2026年高考物理二轮复习（上海）重难09 电磁感应的应用（重难专练）（原卷版）

重难09电磁感应的应用

.............................................................................................................................2

.............................................................................................................................2

一、自感和涡流....................................................................................................................................................2

二、交变电流........................................................................................................................................................3

三、变压器..........................................................................................................................................................4

四、LC振荡电路..................................................................................................................................................6

...........................................................................................................................7

...........................................................................................................................10

...........................................................................................................................15

一、自感和涡流

1．自感现象：由于通过线圈自身的电流发生变化时，线圈本身产生感应电动势，阻碍电流变化的现象。

当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；

当原来电流减小时，自感电动势与原来电流方向相同。

2．影响自感电动势的因素：电流变化率，线圈匝数、面积和长度，有无铁芯。

3.通电自感和断电自感的比较

通电自感断电自感

电路图

条件A1、A2同规格，R＝RL，L较大L很大(有铁芯)

在S闭合瞬间，A2立即亮起来，A1灯

现象在开关S断开时，A灯渐渐熄灭

逐渐变亮，最终一样亮

S断开后，通过L的电流反向通过灯A，A灯

由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅

不会立即熄灭。

速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了

原因若RL＜RA，IL＞IA，则A灯熄前要闪亮一下；

电流的增大，使流过A1灯的电流比流过

若RL≥RA，IL≤IA，则A灯逐渐熄灭，不再闪亮

A2灯的电流增加得慢

一下。

能量转化电能转化为磁场能磁场能转化为电能

4.涡流

(1)当导体中的电流随时间变化时，导体内部产生旋涡状电流，简称涡流。

(2)利用：①真空冶炼炉②电磁阻尼③电磁驱动

(3)防止：

①变压器的铁芯用平行于磁场的绝缘硅钢薄片

②电流反向的平行绕线

二、交变电流

1．正弦交流电的产生过程

下图是交流发电机的示意图，主要由永磁体、线圈、金属环、电刷组成。

2．正弦交流电的图象

(1)基本规律

规律

函数图象

物理量

电动势e＝Emsinωt

REm

电压u＝Umsinωt＝sinωt

R＋r

Em

电流i＝Imsinωt＝sinωt

R＋r

(2)两个特殊位置点

ΔΦ

①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．

Δt

ΔΦ

②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变．

Δt

3．正弦交流电的描述

2π1

(1)周期和频率：T＝，f＝.

ωT

(2)正弦交流电的瞬时值、峰值、有效值：

物理量物理含义相互关系

瞬时值交变电流某一时刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt

Em

峰值最大的瞬时值Em＝nBSωIm＝

R＋r

跟交变电流的热效应等效

EmUmIm

有效值E＝U＝I＝

的恒定电流的值222

※在电路计算中可按最大值或有效值代入欧姆定律计算，得到相应的最大值或有效值。

三、变压器

1．变压器原理：原副线圈之间的互感现象。示意图如下，：

2．理想变压器

UUU

(1)电压关系：123...

n1n2n3

电流关系：

(2)I1n1I2n2I3n3

功率关系：由于能量守恒，入出，即：

(3)P=PI1U1I2U2I3U3

(4)变压器的电压和电流关系既是有效值也是最大值之间的关系。

(5)变压器不改变交变电流的频率，即原副线圈中交变电流的频率不变。

3.理想变压器各物理量变化的决定因素

当理想变压器的原、副线圈的匝数不变时，如果变压器的负载发生变化，可依据下列原则：

输入电压决定输出电压

(1)U1U2

输出电流决定输入电流

(2)I2I1

输出功率决定输入功率，即用多少电能就输入多少电能。

(3)P2P1

4.变压器的两类动态电路分析

n

(1)原、副线圈匝数比1不变，分析原副线圈的电压、电流、电功率随负载电阻而变化的情况，

n2

进行动态分析的顺序是：

U1U2I2P2P1I1

(2)负载不变，上述物理量随原线圈、副线圈匝数比的变化而变化的情况：

一般情况下，认为原线圈输入电压U1和匝数n1不变，

当副线圈匝数n2增大时，副线圈两端电压U2增大，流过副线圈的电流I2增大，

变压器输出功率P2增大，则理想变压器的输入功率P1增大，流过原线圈的电流I1增大。

5．变压器原理的应用：远距离高压输电

输电示意图和原理图如下：

(1)功率关系：P1=P2，P3=P4，P2=P损+P3

(2)电压关系：U3=U2-U线

2

(3)由于P线=I2r线降低损耗的方法

①减小输电线电阻r

②减小输电电流I，所以常常采用高压输电。

四、LC振荡电路

由线圈L和电容器C组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。

①→放电→②→充电→③→放电→④→充电→⑤

甲电磁振荡过程

乙电流的周期性变化（以图甲中顺时针方向电流为正）

①②③④⑤

丙电容器极板上电荷量的周期性变化（q为图甲中上面极板的电荷量）

TT3T

时刻t0T

424

电荷量q最多0最多0最多

电压u最大0最大0最大

电场能E电最大0最大0最大

电场强度E最大0最大0最大

电流i0最大0最大0

磁场能E磁0最大0最大0

磁感应强度B0最大0最大0

（建议用时：20分钟）

1．线圈在电磁感应现象中扮演了重要的角色。如图所示，灯泡A1、A2的规格完全相同，线圈L的电阻不

计，下列说法中正确的是（）

A．当接通电路时，A1和A2始终一样亮

B．当断开电路时，A2立即熄灭、A1过一会才熄灭

C．当断开电路时，两灯都过一会才熄灭

D．当接通电路时，A2先达到最大亮度，A1后达到最大亮度，最后两灯一样亮

2．电磁感应应用之一为理想变压器，如图若原、副线圈的匝数比为2:1。a、b端接入一正弦式交流电源。

L1、L2为两只规格为“220V，22W”的灯泡，两电表为理想交流电表．当滑动变阻器的滑片P处于中间

位置时，两灯泡恰好都正常发光。则电流表示数为A，电压表示数为V，此时滑动变阻

器阻值为Ω。若在ab端输入如图所示的交流电u，其有效值为V，其表达式为V。

3．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生

的感应电动势随时间变化的图像分别如图乙中的曲线a、b所示。曲线a表示的电动势的频率为

Hz，曲线b表示的电动势的最大值为V。

（23-24高三上·上海宝山·期中）电磁感应的发现在科学上和技术上都具有划时代的意义，由此人们发明了

发电机、变压器等。

4．如图1为法拉第发现电磁感应现象的实验示意图。当电键闭合瞬间，通过灵敏电流计的电流方向

为（填“D到C”或“C到D”）。

5．如图2所示，匝数n100，边长l0.1m的正方形线框置于匀强磁场中，从图示位置开始计时，让线框

绕垂直磁场方向的轴匀速转动，通过线框的磁通量随时间变化的图像如图3所示。在t10.02s和t20.04s

时，线框中感应电流的方向（填“相同”或“相反”）；匀强磁场的磁感应强度为T；线框

中感应电动势的有效值为V；线框中感应电动势的瞬时值表达式为V。

6．LC电路在电容器充电过程中，电容器的电容，线圈中的磁场能。（选填“不变”、“增

加”或“减小”）。

（24-25高二下·上海黄浦·期中）1831年，法拉第通过多年的实验研究终于实现了“磁生电”的梦想，发现了

电磁感应定律，并且制造了第一台发电机。如今我们的生活早已离不开电，我们不仅需要发电，还需要将

电能输送到千家万户。

7．下列图像中属于交变电流的有哪些

8．如图甲，风力发电装置的风轮机带动内部匝数为N的矩形铜质线圈处在磁感应强度为B的水平匀强磁

场中，线圈面积为S，电阻不计，以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴OO′顺时针匀速转动产生交流电，

发电模型简化为图乙。线圈通过电刷E、F与外电路相连，电阻阻值为R。下列说法正确的是（）

A．线圈转动快慢不会影响感应电动势峰值的大小

B．当线圈转到图示位置时感应电流最大

C．线圈每转动一圈，流过电阻的电流方向改变两次

NBS

D．线圈转动过程中电流表的示数为

R

9．如图所示是发电厂给用户供电的示意图（图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表）。

（1）在远距离输电过程中，往往采用输电来降低输电线上的损耗，并利用所学知识解释降低损耗

的原因。。

（2）设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻，当

用电器增加时，相当于R变小。则在用电高峰时，下列说法正确的是()

A．电压表V1、V2的读数均不变，电压表V3、V4的读数均减小

B．电流表A1的读数不变，电流表A2、A3的读数均增大

C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变

D．输电线路损耗的功率增大

10．（计算）如图甲所示是一种振动发电装置的示意图。一个套在辐向永久磁铁槽中的半径为r0.20m、

匝数n50匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）。在线圈所在位置磁

0.10

感应强度的大小均为BT，线圈的电阻为R1.0，它的引出线接有R9.0的小电珠L。外力

12

推动线圈框架的P端，使线图沿轴线做简谐运动，便有电流通过小电珠。当线圈运动速度v随时间t变化

的规律如图丙所示时（摩擦等损耗不计）。求：

（1）电路中电流的最大值及电压表的示数；

（2）t=0.02s时线圈受到的磁场力F的大小；

（3）正常发电时小灯泡的功率；

（4）在不改变发电装置结构的条件下，要使小灯泡的功率提高，可采取什么办法？（至少说出一种方法）。

（建议用时：30分钟）

1．（多选）（24-25高二下·上海黄浦·期中）如图甲为小区进口处的智能道闸系统，其简化示意图如图乙，

车辆检测器内部的电容器与电感线圈构成LC振荡电路，振荡电流如图丙。在图丙中，下列说法正确的

（）

A．t1时刻电容器两端电压为最大值

B．t3~t4时间内，电容器上的电荷量增加

C．t3时刻，线圈中的自感电动势最大

D．t1~t2时间内，电场能转化为磁场能

2．（24-25高二下·上海黄浦·期中）如图所示为电动汽车无线充电示意图，若发射线圈的输入电压为

u2202sin(100t)V，匝数为500匝，接收线圈的匝数为1000匝，发射线圈输出功率为8.8kW。该装

置可看成理想变压器，该装置采用（选填“直流”或“交流”）电源也能为电动汽车充电，发射线

圈与接收线圈中交变电流的频率之比为，接收线圈输出电压的峰值为，接收线圈

输出电流的有效值为。

（23-24高三上·上海虹口·期中）电能的应用遍及于生产和生活的各个方面，为了获得和利用电能，人们制

造了发电机并通过传输线路将电能传输到工厂、学校、家庭…。

3．发电机是利用电磁感应原理将机械能转化为电能的装置；下列实验装置中与发电机原理相同的是（）

A．B．

C．D．

4．如图为两种不同的发电机结构示意图。图（a）为置于两个磁极间可绕水平轴转动的金属圆盘，其中心

与边缘各与一个电刷接触，通过手柄使圆盘转动时可在回路中产生电流：图（b）为位于两磁极间的导体

线圈，当其绕图中虚线轴转动时也能产生电流。

（1）说明这两种结构发电机共同的发电原理和输出电流特性。、

（2）若将图（a）中半径为R的圆盘整体位于方向与盘面垂直，磁感应强度大小为B的均匀磁场中，当圆

盘以恒定角速度ω旋转时，与其接触的两电刷间的电动势E=。

5．交流电技术使高压输电成为现实，家庭电路所使用的就是电压为220V，频率为50Hz的正弦交流电，其

电压随时间的变化规律如图所示。图中Um=V，Δt=t2-t1=s。该交变电压的表达式为。

6．变压器是远距离输电不可或缺的设备。

（1）变压器的基本结构如图所示，在理想变压器中铁芯的作用是；理想变压器的输入功率和输出功

率之比为。

（2）变压器的铁芯由相互绝缘的多层硅钢片叠加而成，并使硅钢片平面与磁感应强度的方向平行，这是为

了减小铁芯中产生的。

7．如图，发电机的输出功率P=100kW，电压U1=250V，经理想变压器升压后向用户输电，输电线总电阻

R=8Ω，在输电线上损失的功率P0=5kW，在用户端再利用理想变压器将电压降为U2=220V。求：

（1）输电线路中的电流I；

nn

（2）两个变压器的匝数比1=？3=？

n2n4

（23-24高三上·上海黄浦·阶段练习）水力发电一般是指利用位于高处的河流、湖泊，水流至低处使得水

轮机转动，水轮机再推动发电机发电。因水力发电厂所发出的电力电压较低，要输送给距离较远的用户，

就必须将电压经过变压器增高，再由空架输电线路输送到用户集中区的变电所，最后降低为适合家庭用户、

工厂用电设备的电压。

8．水力发电中所使用的发电机应用了（）

A．磁场对电流的作用原理B．电磁感应原理C．电流的热效应D．库仑定律

9．某小型水力发电站水流量为Q=5m3/s（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积），落差为

h=10m，已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3、重力加速度g=10m/s2。则单位时间内水的机械能为。

10．如图所示为该水力发电站发电之后远距离传输给用户的示意图。发电机（内阻不计）的输出电压为

U1=250V，输电线总电阻为r=4Ω，为了减小损耗采用了高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用

5

户处安装降压变压器，其中n3：n4=190：11，用户获得电压U4=220V，用户获得的功率P1=1.9×10W，若

不计变压器损失的能量，求：

（1）高压输电线中的电流强度I2；

（2）升压变压器原、副线圈的匝数比n1：n2；

11．根据第3题和第4题的条件，进一步计算该电站将水能转化为电能的效率η有多大？

（23-24高二下·上海虹口·期末）电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发

现，是电磁学领域中最伟大的成就之一，它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互

转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路。

12．下列现象属于电磁感应现象的是（）

A．电磁炮发射出膛

B．通电导线在磁场中受到力的作用

C．一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性

D．当交变电流通过变压器的原线圈，能使副线圈中产生感应电动势

13．关于电磁感应在生产、生活中的应用，下列说法正确的是（）

A．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼作用

B．真空冶炼炉的工作原理主要是电流的磁效应

C．变压器使用硅钢作为铁芯材料，原因是硅钢是铁磁性材料且电阻率较小

D．电磁炉可以用陶瓷材料的锅加热食物

14．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。实验过

程中两灯泡均未烧坏，下列说法正确的是（）

A．开关S由断开变为闭合时，A灯泡逐渐变亮

B．开关S由断开变为闭合时，B灯保持亮度不变

C．开关S由闭合变为断开时，A灯泡逐渐变暗

D．开关S由闭合变为断开时，B灯先变亮再逐渐变暗，直到熄灭

15．面积为S的单匝矩形线圈，放在磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕OO轴匀速转

动；从图示位置开始计时，则磁通量随时间的变化规律为；感应电动势的大小随时间变化的规

律为e。

（建议用时：40分钟）

（23-24高二下·上海·期中）电磁感应是重要的物理现象，是发电机、变压器等设备的设计原理，在生活

中应用广泛。

1．关于下列四幅插图的说法正确的是（）

A．甲图中当摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快

B．乙图中探测地雷的探测器通过长柄线圈中的电流是变化电流

C．丙图是通过电磁炉生成的电磁波对食物加热

D．丁图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁驱动的作用

2．如图所示，L是自感系数足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，A和B是两个参数相同的灯泡，若将

开关S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开开关S，则下列说法正确的是（）

A．开关S闭合时，灯泡A、B同时亮，最后一样亮

B．开关S闭合后，灯泡A、B同时亮，然后灯泡A逐渐熄灭，灯泡B逐渐变亮，最后熄灭

C．开关S断开瞬间，A、B都闪亮一下逐渐熄灭

D．开关S断开瞬间，灯泡A有向左的电流

3．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生

的感应电动势随时间变化的图像分别如图乙中的曲线a、b所示。t0时线圈位于（选填“中性面”

或“垂直中性面”），曲线a对应的线圈角速度为rad／s，曲线b表示的电动势的最大值为V。

4．如图所示，理想变压器原线圈串联电阻R1后接入u2202sin100tV，电压原、副线圈的匝数比

n1:n25:1，电阻R120、R210，当滑动变阻器接入电阻R340时，理想电流表A的示数为4A，

则（）

A．流过R1的电流为0.8A，频率为100Hz

B．R1两端的电压为20V，周期为0.02s

C．滑片P向上移动时，R1消耗的功率增大

D．滑片P向上移动时，R2消耗的功率减小

5．远距离输电使用高压输电。发电站一台发电机输出电功率150kW，输出电压500V，经发电站附近的升

压变压器升压后，通过总电阻为10Ω的输电线路将电能输送到远距离的用户附近的降压变压器，经降压

到220V后输给用户。已知输电线上损失的电功率为9kW，升、降压变压器均为理想变压器，则升压变

压器的原副线圈匝数比为，降压变压器的原副线圈匝数比为。

（2023高二下·上海长宁·期中）想象一个没有电灯、电机、电泵、电扇、冰箱或者电梯的世界。如果没

有微波，就没有收音机或电视。下次当你按下开关时，你应该想一想尼古拉·特斯拉。特斯拉比其他任何一

位发明家都更有资格说自己开创了电力时代。但在他去世70年后，在他的那些主要发明问世一个世纪后，

他的名字共不像托马斯·爱迪生，亚历山大·格雷厄姆·贝尔或莱特兄弟那样为人所熟知，特斯拉不安于现状

的大脑使他可以进一步超越这些在电力和机械方面的创新。他发明了一种“放大线圈”，它可以大幅度提高

电流的频率和电压。特斯拉发现这样的电流可以辐射出电磁波，他敏锐地意识到这些电磁波大有可为。今

天，“无线”已经是计算机网络世界中一个无处不在的术语。而特斯拉在100多年前就发现了这一原理。图

为特斯拉线圈。

6．从材料中可以看出，线圈在电磁感应现象中扮演了重要的角色。如图所示，灯泡A1，A2的规格完全相

同，线圈L的电阻不计，下列说法中正确的是（）

A．当接通电路时，A1和A2始终一样亮

B．当接通电路时，A2先达到最大亮度，A1后达到最大亮度，最后两灯一样亮

C．当断开电路时，A2立即熄灭、A1过一会才熄灭

D．当断开电路时，两灯都立即熄灭

7．我们可以做很多有趣的小实验来探究电磁感应现象的规律。如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁

体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气

阻力。下列选项正确的是（）

A．磁体做匀加速直线运动

B．磁体的机械能守恒

C．磁体动能的增加量小于重力势能的减少量

D．铝管对桌面的压力大于铝管和磁体的重力之和

8．如图所示，图甲是LC振荡电路中电流随时间的变化关系图线，若以图乙回路中顺时针方向为电流的正

方向，a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻，下列说法正确的是（）

3

A．图乙中的a是电场能最大的时刻，对应图甲中的T时刻

4

1

B．图乙中的b是电场能最大的时刻，此后的T内电流方向为负

4

1

C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，对应图甲中的T时刻

4

D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后电容器的下极板将充上正电荷

9．2021年12月9日下午，神舟十三号乘组航天员在中国空间站成功进行了“天宫课堂”第一课。航天员太

空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（）

A．麦克斯韦证实了电磁波的存在

B．电磁波可以在真空中传播

C．电磁波在各种介质中传播的速度都是3108