視)方向電流，當(dāng)汽車經(jīng)過線圈時(shí)A.線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向上B.汽車進(jìn)入線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdC.汽車離開線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdD.汽車進(jìn)入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同√123456789123456789根據(jù)安培定則可知，線圈1、2中的電流產(chǎn)生的磁場方向都是豎直向下的，A錯(cuò)誤；汽車進(jìn)入磁場時(shí)，穿過矩形線圈abcd的磁通量向下增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcb，離開時(shí)穿過矩形線圈的磁通量向下減小，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcd，B錯(cuò)誤，C正確；安培力的方向總是與汽車相對于磁場的運(yùn)動方向相反，D錯(cuò)誤。2.(2023·海南卷·11改編)如圖是工廠利用u＝

的交流電給36V照明燈供電的電路，變壓器原線圈匝數(shù)為1100匝，下列說法正確的是A.電源電壓有效值為B.交變電流的周期為0.02sC.交變電流的頻率為100πHzD.副線圈匝數(shù)為240匝√1234567891234567893.(2023·江蘇揚(yáng)州市三模)遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示，發(fā)電機(jī)的輸出功率為P，輸電線上損失的功率為P線，變壓器均為理想變壓器，下列關(guān)系式正確的是123456789√123456789發(fā)電機(jī)輸出的功率為P＝U1I1＝P線＋U4I4，故D正確。4.(2024·江蘇南京市第二十九中學(xué)摸底考)如圖所示，圓心為O、半徑為r＝0.5m的金屬圓形軌道固定在水平面內(nèi)，長度為r＝0.5m的直導(dǎo)體棒OA置于圓導(dǎo)軌上面，金屬圓形軌道內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝1.6T，直導(dǎo)體棒O端和圓軌道引出導(dǎo)線分別與電阻R1、R2和電容器相連。導(dǎo)體棒在外力作用下繞O點(diǎn)以角速度ω＝20rad/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動。已知導(dǎo)體棒的電阻R0＝0.5Ω，R1＝1.5Ω，R2＝2Ω，電容器的電容C＝2×103μF，不計(jì)金屬圓形導(dǎo)軌電阻，下列說法中正確的是A.通過導(dǎo)體棒的電流為2.0AB.M板帶負(fù)電C.外力做功的功率為3.5WD.電容器極板的帶電荷量q＝4.0×10－3C123456789√123456789由右手定則可以判斷，導(dǎo)體棒中的電流方向?yàn)镺到A，所以電容器M板帶正電，故B錯(cuò)誤；回路消耗的總電功率P＝EI＝4.0W，由能量守恒定律可知外力做功的功率等于回路消耗的總功率，即P外＝P＝4.0W，故C錯(cuò)誤；由歐姆定律可知電容器兩端的電壓

U＝IR2＝2.0V，所以電容器的帶電荷量q＝CU＝4.0×10－3C，故D正確。5.(2023·江蘇省基地第五次大聯(lián)考)如圖所示，條形磁鐵與螺線管在同一平面內(nèi)，條形磁鐵先后以勻速和加速由位置A運(yùn)動到位置C(兩次運(yùn)動的初速度相同)，則A.勻速運(yùn)動過程中，電流計(jì)的示數(shù)不變B.加速過程中電流計(jì)的示數(shù)比勻速過程的小C.加速和勻速過程通過電流計(jì)的電荷量相同D.加速和勻速過程螺線管所在回路產(chǎn)生的焦耳熱相同√123456789123456789在條形磁鐵從位置A運(yùn)動到位置C的過程中，穿過螺線管的磁感線的條數(shù)在增加，即磁通量在變大，也就是說磁鐵越靠近螺線管，螺線管的磁通量越大，因此，不管是勻速靠近還是加速靠近，磁通量的變化率都在增大，而相比于勻速靠近加速靠近的過程中磁通量的變化率更大，可知螺線管所在回路中的感應(yīng)電流逐漸增大，加速靠近比勻速靠近產(chǎn)生的感應(yīng)電流更大，電流計(jì)的示數(shù)更大，故A、B錯(cuò)誤；123456789根據(jù)

可知，不管是加速還是勻速，條形磁鐵從位置A運(yùn)動到位置C的過程中，穿過螺線管的磁通量的變化量大小相同，因此可知兩種方式通過電流計(jì)的電荷量相同，故C正確；123456789根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝

兩種運(yùn)動形式磁通量的變化量相同，但是時(shí)間不同，可得E加>E勻，而螺線管所在回路產(chǎn)生的焦耳熱實(shí)際為電場能轉(zhuǎn)化，因此有Q＝Eq，而加速運(yùn)動產(chǎn)生的電場能大于勻速運(yùn)動產(chǎn)生的電場能，因此可知加速運(yùn)動時(shí)螺線管所在回路產(chǎn)生的焦耳熱大于勻速運(yùn)動時(shí)螺線管所在回路產(chǎn)生的焦耳熱，故D錯(cuò)誤。6.(2023·江蘇省靖江中學(xué)期末)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室有一臺教學(xué)用發(fā)電機(jī)，輸出的交變電壓如圖甲所示，將其接在如圖乙所示的理想變壓器的a、b兩端，閉合開關(guān)S，四只相同燈泡均正常發(fā)光，下列說法中正確的是A.圖甲所示的交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為

u＝B.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶3C.小燈泡的額定電壓為9VD.若斷開開關(guān)S，燈泡L1變亮、L2變暗123456789√123456789123456789斷開開關(guān)S，負(fù)載電阻增大，副線圈電流減小，可知原線圈電流也減小，所以燈泡L1變暗；同時(shí)因?yàn)長1兩端電壓變小，可知原線圈兩端電壓增大，所以副線圈兩端電壓也增大，可得L2變亮，D錯(cuò)誤。7.如圖a所示，兩個(gè)環(huán)形導(dǎo)線圈平行放置。規(guī)定從上往下看順時(shí)針方向的電流為正值，上方導(dǎo)線圈中的電流i1隨時(shí)間t的變化情況如圖b所示，則下方導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i2隨時(shí)間t的變化情況為√123456789123456789由題圖乙可知，在0～t1時(shí)間內(nèi)，上方導(dǎo)線圈中的電流i1隨時(shí)間t逐漸增大，產(chǎn)生的磁場逐漸增強(qiáng)，穿過下方導(dǎo)線圈中的磁通量逐漸增大，由楞次定律可知，下方導(dǎo)線圈中的感應(yīng)電流i2方向從上往下看沿逆時(shí)針方向，是負(fù)值，且i1－t圖線斜率先變大后變小，則i2先變大再變?。辉趖1～t2時(shí)間內(nèi)，上方導(dǎo)線圈中的電流i1不變，產(chǎn)生的磁場不變化，下方導(dǎo)線圈中沒有感應(yīng)電流；123456789在t2～t3時(shí)間內(nèi)，上方導(dǎo)線圈中的電流i1隨時(shí)間t逐漸減小，產(chǎn)生的磁場逐漸減弱，穿過下方導(dǎo)線圈中的磁通量逐漸減小，由楞次定律可知，下方導(dǎo)線圈中的感應(yīng)電流i2方向從上往下看沿順時(shí)針方向，是正值，且i1－t圖線斜率絕對值先變大后變小，則i2先變大后變小，因此A、B、C錯(cuò)誤，D正確。8.游樂園中的過山車因能夠給游客帶來刺激的體驗(yàn)而大受歡迎。為了保證過山車的進(jìn)站安全，過山車安裝了磁力剎車裝置，將磁性很強(qiáng)的磁鐵安裝在軌道上，正方形導(dǎo)體框安裝在過山車底部。磁力剎車裝置的工作原理可簡化為如圖所示的模型：質(zhì)量m＝5kg、邊長L＝2m、電阻R＝1.8Ω的單匝導(dǎo)體框abcd沿著傾角為θ的光滑斜面由靜止開始下滑x0＝4.5m后，下邊框bc進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域時(shí)導(dǎo)體框開始減速，當(dāng)上邊框ad進(jìn)入磁場時(shí)，導(dǎo)體框剛好開始做勻速直線運(yùn)動。已知磁場的上、下邊界與導(dǎo)體框的上、下邊框平行，磁場的寬度也為L＝2m，磁場方向垂直斜面向下﹑磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝3T，sinθ＝0.4，取重力加速度大小g＝10m/s2，求：123456789(1)上邊框ad進(jìn)入磁場時(shí)，導(dǎo)體框的速度大小v；123456789答案1m/s123456789當(dāng)導(dǎo)體框的上邊框進(jìn)入磁場時(shí)，下邊框切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BLv導(dǎo)體框的下邊框在磁場中受到的安培力大小FA＝BIL導(dǎo)體框剛好做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)平衡條件有mgsinθ＝FA，解得v＝1m/s(2)下邊框bc剛進(jìn)入磁場時(shí)，導(dǎo)體框的加速度大小a0；123456789答案20m/s2123456789導(dǎo)體框沿斜面由靜止開始到下邊框進(jìn)入勻強(qiáng)磁場的過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有當(dāng)導(dǎo)體框的下邊框進(jìn)入磁場時(shí)，導(dǎo)體框的下邊框在磁場中受到的安培力大小FA0＝對導(dǎo)體框受力分析﹐根據(jù)牛頓第二定律有FA0－mgsinθ＝ma0，解得a0＝20m/s2(3)導(dǎo)體框從下邊框bc進(jìn)入磁場到上邊框ad進(jìn)入磁場所用的時(shí)間t。123456789答案0.75s123456789導(dǎo)體框從下邊框進(jìn)入磁場到上邊框進(jìn)入磁場的過程中，取沿斜面向下為正方向，根據(jù)動量定理有mgtsinθ－IF安＝mv－mv0，解得t＝0.75s9.(2023·江蘇揚(yáng)州市模擬)如圖所示，兩光滑平行長直導(dǎo)軌，間距為d，放置在水平面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直，兩質(zhì)量都為m、電阻都為r的導(dǎo)體棒L1、L2垂直放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，兩導(dǎo)體棒距離足夠遠(yuǎn)，L1靜止，L2以初速度v0向右運(yùn)動，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，忽略感生電流產(chǎn)生的磁場，從開始到最終穩(wěn)定的全過程中，求：(1)導(dǎo)體棒L1的最終速度和L1中產(chǎn)生的焦耳熱；