专题13电磁感应定律的应用

专题13电磁感应定律的应用一、单选题1.(2024奉贤二模·四·第1题)如图甲，在电动汽车的充电桩中，变压器的原、副线圈匝数之比n1∶n2=1∶2。当原线圈接上图乙中的正弦交流电后，副线圈中的电流为100A。忽略原、副线圈和输电线的能量损耗，下列说法正确的是（）DDn1nn1n2U1U2甲380EQ\R(2)t/su/V−380EQ\R(2)0.020.04乙A．该充电桩的输出电压为380V B．该充电桩工作时原线圈可以通入直流电C．副线圈的瞬时电压峰值为380EQ\R(2)V D．原线圈的输入功率为76kW2.(2024浦东二模·二·第5题)B超机的电源配适器铭牌如图所示，其内部的变压器可视为理想变压器。变压器的原副线圈匝数之比为（）DD电源适配器电源适配器ACADAPTER输入INPUT220V~50Hz输出OUTPUT12.0V–3.0AA．11∶5 B．11∶12C．3∶55 D．55∶33．(2024松江二模·四·第2题)如图，新能源汽车由地面供电装置（发射线圈，连接家用电源）将电能传送至轿车底部感应装置（接收线圈，连接充电电池），对车载电池进行充电。则（）AA车身底部感应装置车身底部感应装置地面供电装置A．增大发射线圈与接收线圈的间距，接收线圈中感应电流的频率不变B．发射线圈和接收线圈的磁通量变化率相等C．为了保护接收线圈不受损坏，可在接收线圈下再加装一个金属护板D．增大发射线圈与接收线圈的间距，发射线圈与接收线圈两端电压之比不变4.(2024闵行二模·五·第2题)如图（a），实际情况中常使用低压交流电源和升压变压器给电磁炮供电。图（b）为交流电源的原理示意图，其结构为一个匝数为N的线圈abcd在匀强磁场中绕OO'轴以恒定角速度ω转动2．（1）A （2）B （3）EQ\F(\R(2)n2．（1）A （2）B （3）EQ\F(\R(2)n2,n1)I0II导轨I炮弹n2n1交流电源图（a）（1）关于图（b）中的线圈，以下说法中错误的是（）A．线圈abcd此时恰垂直于中性面B．线圈abcd垂直于中性面时磁通量的变化率最大C．线圈abcd产生交流电的周期为EQ\F(2π,ω)（2）若通过导轨的电流正方向如图（a），电流强度随时间变化如图（c）所示。炮弹所受安培力F（水平向右为正方向），随时间变化情况为（）IOIIOIm−ImTt图（c）FOFm−FmTtAFOFm−FmTtCFOFmTtB（3）理想变压器的原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，那么为了通过金属炮弹电流强度有效值达到I0，交流电源的电流最大值需要调节到________。（忽略回路自感效应）二、填空题1．(2024普陀二模·四·第14题(2))风电机组利用风能带动风轮机叶片旋转，再通过升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动发电，为人们提供清洁能源14．（2）28600；14．（2）28600；图a图a图brArBrU1I1I2I4U4发电机用户n3>n4U3U2n1<n2I3r（2）风力发电的输电原理如图所示（变压器均为理想变压器）。若输电线的总电阻为28Ω，降压变压器的匝数比n3∶n4=130∶1，副线圈的输出电压U4=220V、输出功率为1430kW，那么降压变压器输入电压U3=______V，输电线的焦耳热功率P热=______kW。2.(2024黄浦二模·一·第9题)（配对）新能源汽车的能量回收系统，其工作原理为司机踩下驱SSCE21abcd踩下驱动踏板踩下驱动踏板踩下刹车S接通1S接通2导线框相当发电机导线框相当电动机对电容器充电3.(2024黄浦二模·二·第2题)均视为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶8。充电桩“慢充”时的额定功率为7kW，额定电压为U4=220V，频率为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配电设备充电桩n2n1n3n4I4r升压变压器降压变压器动力电池（1）t=0时刻，充电桩的电压U4=0，则交流电压U4随时间t变化的方程为U4=___________V。（2）“慢充”时，充电桩电流I4的有效值为___________A。（保留3位有效数字）（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=9∶1，输电线的总电阻r为___________Ω。（保留3位有效数字）（4）配电设施的输出功率为_________kW。（保留3位有效数字）4.(2024静安二模·五·第1题)如图所示，位于磁场中的甲、乙两个矩形金属线框可绕各自的轴转动，两根导线将两个线框按如图方式连接，现用外力使甲线框顺时针方向匀速转动1．（1）A 1．（1）A （2）B （3）100；EQ\F(\R(2),100π)（1）某时刻甲、乙线框恰处于如图所示位置，若此时乙线框的ab边受到的安培力为F，则（）A．乙相当于电动机，F向下 B．乙相当于发电机，F向下C．乙相当于电动机，F向上 D．乙相当于发电机，F向上（2）如图所示，虚线是甲线框转动产生的正弦交流电图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值Um相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（）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）如图所示，若甲线框的匝数为100匝，所处的磁场可视为匀强磁场，甲线框以50转/秒的转速在磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n1∶n2=10∶1的理想变压器给电阻R供电，若电压表的示数为10V，则变压器原线圈两端电压的有效值为__________V，穿过甲线框平面的最大磁通量为_________QUOTEWb。甲甲NSVRn1n2三、计算题1.(2024金山二模·四·第3题)电动打夯机可以用来平整地面。如图为某小型电动打夯机的结构示意图，质量为m的摆锤通过轻杆与总质量为M的底座(含电动机)上的转轴相连。电动机通过皮带传动，使摆锤绕转轴O在竖直面内匀速转动，转动半径为R。mmOM（计算）电动机是将电能转化为机械能的装置。为了减少发电厂输出的电能在电路上的电能损耗，需要高压输电。若甲乙两地原来用500kV超高压输电，输电线上损耗的电功率为P，在保持输电功率和输电线电阻均不变的条件下，改用1000kV特高压输电，则输电线上损耗的电功率将变为多少输送电功率P输=输送电功率P输=UI不变，则特高压输电电流与超高压输电电流之比为I特∶I超=U超∶U特=1∶2，输电线上损耗的电功率P=I2R，其中R不变，则特高压输电与超高压输电损耗功率之比为P特∶P超=I特2∶I超2，因此，输电线上损耗的电功率变为P特=eq\f(1,4)P2．(2024松江二模·四·第4题)如图发电机模型，一边长为L的单匝正方形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕OOʹ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k，则4．（1）B，BL4．（1）B，BL2ω（2）e=BL2ωcosωt（3）P=EQ\F(B2L4ω2,2Rk2)（3）电动势的有效值为E=电阻R的电压为U电阻R的功率为P=EQ\F(U2,R)=EQ\F(B2L4ω2,2Rk2)（1）当线圈平面与磁场_____（选涂：A．垂直 B．平行）时，线圈中的电动势最大，最大值为_____；（2）从图示位置开始计时，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。OOOʹωRB四、综合题一.(2024青浦二模·六·磁流体发电)磁流体发电是一种新型的高效发电方式，当等离子体横切穿过磁场时，能产生电，在等离子体流经的通道上安装电极并和外部负载连接时，则可发电1．发电机，电动机21．发电机，电动机2．B3．（1）低，Bdv（2）U=EQ\F(BRLdvh,RLh+ρd)（3）q=CBvd（2）稳定后，据闭合电路欧姆定律可得E=I(R+r)，U=IR，据电阻定律可得r=ρEQ\F(d,Lh)，联立解得 U=EQ\F(BRLdvh,RLh+ρd)（3）开关断开，电容器两端的电压等于电动势，故电容器所带的电荷量为q=CE=CBvd2023学年青浦二模61．发电机和电动机中，_____________是将机械能转化为电能的装置，_____________是将电能转化为机械能的装置（两空均选填“发电机”或“电动机”）。2．磁流体发电机原理如图所示，将一束等离子体（含有带正电和带负电的微粒）以一定速度垂直于磁场方向连续射入匀强磁场中，等离子体稳定时在两极板间均匀分布，忽略边缘效应及离子的重力，则下列说法正确的是（）A．带电微粒进入磁场后不受力的作用B．带电微粒在磁场中受力可用左手定则判断C．若只增大两极板间的距离，发电机的电动势不变D．A极板相当于发电机电源的负极3．（如图所示是磁流体发电机的装置，A、B组成一对长为L、宽为h的平行电极，两板间距为d，内有磁感应强度为B的匀强磁场。发电通道内有电阻率为ρ的高温等离子持续垂直喷入磁场，每个离子的速度为v，负载电阻的阻值为R，电离气体沿导管高速向右流动，运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势，电离气体以不变的流速v通过发电通道。电容器的电容为C，不计电离气体所受的摩擦阻力。根据提供的信息完成下列问题。（1）A板的电势比B板_______（“高”或“低”），发电机的电动势E=___________；（2）开关闭合，当发电机稳定发电时，求A、B两端的电压U；（3）开关断开，求稳定后电容器所带的电荷量q。二.(2024杨浦二模·四·电磁波)我们生活在浩瀚的电磁波的海洋里，光也是一种电磁波。如图所示为能产生无线电波的振荡电路。振荡电路的频率f=EQ\F(1,2π\R(LC))，其中L为电感（单位：H），C为电容（单位：F1．A2．（1）B （2）D2023学年杨浦二模4）。1．A2．（1）B （2）D2023学年杨浦二模4SS12L电流传感器1．下列用国际单位制的基本单位表示的关系式中正确的是（）A．1H=1kg·m2/(A2·s2) B．1H=1V·s/AC．1F=1A2·s2/(kg·m2) D．1F=1A·s/V2．（1）将图中4幅图排序，下列排序能正确反映一个完整的振荡周期的是（）=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）若电流传感器在某段时间内记录的电流随时间变化图像如图所示。由图线可知（）tiOt1t2tiOt1t2t3t4B．在t3时刻振荡电路中的电场能最大C．t1~t2时间内电容器极板上的电荷量不断减小D．t3~t4时间内电感器的自感作用使回路中电流继续保持原方向三.(2024长宁二模·四·交变电路)交变电流在工农业生产和日常生活中有着广泛的应用。大型电站发电机组产生的交变电流通过输电线向城市和农村源源不断地输送着强大的电能1．热，等效替代2．（1）逆 （2）2 （3）C1．热，等效替代2．（1）逆 （2）2 （3）C3．F4．k>100，6.7×10−32023学年长宁二模41．交流电的有效值是根据电流的_______效应来规定的，体现了物理学中常用的_______的思想方法。2．如图（甲）所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴线逆时针匀速转动，线圈通过滑环电刷外接一只电阻为100Ω的灯泡。甲甲u/V乙0.0220−20Ot/sNS（1）线圈在如图（甲）所示的位置，俯视看线圈，线圈中的电流方向为________时针。（2）灯泡上的电压随时间变化图像如图（乙）所示，则灯泡消耗的电功率为_______W。（3）根据如图（乙）所示的图像，可知：A．灯泡每秒内电流方向改变50次B．t=0.01s时穿过线圈的磁通量为零C．t=0.01s时穿过线圈的磁通量的变化率为零3．远距离输电时通常采用高压输电．在输送功率一定的情况下，当输电电压由110kV改为440kV时，输电线路上损耗的功率变为原来的（）A．4 B．8 C．16 D．1/4 E．1/8 F．1/164．家用燃气灶点火装置的电路如图（甲）所示，转换器将直流电压转换为如图（乙）所示的正弦交流电，并接到理想变压器的原线圈上．当两点火针间电压大于5000V时就会产生电火花进而点燃燃气。点火针点火针TVES甲u/V50O−5012t/×10−2s转换器乙（1）要点燃燃气，变压器副线圈与原线圈的匝数之比k需满足条件：__________。（2）当k=200时，点火针每次放电的时间为_______s（结果保留两位有效数字）。四.(2024虹口二模·六·发电机)从发电厂、变电站引出的输电线，将电能输送到乡村、工厂和千家万户，为我们的美好生活做出了巨大贡献，而发电机则是功不可没1．（1）B（2）0.5，177.6（答40π1．（1）B（2）0.5，177.6（答40πEQ\R(2)同样给分）2．OA在Δt的时间内扫过面积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根据法拉第电磁感应定律得：电动势E=nEQ\F(ΔΦ,Δt)=1×EQ\F(ΔΦ,Δt)=EQ\F(1,2)Bωl23．（1）1200，36（2）1∶2502023学年虹口二模61．图示为交流发电的装置简图，边长为L、匝数为N的正方形线框abcd，在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕OO′轴沿图示方向转动。（1）从图示位置开始计时，e、f两点间电势差Uef随时间t的变化关系图像为（）（2）已知线框边长L=0.1m，匝数N=200，线框总电阻r=4Ω，负载电阻R=16Ω。穿过线框的磁通量按图示规律变化，则磁感应强度B=______T；输出电压UR=_______V。2．（证明题）图示为某直流发电机的简化原理图。以O点为圆心、半径为l的圆弧形金属导轨MN固定在纸面内，长为l的导体棒OA可绕O点以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B的匀强磁场垂直纸面向里。请运用法拉第电磁感应定律，证明导体棒产生的感应电动势E=EQ\F(1,2)Bωl2。3．某大型燃煤发电机组输出的是正弦交流电，各种功率分配如下图所示。远距离输电过程中的损耗均为输电线热损耗，变压器视为理想变压器，1MW=106W。（1）涡轮机损耗的功率P损=______MW，整个系统的效率η=_______%。（2）若远距离输电线的总电阻r线=25Ω，发电机的输出电压U=2000V，则升压变压器的匝数比为________________。五.(2024徐汇二模·四·加热物体)电热器、微波炉、电磁炉都可用来加热物体，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吹冷风时：理想变压器输入功率等于输出到小风扇功率PC=P0=U0I0，可得I0=PC/U0=1A。对小风扇P0=PR+P出，其中PR=I02R，可得R=EQ\F(P0–P出,I02)=8.0Ω吹热风时：小风扇及变压器工作状态与吹冷风时相同，增加的电功率全部消耗于电热丝PQ=PH−PC=400W对电热丝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，涡流，热传递2023学年徐汇二模41．如图所示为某科创小组设计的电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表格所示。220220V交流电n1dPcban2电热丝小风扇热风时输入功率460W冷风时输入功率60W小风扇额定电压60V正常工作时小风扇输出功率52W（1）吹冷风时触片P与_______两点相接触，吹热风时触片P与_______接触。A．ab B．bc C．cd（2）变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2为_______。（3）（计算）求小风扇的内阻R及吹热风时通过电热丝的电流IQ（保留2位有效数字）。2．一个可视为定值纯电阻的电热器，分别通以如图（a）所示的方波交变电流和如图（b）所示的正弦交变电流。（1）图（b）所示电流随时间变化的方程为________。（2）（计算）电热器两次通电的电功率之比PA∶PB。II/At/sI0T/2T−I0/2I/At/sT/2TI0−I0（a）（b）OO3．微波加热的原理是由于食物中含有一定的__________，在微波电场的作用下会剧烈振荡，从而使食物温度升高。电磁炉加热的原理是电磁炉内的磁感线穿过铁锅后在铁锅锅底处产生_________，电能转化为内能，进而通过________使食物温度升高。六.(2024崇明二模·四·家庭电路)随着电气化的发展，电在逐步改变着人们的生活方式。现代人生活已经离不开电。为了保障家庭用电的安全，我们需要掌握基本的用电知识，确保自己的生命和财产安全13．A1413．A14．