高中物理一轮复习课后习题-第十三章 阶段复习（五） 电磁感应和交变电流

阶段复习练（五）电磁感应和交变电流

（分值：100分）

一、单项选择题：每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

I.关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（）

A.雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备

B.铁路、民航等安检门使用红外线对行李内物品进行检测

C.医院里常用紫外线照射对病房和手术室进行消毒

D.y射线具有很强的穿透本领，可以用来治疗某些癌症

答案B

解析雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，A项正确，不符合题意；铁路、民航等安检口

使用X光对行李内物品进行检测，B项错误，符合题意；医院里常用紫外线照射对病房和手术室进行消毒，

C项正确，不符合题意；丫射线具有很强的穿透本领，能破坏生命物质，把这个特点应用在医学上，可以

摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症，D项正确，不符合题意。

2.电吉他的工作原理是在琴身上装有线圈，线圈附近被磁化的琴弦振动时，会使线圈中的磁通量发生变化，

从而产生感应电流，再经信号放大器放大后传到扬声器。其简化示意图如图所示。则当图中琴弦向右靠近

线圈时（）

线阍|扬声器

——自-rvl

A.穿过线圈的磁通量减小

B.线圈中不产生感应电流

C.琴弦受向左的安培力

D.线圈有扩张趋势

答案C

解析琴弦向右靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增大，线圈中产生感应电流，由“来拒去留”可知琴弦受

到向左的安培力，由“增缩减扩”可知线圈有收缩趋势，故A、B、D错误，C正确。

3.（2024・甘肃卷・6）工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。当线圈中通有交变电流时，下列说法

正确的是（）

A.金属中产生恒定感应电流

B.金属中产生交变感应电流

C.若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小

D.若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变

答案B

解析当线圈中通有交变电流时，感应电炉金属内的磁通量也不断随之变化，金属中产生交变感应电流，

A错误，B正确；

若线圈匝数增加，根据电磁感应定律署可知，感应电动势增大，则金属中感应电流变大，C、D错误。

4.(2024.广东卷.1)将阻值为50。的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。

下列说法正确的是()

A.该交流电的频率为100Hz

B.通过电阻电流的峰值为0.2A

C.电阻在1秒内消耗的电能为1J

D.电阻两端电压表达式为z/=10V2sin(1OOnr)V

答案D

解析由题图可知交流电的周期为0.02s,则频率为户：50Hz,故A错误；

根据题图可知电压的峰值为10V2V,

根据欧姆定律，电流的峰值小-勺-嚅20.2企A,故B错误；

电流的有效值为/二警02A

所以电阻在1秒内消耗的电能W=l2Rt=O.22X5OX1J=2J,故C错误；

根据题图可知电阻两端电压表达式为

M=(/msinM=UmSin(?)=10或sin(1OOnr)V,故D正确。

5.在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一周期电压按正弦

规律变化，后三分之二周期电压恒定。电阻A的阻值为12C,电表均为理想电表，下列判断正确的是

()

A.电压表的示数为6aV

R.该交变电流的电压有效值为4/^V

C.电门R一个周期内产生的热量为12J

D.电流表的示数为().5A

答案D

解析根据交变电流有效值的定义，有与解得U=6V,所以该交变电流的电压有

(一本R“X1+RX2=R^X3,

效值为电压表示数为、错误；由焦耳定律得错误；由闭合电路欧姆定律有

6V,6V,ABR,C

/=^=0.5A,D正确。

6.如图所示，圆心为。、半径为尸0.5m的金属圆形轨道固定在水平面内，长度为/=0.5ni的直导体棒OA

置于圆导轨上面，金属圆形轨道内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小B=1.6T,直导体棒。端

和圆轨道引出导线分别与电阻R、昭和电容器相连。导体棒在外力作用下绕O点以角速度s=2Orad/s顺时

针匀速转动。已知导体棒的电阻R)=0.5Q,RI=1.5Q,/?2=2Q,电容器的电容C=2X10^不计金属圆形

导轨电阻，下列说法中正确的是()

A.通过导体棒的电流为2.0A

B.M板带负电

C.外刀做功的功率为3.5W

D.电容器极板的带电荷量q=4.0XIO』c

答案D

解析由导体棒切割磁感线产生电动势可知淖尹4V,由闭合电路欧姆定律有/二事=1。A，故A

错误；由右手定则可以判断，导体棒中的电流方向为。到A,所以电容器M板带正电，故B错误；回路

消耗的总电功率尸=E/=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总功率，即P外=P=4.0

W,故C错误；由欧姆定律可知电容器两端的电压U=IR2=2.0V,所以电容器的带电荷量行CU=4.0X10-3

C,故D正确。

7.（2024•浙江6月选考・13）如图所示，边长为Im、电阻为0.04C的刚性正方形线框他〃放在匀强磁场中,

线框平面与磁场8垂直。若线框固定不动，磁感应强度以*01T/s均匀增大时，线框的发热功率为R

若磁感应强度恒为0.2T,线框以某一角速度绕其中心轴匀速转动时，线框的发热功率为2P,则，山边

所受最大的安培力为（）

A.-NBNC.lND.x/2N

2-T

答案C

解析磁场均匀增大时，产生的感应电动势为E二警S=0.1V

At

可得吟=0.25W

线框以某一角速度/绕其中心轴0。，匀速转动时电动势的最大值为Em=BSco

（㈣2

此时有2P=需一二0.5W

解得co=lrad/s

分析可知当线框平面与磁场方向平行时感应电流最大为，产等=5A

R

故4〃边所受最大的安培力为/安m=8/mL=lN

故选Co

二、多项选择题：每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对

的得6分，选对但小全的得3分，有选错的得。分。

8.（2023・海南卷1）如图是工厂利用.220企sin100加V的交流电给36V照明灯供电的电路，变压器原线圈

匝数为I100匝，下列说法正确的是（）

A.电源电压有效值为220aV

B.交变电流的周期为0.02s

C.副线圈匝数为180匝

D.副线圈匝数为240匝

答案BC

解析（/m=220V2V，则u有效=等220V,啰=100兀rad/s,由7/可知周期T=0.02s,原、副线圈匝数比

工二能，解得由=180匝，B、C正确，A、D错误。

n2Uq

9.边长为。的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于框架平直向里的匀强磁场中，现把金属框匀速拉出

磁场，如图所示，则选项图中电动势、外力、外力功率与位移的关系与这一过程相符合的是（）

答案BD

解析金属框切割磁感线的有效长度G2Ytan3（）。

则感应电动势E=BLv=B2.rtan30。•尸斗3次

则七与x成正比，故A错误，B正确；

金属框匀速运动，则尸外=尸安，电流为/=f

r?

可得F外二g42，当&R、廿一定，则”外0cx2

3A

故C错误；

外力的功率P外二产外尸富尸,可知P外，故D正确。

3R

10.（2022•全国甲卷20）如图，两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上，在导轨的左端接

入电容为C的电容器和阻值为R的电阻。质量为〃?、阻值也为R的导体棒MN静止于导轨上，与导轨垂直,

且接触良好，导轨电阻忽略不计，整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中。开始时，电容器所带的电荷

量为。，合上开关5后（）

A.通过导体棒MN电流的最大值为白

RC

B.导体棒MN向右先加速、后匀速运动

C.导体棒MN速度最大时所受的安培力也最大

D.电阻R上产生的焦耳热大于导体棒MN上产生的焦耳热

答案AD

解析开始时电容器两极板间的电压U号:,合上开关瞬间，通过导体棒的电流,随着电容器放电，

CAnC

通过电阻、导体棒的电流不断减小，所以在开关闭合瞬间，导体棒所受安培力最大，此时速度为零，A项

正确，C项错误；由于回路中有电阻与导体棒，最终电能完全转化为焦耳热，故导体棒最终必定静止，B

项错误；由于导体棒切割磁感线，产生感应电动势，所以通过导体棒的电流始终小于通过电阻的电流，由

焦耳定律可知，电阻R上产生的焦耳热大于导体棒MN上产生的焦耳热，D项正确。

三、非选择题：本题共4小题，共54分。

11.（12分）（2024.全国甲卷.23）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传

感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含

量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图⑶所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器

材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流ImA）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开

关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为1%、5%、10%、15%、20%）o

气体入口气体出口

传感器接线柱―~<

（1）（3分）将图（a）中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标;

（2）连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口；

（3）（3分）把滑动变阻器的滑片滑到端（填或””），闭合开关;

（4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使亳安表的示数为1mA,记录电压表的示数U；

(5)断开开关，更换气瓶，重狂步骤(3)和(4)；

(6)(6分)获得的氧气含量分别为1%、5%、10%和15%的数据已标在图(b)中；氧气含量为20%时电压表的

示数如图(c),该示数为V(结果保留2位小数)。

现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为1

mA,此时电压表的示数为1.50V,则此瓶气体的氧气含量为%(结果保留整数)。

答案⑴见解析图(3)〃(6)1.4017

解析(1)为了保持流过传感器的电流恒定，电阻型氧气传感器两端的电压调节范围较大，所以滑动变阻器

采用分压式接法，由于毫安表内阻可忽略，所以毫安表采用内接法，实物连接图如图所示

气体入口气体出口

(3)为了保护电路，闭合开关前，需要电阻型氧气传感器两端的电压为零，故滑动变阻器的滑片滑到。端；

(6)由题图(c)可知，电压表的分度值为0.1V,需要估读到分度值下一位，其读数为1.40V;

当气瓶的氧气含量为20%时，电压表的示数为1.40V,在题图⑶中描出该点，用平滑的曲线将各点连接起

来，如图所示

J：：：：:::：：：:::：：：：:：：：：::：：；：:：：：：

：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：

运

坦

隹

运运运运三::::::::::

05101520氧气含量(％)

可知电压表的示数为1.50V时，此瓶气体的氧气含量为17%o

12.（12分）如图所示，宽度为L的U形导轨，水平放置在磁感应强度大小为仄方向竖直向下的匀强磁场中,

左端连接一限值为A的电阻。一质量为〃八接入电路电阻为，•的导体棒劭置于导轨上。不计其他电阻、导

体棒与导轨间的摩擦，导体棒时与导轨始终垂直且接触良好。在水平向右的拉力作用下，导体棒时以速

度也）匀速向右运动。

■

cAXXXXjiX

^11f%!!

Txxxx；；x

h

（1）（4分）求通过导体棒外的电流大小/：

（2）（3分）求拉力做功的功率P；

⑶（5分）某时刻撤去拉力，经过一段时间导体棒仍停在导轨上，求在此过程中电阻R上产生的热量。。

答案⑴口⑶警

7R+r'R+r'，2（R+r）

解析（1）导体棒"以速度依匀速向右运动时产生的感应电动势大小为E=BLva

根据闭合电路欧姆定律可知通过导体棒ab的电流大小为/二口警

R+rR+r

（2）根据能量守恒定律可知拉力做功的功率等于回路消耗的电功率，即

2222

p=E=BLV0

R+rR+r

（3）从撤去拉力到导体棒时最终停止的过程，回路产生的总热量为。总=夕〃％2

由于通过导体棒附和电阻R的电流时刻相等，根据焦耳定律可知在此过程中电阻R上产生的热量为

R八_mv2R

0-R+r°总-2（R0+r）°

13.（14分）（2024・河北卷・14）如图，边长为"的正方形金属细框固定放置在绝缘水平面上，细框中心。处固

定一竖直细导体轴OO'。间距为〃与水平面成。角的平行导轨通过导线分别与细框及导体轴相连。导轨

和细框分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小均为及足够长的细导体棒OA在水

平面内绕。点以角速度。匀速转到，水平放置在导轨上的导体棒。始终静止。04棒在转动过程中，CD

棒在所受安培力达到最大和最小时均恰好能静止。已知CD棒在导轨间的电阻值为R,电路中其余部分的

电阻均不计，CO棒始终与导轨垂直，各部分始终接触良好，不计空气阻力，重力加速度大小为g。

（1）（8分）求C。棒所受安培力的最大值和最小值。

（2）（6分）锁定。A棒，推动C。棒下滑，撤去推力瞬间，C。棒的加速度大小为小所受安培力大小等于（1）

问中安培力的最大值，求C。棒与导轨间的动摩擦因数。

答案⑴*瞥⑵温刎。

解析（1）当。4运动到正方形细框对角线瞬间，切割的有效长度最大，Lz=&L,此时感应电流最大,CD

棒所受的安培力最大，

根据法拉第电磁感应定律得

Ez=BLmaFB啦L.浮=BL%

根据闭合电路欧姆定律得/max=*

故C。棒所受的安培力最大值

23

「.BLCO

=

<nwIxo/maxL—~

K

当04运动到与细框一边平行时瞬间，切割的有效长度最短，L^n=L,感应电流最小，C。棒受到的安培力

最小，

感应电动势最小为

Emin=^L,ninV-^-^~

根据闭合电路欧姆定律得/.„in=^

R

故CD棒所受的安培力最小值

Fmin=BlminL=^-

⑵当C7）棒爰到的安培力最小时根据平衡条件得"Lgsin〃7gCOS。-产min=0

当CZ）棒受到的安培力最大时根据平衡条件得

Fmax-加gsin0-[imgcos0=