2021届高考物理二轮复习四　电路和电磁感应

专题四电路和电磁感应

・大专题体系构建・

杆平动杆转动切割线框转

切割动切割厂［交流电的图象、变化规律］［4最大值I

右手定则:,增反减同E—*8尸3

楞次E=BlvE-nBSin

导体棒切来拒去留m

定律T有效值〕

割磁感线•增缩减扩［交流‘电路）-r交流电的“四值~卜

法拉第电磁感应定律誓（

化学电源1AJ-［瞬时值］

H变压罂和远距尚输电］L［平均值］

反应电动势大小判断］

［电磁感应上-感应电源一（电源一►电路~~［电阻定律）~［串联和并联］

I应用

~闭合电路直流电路

-1［直流电路｝

［图象问题］［电路问题］|动力*问题］［能量问题］欧姆定律动态分析

名兽舞功率、——|电功和电热］

1.注意导体有效焦耳定（T'------------------'

切割长度L找电源L两个模型：单克服安培力

2.找出关键位置,杆与双杆模型做功产生电

2.析电路

画出过程示意图2.运动分析.能，进而转

3.图象比较分析,3.用规律掌握终极状态化为焦耳热

求大同存小异

⑪I高考命题公式

命题要素组合方式高考题型

①选取一个模型

知识点与其中某选择题

②假定一种情境一项要索结合或

③经历一些过程填空题

多

知识组合实验

④设计一些障碍项

或

组方法组合

⑤穿插一些方法合

算

过程组合计

⑥渗透一些思维

①4种模型："导轨+单杆”模型、“导轨+双杆”模型、变压器

模型、远距离输电模型

②〃种情境：以家用电器为载体的电学知识考查，以科技或生活

为背景的电磁感应和输电问题，同时渗透科学态度与责任

③2个过程：动力学过程、能量转化过程

④4个障碍：动态分析过程、函数解析式求最值、动力学中收尾速

度、能量转化方向和量值关系

⑤八种方法：动态分析法、平均值法、图形图象法、函数解析法、

二级结论法、模型法、分析推理法等

⑥5种思维：抽象化思维、守恒思想、极限思想、转化思想、等

效思想

微专题一直流电路和交流电路的分析

三年十三卷考情命题规律+预测

三年考题考查内容⑴直流电路重点考查电路功

含容电路、欧率的计算、动态过程分析等；

I卷17T

姆定律变压器、交流电路部分由于与

2020

II卷19T远距离输电日常生活、生产紧密结合，常

m卷20T理想变压器以选择题的形式出现。

⑵本微专题内容在近几年高

考中命题较少，但不排除在

交变电流的2021年高考中考查的可能。

2018m卷16T

图象、有效值如果在2021年高考中考查本

微专题内容，可能以分值较小

的实验题形式考查。

高考考向1直流电路的分析

解题I必I备

1.直流电路的动态分析方法

⑴程序法：部分电路阻值变化一电路总电阻尺总变化一干路电流

（增大［增大

/变化一路端电压U变化-各分量变化，即K局LI-A总一1

［减小［减小

J减小J增大口分

，增大一“端［减小Vu分。

（2）串反并同法：所谓“串反”，即某一电阻阻值增大（减小）时，

与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小（增

大）。所谓“并同”，即某一电阻阻值增大（减小）时，与它并联或间接

并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大（减小）。

2.直流电路中的功率分析

(1)定值电阻的功率随其电压或电流的增大而增大。

(2)外电阻越接近电源的内阻，电源输出功率越大，等于内阻时电

源的输出功率最大。

(3)判断变化电阻的功率时，可以将其他电路等效到电源内部，当

变化电阻等于等效电阻时其功率最大，若不能等于则越接近越大。

题I型精研

命题角度1动态电路的分析

L(多选)(2020•湘赣皖十五校联考)用图示电路观察3个小灯泡

的亮度变化和两个电压表的示数变化情况，其中电源电动势为瓦内

阻为片如果灯L2因故障突然熄灭，电压表Vi示数变化的绝对值为

AL71,电压表V2示数变化的绝对值为AS,则以下说法中可能正确的

是()

A.Li变暗，L3变亮，\Ui>\U2

B.Li变暗，L3变亮，\Ui<\U2

C.Li变亮，L3变暗，AURAS

D.Li变亮，L3变暗，AUAAS

解析当L2为短路时，等效为L2电阻减小，故总电阻减小，总

电流增大，路端电压减小；由串反并同定律可知，L1变亮，L3变暗。

Ui示数减小，而S示数增大，Ui与S的总值减小，故有Ui减小量AUi

大于AS。当L2为断路时，等效为L2电阻增大，情况恰好反之，故A、

D两项正确。

答案AD

2.如图所示，电源电动势为瓦内阻为，，电路中的星、心分别

为总阻值一定的滑动变阻器，R）为定值电阻，尺为光敏电阻（其阻值

随光照强度增大而减小）。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好

处于静止状态，下列说法中正确的是（）

R。~I~c]_

用

A.只逐渐增大岛的光照强度，电阻Ro消耗的电功率变大，电阻

阳中有向上的电流

B.只调节电阻砥的滑动端Pi向上端移动，电源消耗的功率变大,

电阻或3中有向上的电流

C.只调节电阻电的滑动端P1向下端移动，电压表示数变大，带

电微粒向下运动

D.若断开开关S,电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动

解析只逐渐增大岛的光照强度，拈的阻值减小，总电阻减小，

总电流增大，电阻Ro消耗的电功率变大，电两端的电压变大，电容器

两端的电压增大，电容器充电，电容器所带电荷量变大，所以R中有

向上的电流，故A项正确；电路稳定时，电容器相当于断路，只调节

尺的滑动端尸2向上端移动时，对电路没有影响，故B项错误；只调

节R2的滑动端Pi向下端移动时，与电容器并联部分的电阻变大，所

以电容器两端的电压变大，电场力变大，带电微粒向上运动，故C项

错误；若断开开关S,电容器放电，电容器所带电荷量变小，电容器

两端电压变小，两极板间电场变小，带电微粒所受电场力减小，合力

向下，则带电微粒向下运动，故D项错误。

答案A

命题角度2直流电路的功率分析

3.（2020•河北省张家口市阶段性检测）在如图所示的电路中，电源

内阻不能忽略。当移动滑动变阻器滑片时，电流表示数变大，贝！1（）

A.滑片一定向左移动

B.电源的输出功率一定增大

C.当滑片滑到最左端时，电阻岛消耗的功率最大

D.电源的效率一定减小

解析假设滑动变阻器的滑片向左移动，变阻器接入电路的电阻

增大，并联部分电阻增大，外电路总电阻A增大，由闭合电路欧姆定

律得知，干路电流/减小，内电压减小，路端电压增大。电路中并联

部分的电压。外=旧一/(=+拈)增大，电阻电的电流增大，电流表的示

数〃=1一&变小。由题知电流表示数变大，所以滑动变阻器的滑片向

右移动，A项错误；总电阻减小，干路电流/增大，则电源的总功率

产总=ET增大，由于电源的内阻与外电阻的关系未知，不能判断电源

的输出功率如何变化，B项错误；当总电阻最小时，R消耗的功率最

大，故滑片在最右端时而不是最左端，C项错误；电源的效率〃=日

X100%,根据分析可知，路端电压U减小，电动势£不变，所以电

源的效率一定减小，D项正确。

答案D

高考考向2交变电流的产生和描述

解I题I必I备

1.交变电流“四值”的应用

(1)最大值：Em=nBS(of分析电容器的耐压值；

(2)瞬时值：E=EmSin。，(由中性面开始计时)，计算闪光电器的闪

光时间、线圈某时刻的受力情况；

(3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔

断电流；

(4)平均值：E=n^f计算通过电路横截面的电荷量。

2.有效值的计算

(1)正弦式交变电流：有效值是最大值的心；

(2)非正弦式交变电流：必须根据电流的热效应来求解。

题I型I精I研

命题角度1交变电流的产生和描述

4.图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的

电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈内阻为L0

外接灯泡的电阻为9.0。，贝(1()

o'

甲乙

A.电压表的示数为6V

B.在£=0.01s的时刻，穿过线圈磁通量为零

C.若线圈转速改为25r/s,则电动势有效值为3V

D.若线圈转速改为25r/s,则通过灯泡的电流为L2A

p6

解析电压表的示数是外电路交流电压有效值，口=1-尺=击

K^rr，十JL

X9V=5.4V,A项错误；1=0.01s时感应电动势为零，穿过线圈的磁

通量最大，B项错误；原来线圈的转速为〃=华=得=503,当线

LitLTZL

圈的转速改为2517s时，感应电动势的最大值为华V=3A/2V,有

效值为3V,通过灯泡的电流为0.3A,C项正确，D项错误。

答案c

命题角度2交变电流的“四值”

5.（2018•全国卷川）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产

生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生

的热量为。正。该电阻上电压的峰值为“°,周期为T,如图所示。则

解析根据题述，正弦交变电流的电压有效值为关，而方波交流

J72

电的有效值为根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=M，可知在

一个周期丁内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，。方：。正=

Mo:=2：1,D项正确。

答案D

6.（多选）如图甲所示，标有“220V40W”的灯泡和标有“20

HF360V”的电容器并联到交流电源上，V为理想交流电压表，交

流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关So下列判断正

确的是（）

甲乙

A.电容器会被击穿

B.交流电源的输出电压的有效值为220V

C.时刻，V的示数为零

D.时刻，通过灯泡的电流为零

解析由题图可知交流电压的最大值为22琬V=311V,小于电

容器的击穿电压，故电容器不会被击穿，故A项错误；由题图乙可知，

交流电压的有效值为卷回V=220V,故B项正确；交流电压表的示

数为有效值，则时刻，电压表的示数为220V,故C项错误；t

T

=不时刻，灯泡两端电压的瞬时值为0,通过灯泡的电流的瞬时值为0,

故D项正确。

答案BD

高考考向3变压器与远距离输电

解I题I必I备

1.理想变压器的基本关系式

(1)功率关系：尸入=产出。

(2)电压关系:77=^0

U2〃2

(3)电流关系：只有一个副线圈时，=詈。

12Hl

2.动态分析的两种情况

(1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电

功率等随匝数比的变化情况。

(2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功

率等随负载电阻的变化情况。

3.四点说明

(1)变压器不能改变直流电压。

(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的

频率。

(3)理想变压器本身不消耗能量。

(4)理想变压器基本关系中的口、S、11、&均为有效值。

4.输电线路功率损失的计算方法

(1)尸损=尸一尸'，尸为输送的功率，P'为用户所得功率。

(2)尸损=腾尺线,/线为输电线路上的电流,R线为输电线路的总电阻。

(3)产损=能，AU为在输电线路上损失的电压，R线为输电线路

总电阻。

(4)产损=AUJ线，AU为在输电线路上损失的电压，/线为输电线路

上的电流。

题I型精I研

命题角度1变压器

7.(变压器的原理)(多选)如图，理想变压器原、副线圈分别接有额

定电压相同的灯泡a和b,当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,

两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是()

A.原、副线圈匝数比为9：1

B.原、副线圈匝数比为1：9

C.此时a和b的电功率比为9：1

D.此时a和b的电功率比为1：9

解析因为两灯泡额定电压相同且均正常发光，且输入电压为灯

泡额定电压的10倍，所以理想变压器的输入、输出电压比为9：1,

由理想变压器变压规律可知，原、副线圈的匝数比为9：1,A项正确,

B项错误；由理想变压器变流规律可知，原、副线圈的电流比为1：9,

由电功率尸=。可知，a和b的电功率之比为1：9,C项错误，D项

正确。

答案AD

8.（变压器的动态分析）（2020届山西省临汾市模拟考试）理想变压

器的输入端、输出端所连接电路如图所示，图中交流电源的电动势e

=311sin（1007r0V,三只灯泡完全相同。当开关Si、S2均断开时，交流

电源的输出功率为理想变压器输出功率的3倍。下列各说法中正确的

是（）

A.理想变压器的匝数比为1：3

B.灯泡Li消耗的功率是灯泡L2消耗功率的4倍

C.断开开关Si,闭合开关S2时，灯泡Li两端的电压有效值为

110V

D.断开开关S2,闭合开关Si时，灯泡L2的亮度与C项情况下

相比较变暗

解析变压器的输出功率等于输入功率，电源的输出功率等于灯

泡Li的功率和变压器的输入功率之和，所以由已知条件知灯泡Li的

功率等于变压器输入功率的2倍，也就是灯泡Li的功率等于灯泡L2、

L3的功率之和的2倍，所以灯泡Li的功率是灯泡L2功率的4倍，则

变压器原线圈的电流是副线圈电流的2倍，由理想变压器电流与匝数

成反比，可得匝数比为1：2,故A项错误，B项正确；断开开关Si,

闭合开关S2时，由上面分析知1LI=2/L2,贝4ULI=2UL2,变压器的输

3H

入电压和输出电压关系为Uz=2Ui,而Uz=ULI,UIA4~U1V=

220V,所以ULI=176V,UL2=88V,故C项错误；断开开关S2,闭

合开关Si时，Ui=220V,则S=440V,所以UL2=220V,与C中

相比电压升高，灯泡变亮，故D项错误。

答案B

命题角度2远距离输电

9.（多选）（2020•河南省九师联盟质量检测）如图所示为远距离输电

原理图，图中的电压表、电流表均为理想电表，变压器为理想变压器,

发电机输出的电压恒定，若电压表V2示数减小，贝！1（）

A.电压表Vi示数减小

B.电流表Ai示数减小

C.电流表A2示数变大

D.发电机输出的功率变大

解析由于发电机输出电压不变，因此由变压器的变压比可知，

电压表Vi的示数不变，A项错误；由于电压表V2示数减小，可知降

压变压器原线圈两端的电压变小，因此输电线上损失的电压AU变大,

由/i=¥可知，输送电流增大，发电机的输出功率增大，D项正确；

电流表Ai的示数变大，B项错误；根据变流比可知，电流表A2的示

数增大，C项正确。

答案CD

课时巩固练（8）直流电路和交流电路的分析

一、单项选择题

1.如图所示，理想变压器初级线圈匝数小=1210匝，次级线圈

匝数肛=121匝，电压〃=311sinl007r，V,负载电阻尺=44。。不计电

表对电路的影响，下列说法正确的是（）

A.电流表读数为0.05A

B.电压表读数为311V

C.输入电压频率为100Hz

D.若增大R的电阻值，变压器输入功率增大

解析由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为311V,

311

所以原线圈的电压的有效值为5=亚V=220V,电压表的读数为

220V,根据变压器公式卷=之可得，S=臂=22V,则右侧线圈电

流为，2=黄=石A=0.5A,则根据公式秣=请，代入数值得/i=jj=

0.05A,故A项正确，B项错误；根据公式/=*,7=号，代入数据

得片50Hz,故C项错误；根据电功率公式尸=与可知，当U不变时,

电阻变大，电功率变小，故若增大R的电阻值，变压器输出功率减小,

又因为输入功率等于输出功率，所以变压器输入功率减小，故D项错

误。

答案A

2.(2020•云南省昆明市一中第五次检测)一矩形线圈在匀强磁场中

绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量0随时间［变化

的规律如图所示，线圈转动周期为T,线圈产生的电动势的最大值为

Em,贝！1()

A.在，=（时，磁场方向与线圈平面平行

B.在，=：时，线圈中的电动势为零

C.线圈中电动势的瞬时值^二旧皿^^竽

D.若线圈转速增大为原来的2倍，则线圈中电动势变为原来的4

倍

解析在£=（时，磁通量最大，磁场方向与线图平面垂直，A项

T

错误；在£=不时，磁通量的变化率最大，线圈中的电动势最大，B项

错误；线圈中电动势的瞬时值0=&13［关C项正确；由Em=NBS（o

知若线圈转速增大为原来的2倍，则线圈中电动势变为原来的2倍，

D项错误。

答案C

3.（2020・创智教育百校大联考）如图，理想变压器的原线圈接在输

出电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈的中间有一抽头将副线

圈分为匝数分别为小和处的两部分，抽头上接有定值电阻R。开关S

接通时电流表的示数分别为乙、石,则得为（）

解析设变压器原线圈两端的电压为轨、匝数为〃（），根据变压器

原理可知副线圈〃1、肛的电压分别为U1和S,C71=—t/o,U=—Uo

no2fin0

根据能量守恒得1iUo=萼，hUo=呼。整理得?=耳，C项正确。

KK12fl2

答案c

4.(2020•江西省吉安市教学质量检测)如图所示为节日彩灯供电电

路图，变压器为理想变压器，所有灯泡相同，在A、8两端接入电压

恒定的正弦交流电，若发现灯泡的灯光较暗，为使灯泡正常发光，需

要调节滑动电阻器电的滑片，下列调节及结果判断正确的是()

A.应将滑动变阻器电滑片向右移

B.调节后，变压器原线圈输入电压变小

C.调节后，电阻凡消耗的功率变小

D.调节后，滑动变阻器以两端的电压增大

解析设A、B两端输入的电压为U,原线圈中的电流为I,则U

=/凡+//(&+&),其中及为灯泡的总电阻，为使灯泡变亮，电流/

需要增大，&需要减小，滑片应向左移，A项错误；原线圈中电流增

大，品消耗的功率增大，其两端电压增大，变压器原线圈输入的电压

减小，B项正确，C项错误；副线圈两端的电压减小，灯泡两端的电

压增大，因此滑动变阻器电两端的电压减小，D项错误。

答案B

5.(2020•吉林省白城市四中网上模拟考试)如图，理想变压器的原

线圈与二极管一起接在〃=22啖sin507r，(V)交流电源上，副线圈接有

R=55C的电阻，原、副线圈匝数比为2：1。假设该二极管的正向电

阻为零，反向电阻为无穷大，电流表为理想电表。贝！1()

A.副线圈的输出功率为110W

B.原线圈的输入功率为110吸W

C.电流表的读数为1A

D.副线圈输出的电流方向不变

解析因为原线圈上接有理想二极管，原线圈只有半个周期有电

流，副线圈也只有半个周期有电流，Uim：U2m=ni：m,所以副线圈

察

则T

电压的最大值Sm=nogv,设副线圈电压的有效值为u2,

=考/弓，解得s=55gV,副线圈的输出功率？2=告=110W,

KZK

原线圈的输入功率P1=P2=UOW,故A项正确，B项错误；电流表

读数h=^=y[2A,故C项错误；因为原线圈上接有理想二极管，

原线圈中电流方向不变，原线圈中电流增大和减小时在副线圈中产生

的感应电流方向相反，副线圈输出的电流方向改变，故D项错误。

答案A

6.一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接

在。、力间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d

间作为副线圈。在。、b间输入电压为5的交变电流时，c、d间的输

出电压为S。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中（）

A.U2>Ui,S降低B.U2>Ui,S升高

C.S降低D.S升高

解析由变压器的变压公式务=会可知，由于原线圈匝数"1大于

U2〃2

副线圈匝数〃2,因此有U1>U2,当滑动触头从M点顺时针旋转到N

点的过程中，鹿2减小，因此5降低，C项正确。

答案C

7.（2020•湖北省武汉市部分学校质量监测）如图所示，理想变压器

的原线圈连接一个r=9Q的电阻，且原线圈匝数〃1可以通过滑动触

头?来调节，在副线圈两端连接了K=16。的电阻，副线圈匝数也

=1000匝。在原线圈上加一输出电压恒定的正弦交流电，下列说法正

确的是（）

A.若交流电的周期增大，则变压器的输出功率增大

B.若触头尸向上移动，则电阻A消耗的功率一定减小

C.若触头尸向下移动，则流过电阻厂的电流减小

D.当m=750匝时，电阻R消耗的功率最大

解析输出功率与电压和电阻有关，与周期无关，故A项错误；

设变压器原线圈两端的电压为Uit电流为h,副线圈两端的电压为

S,电流为4则有=又根据会，可得。尸骨/2,根

据州券T联立得必=后看和愉+4则R消耗的

功率为P=号,由数学知识可知当111=112^^=1000X1=750匝时尸

有最大值，故D项正确，B项错误；当触头?向下移动时，原线圈匝

数减小，由U=/i偿R+r）可知原线圈电流/将增大，所以流过电阻r

的电流增大，故C项错误。

答案D

8.（2020•山东省日照市校际联考）如图甲所示的充电电路中，R表

示电阻，E表示电源（忽略内阻）。通过改变电路中的元件参数对同一

电容器进行两次充电，对应的电荷量q随着时间t变化的曲线如图乙

中的°、办所示。曲线形状由。变化为儿是由于（）

A.电阻R变大B.电阻R减小

C.电源电动势£变大D.电源电动势£减小

解析两图线的渐近线相同,说明稳定时的电荷量相同，则电源

电动势相同，C、D两项均错误；电阻R增大，充电时间变长，则A

项正确，B项错误。

答案A

9.（2020•吉林省重点中学联考）如图所示的U-I图象中，甲为某电

池的路端电压与电流的关系图线，乙、丙为两种电子元件的U-I图

线，三个图线交于同一点，若电池的电动势不变，内阻变大，再将乙、

丙分别接在这个电池两端，乙、丙元件两端的电压分别为5、S,通

过两元件的电流分别为A、h,则下列关系正确的是（）

o

A.Ui>U2B.Zi>/2

UiUi

Uih>U2hD.—>—

C.hh

解析当电池的内阻增大后，电池的U-I图象变为虚线，如图

所示，显然UiVlh,h>Ii,A项错误，B项正确；两元件消耗的功率

分别为hUi、I2U2,不能确定两者大小关系，C项错误；由图象可以

rj

看出/］、方7分别为两条割线的斜率,显然象^D项错误。

12

答案B

10.如图所示，接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都

正常发光,那么,理想变压器的匝数比"1：H2：%为（)

A.1：1：1

B.3：2：1

C.6：2：1

D.2：2：1

解析灯泡正常发光，可得UA=UB=UC=UD,所以S=2S,

由理想变压器的电压关系得点=,£可得"2=2”。灯泡都正常发

光，则功率相等，MppA=pB=pc=pDo由尸=/2R得〃=/B=/C=/O,

即h=l2=ho由理想变压器的功率关系得Ui/i=U2/2+U3/3,即〃山

="212+"3/3,可得"1=加+〃3=2H3+"3=3%。所以小：H2：%=3:

2：1,B项正确。

答案B

11.如图甲所示，M为一电动机，当滑动变阻器的触头从一端滑

到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙

所示，已知电流表读数在0.2A以下时，电动机没有发生转动，不考

虑电表对电路的影响，以下判断不正确的是（）

A.电路中的电源电动势为3.9V

B.电动机的电阻为4。

C.此电路中，电动机的最大输出功率为0.9W

D.变阻器的最大阻值为32。

解析由图甲知，电压表V2测量路端电压，电流增大时，内电压

增大，路端电压减小，所以图乙中最上面的图线表示V2的电压与电流

的关系，此图线的斜率大小等于电源的内阻，为r=»）。=3Q;

当电流1=0.1A时，U=3.6V,则电源的电动势石=U+/r=3.6v+

0.1X3V=3.9V,故A项正确；由图可知，电动机的电阻小=叫普

£1=4Q,故B项正确；当/=0.3A时，t/=3.0V,电动机的输入功率

最大，最大输入功率为尸=U[=3X0.3W=0.9W,电动机的热功率为

PrM=Z2rM=0.32X4W=0.36W,则最大的输出功率为产出=0.9W-

0.36W=0.54W,故C项错误；当1=0.1A时，电路中电流最小，变

阻器的电阻为最大值，所以R=与一r一小=（■一3—4£2=32fl,故

D项正确。

答案C

二、多项选择题

12.理想变压器原线圈a匝数zii=200匝，副线圈b匝数〃2=100

匝，线圈。接在〃=44限011314£”）交流电源上，副线圈中“12V6

W”的灯泡恰好正常发光，电阻&=160,电压表V为理想电表，下

列推断正确的是（）

A.交变电流的频率为100Hz

B.副线圈磁通量的最大变化率为虐Wb/s

C.电压表V的示数为22V

D.品消耗的功率是1W

解析由表达式知交变电流的频率为片吃=Hz=50Hz,A项错

误；灯泡正常发光，故副线圈中电流为1=S=0.5A,故电压表示数为

t/2=12V+/&=20V,故根据知穿过铁芯的磁通量的最大

变化率为?=卓Wb/s,故B项正确，C项错误；根据电流与匝数成

反比，原线圈电流为0.25A,由题意可知：原线圈电压有效值为44V,

根据电压与匝数成正比得t/i=40V,Ri消耗的功率是尸=（44一

40）X0.25W=1W,故D项正确。

答案BD

13.（2020•河南省顶级名校联考）如图所示，手摇发电机产生正弦

交变电流，经理想变压器给灯泡L供电。当线圈以角速度。匀速转动

时，电压表的示数为Uo,灯泡L正常发光。已知发电机线圈的电阻为

r,灯泡L的额定电流为1,灯泡L正常发光时的电阻为R,若灯泡L

的电阻恒定且灯泡不会损坏，其他电阻不计，贝！1（）

A.线圈转到图示位置时，产生的感应电流为零

B.变压器原、副线圈的匝数比为件

C/0

/4p2

C.发电机线圈电阻的发热功率为傍r

D.若线圈的角速度变为2。，则灯泡L的亮度不变

解析线圈转到图示位置时，产生的感应电流为零，A项正确；

灯泡两端的电压U=IR,变压器原、副线圈的匝数比胃=*=（,解

得华="，，。=臂，所以?,=脐=等，B项错误，C项正确；由公

式Em=NBSa＞可知,当口增大一倍时，Em增大，其他条件不变时，

灯光的亮度增加，D项错误。

答案AC

14.如图所示为某兴趣小组设计的一种发电装置，在磁极和圆柱

状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角a均为表，磁场均沿半径方向；

矩形线圈点未在图中标出)的匝数为N,其边长be

=ad=2h线圈的总电阻为r,外接电阻为R;线圈以角速度“绕中

心轴匀速转动，儿边和ad边同时进、出磁场。在磁场中，加边和cd

边所经过处的磁感应强度大小均为3、方向始终与两边的运动方向垂

直。贝(1()

A.be边和ad边在磁场中运动时，线圈的感应电动势的大小为

NB12CO

B.be边和ad边在磁场中运动时，be边所受安培力的大小为

4N?B213co

R+r

C.通过R的电流有效值为岑簪

K-rr

D.通过区的电流有效值为鬻合

解析be、ad边的运动速度0=30,电动势Em=2，NB2lp=

Em

2NBgA项错误；根据欧姆定律得，电流人产后〉be边所受安

4N2B2l3(o4

培力为F=NBIH=—^r-,B项正确；因为两磁场的圆心角为十，

mR+r9

故一个周期内，通电时间1=/丁，由有效值定义知：I^R+r)^T=l\R

+r)T,解得/=处湾，C项错误，D项正确。

十r)

答案BD

15.某同学模拟“远距离输电”电路，将实验室提供的器材连接

成了如图所示电路。A、3为理想变压器，灯Li、Lz相同且阻值不变,

输电线路等效电阻为R。现保持A的输入电压不变，当开关S断开时,

灯Li正常发光，贝!)()

B.仅闭合S,输电线路的发热功率变小

C.仅将滑片尸上移，Li变亮

D.仅将滑片产上移，输电线路的发热功率变小

解析闭合S,则消耗功率增大，3副线圈中电流增大，3原线

圈电流也增大，则R上损失的电压和功率增大，则3输入电压〃i=

〃42—减小，灯泡两端电压力2减小，故灯泡会变暗，A项正确，B

项错误；仅将滑片尸上移，A副线圈匝数减小，则输出电压减小，B

的输入电压减小，灯泡电压也减小，故Li变暗，消耗功率减小，流过

灯泡的电流减小，则3原线圈中电流减小，流过R的电流减小，输电

线路的发热功率变小，故C项错误，D项正确。

答案AD

微专题二电磁感应规律及综合应用

三年十三卷考情命题规律+预测

三年考题考查内容

法拉第电磁感应定

(1)本微专题是高考必考

I卷21T律、闭合电路欧姆定

点，而且考查呈现多样性，

律、安培力

考查频次比较高的知识点

电磁感应现象、物理

2020II卷14T有：楞次定律、法拉第电

学史

磁感应定律、以导体棒运

in卷14T楞次定律

动为背景的综合应用问

电磁感应规律的综

m卷24T题。综合问题既考查电磁

合应用

感应的知识，又考查数学

楞次定律、法拉第电

I卷20T知识运用，体现科学思维

磁感应定律

和科学探究的素养要求。

电磁感应中的动力

II卷21T(2)预计2021年高考命题会

2019学、图象问题

延续上述特点。另外，还

m卷i4T楞次定律

需要关注一个变化，在

“导轨+双杆”模

ni卷i6T2019后高考中出现了电磁

型、动量守恒

感应与动量守恒的综合应

法拉第电磁感应定

I卷17T用问题，近几年高考中第

律、电荷量计算

一次出现这样的组合，复

2018I卷19T楞次定律、安培定则

习中要给予重视。

电磁感应中的图象

II卷18T

问题

高考考向1楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用

解I题必I备

1.求感应电动势的两种方法

(1)E=〃比，用来计算感应电动势的平均值。

(2)E=Blv或E=^Bl2a),主要用来计算感应电动势的瞬时值。

2.判断感应电流方向的两种方法

(1)利用右手定则，即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况

进行判断。

(2)利用楞次定律，即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行

判断。

3.楞次定律中“阻碍”的四种表现形式

(1)阻碍磁通量的变化——“增反减同”。

(2)阻碍相对运动——“来拒去留”。

(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势—“增缩减扩”。

(4)阻碍电流的变化(自感现象)——“增反减同”。

题I型精I研

命题角度1感应电流方向的判断

1.(楞次定律)(2020•河南省顶级名校联考)如图所示，一闭合的金

属圆环从静止开始下落，穿过一竖直悬挂的条形磁铁，磁铁的N极向

上，在运动过程中，圆环的中心轴线始终与磁铁的中轴线保持重合，

则下列说法中正确的是()

A.对于金属圆环来说，在A3段磁通量向下

B.条形磁体的磁感线起于N极，终于S极，磁感线是不闭合的

C.自上向下看，在A3段感应电流沿顺时针方向

D.自上向下看，在段感应电流沿逆时针方向

解析在圆环还没有套上磁铁之前，圆环中磁通量方向向上，因

此A项错误；磁感线是闭合的，故B项错误；根据楞次定律，A3段

感应电流是顺时针方向，故C项正确，D项错误。

答案C

2.（楞次定律拓展应用）（2020•全国卷ni）如图，水平放置的圆柱

形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静

止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观

察到（）

A.拨至M端或N端，圆环都向左运动

B.拨至M端或N端，圆环都向右运动

C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动

D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动

解析无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈

中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿

过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产

生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪

种情况，圆环均向右运动，故选B。

答案B

3.（二次感应问题）（多选）（2020•浙江新突破考前模拟）在水平桌面

上，有一个矩形导线框"谈，导线框内有一个圆形金属环尸和一个圆

形区域的磁场，磁场方向以竖直向下为正，如图甲所示。圆形区域内

的磁场的磁感应强度B随时间，按图乙所示规律变化，不计产中电流

对矩形导线框中电流的影响。下列说法正确的是（）

B

A.在，i〜打时间内，尸有收缩趋势

B.在勿〜右时间内，尸有扩张趋势

C.在右〜打时间内，尸中有逆时针方向的感应电流

D.在白〜功时间内，尸中有逆时针方向的感应电流

解析在力〜办时间内，圆形区域内的磁感应强度的变化率逐渐

增大，则矩形导线框abed中的电流也逐渐增大，穿过圆环的磁通量增

大，可知产有收缩趋势，A项正确；在右〜右时间内，圆形区域内的

磁感应强度的变化率恒定不变，导线框中产生的感应电流也将保持不

变，穿过圆环的磁通量不变，P中无感应电流且没有扩张或收缩的趋

势，B、C两项错误；在右〜启时间内，沿负方向的磁场减弱，根据楞

次定律可判断出导线框中产生d-c-b-a方向的感应电流，且电流在

逐渐减小，故穿过圆环的磁通量减小，尸中有逆时针方向的感应电流,

D项正确。

答案AD

命题角度2感应电动势的计算

4.（法拉第电磁感应定律）（多选）（2020•曲靖市第一中学二模）如图

甲所示，一个匝数为〃的圆形线圈（图中只画了2匝），面积为S,线圈

的电阻为R,在线圈外接一个阻值为K的电阻和一个理想电压表，将

线圈放入垂直线圈平面指向纸内的磁场中，磁感应强度随时间变化规

律如图乙所示，下列说法正确的是（）

B

A.0〜介时间内产端电势高于。端电势

"⑶一%)S

B.0〜力时间内电压表的读数为

ti

C.九〜办时间内K上的电流为三普5

D.力〜打时间内尸端电势高于。端电势

解析由楞次定律可判断，0〜，1时间内尸端电势高于。端电势,

〜打时间内尸端电势低于。端电势，A项正确，D项错误；0〜人时

间内，线圈产生的感应电动势石=〃誓=八号邑5,电压表的示数等

于路端电压B项错误；，1〜打时间内，感应电动势

E二吟,根据闭合电路欧姆定律得，电