高三物理一轮试题（人教版）第十三章 阶段复习练（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。

1.（2025・山东烟台市校考）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（）

A.穿过线圈的磁通量减小

B.线圈中不产生感应电流

C.琴弦受向右的安培力

D.线圈有收缩趋势

2.风力发电将成为福建沿海实现“双碳”目标的重要途径之一。如图甲，风力发电装置呈现风车外形，风

吹向叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部匝数为N的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度/绕垂

直于磁场的水平转轴。0'顺时针匀速转动产生交流电，发电模型简化为图乙。已知N匝线圈产生的感应电

动势的最大值为Em。则（）

A.当线圈转到图示位置时产生的感应电流方向为AOC8A

B.当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零

C.当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大

D.穿过线圈的最大磁通量为国

O）

3.如图甲所示为演示自感现象的实验电路。实验时，先闭合开关S,电路达到稳定后，灯泡A和B处于正

常发光状态，在a时刻，将开关S断开，测量得到用时刻前后流过某一灯泡的电流/随时间，的变化关系

如图乙所示。电源内阻及电感线圈L的直流电阻可忽略不计。下列说法正确的是（）

A.闭合S,灯泡A和B都缓慢变亮

B.断开S至灯泡B完全熄灭的过程中，。点电势高于8点电势

C.图乙所示为灯泡B在S断开前后电流随时间的变化关系

D.由因乙可知两灯泡正常发光时，灯泡A的阻值大于灯泡B的阻位

4.（2025•山东省泰安第一中学月考）某位同学利用力敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如

图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘光滑重球，力敏电阻的阻值随所

受压力的增大而减小。小车向右做直线运动的过程中，电流表的示数随时间变化如图乙所示，下列判断正

确的是（）

A.在Of时间内小车的加速度逐渐变大

B.在八F时间内小乍做加速度减小的加速运动

C.在h~/2时间内小车做匀减速直线运动

D.在『2~13时间内小车一定做匀速直线运动

5.如图所示，一个半径为/的金属圆盘在匀强磁场B中以角速度/匀速转动（从左向右观察为顺时针方向）,

这样构成一个法拉第圆盘发电机。假设其电动势为E，等效内阻为八下列说法正确的是（）

A.圆盘发电机产生的是交流电

B.法拉第圆盘发电机的电动势为E=\B（o-l

C.电源的输出功率为咚畔

4（/?+r）2

D.流过电阻R的电流方向为ca

6.如图所示，一光滑轨道固定在架台上，轨道由倾斜和水平两段组成，倾斜段的上端连接一电阻R=0.5Q,

两轨道间距4=1m,水平部分两轨道间有一竖直向下、磁感应强度大小8=0.5T的匀强磁场。一质量为

〃1=0.5kg、长为电阻忽略不计的导体棒，从轨道上距水平面〃i=0.8m高处由静止释放，通过

磁场区域后从水平轨道末端水平飞出，落地点与水平轨道末端的水平距离X2=0.8m,水平轨道距水平地面

的高度饱=0.8m。通过计算可知（凯道电阻不计，g取lOm/s2,不计空气阻力）（）

A.导体棒进入磁场时■的速度为3m/s

B.导体棒整个运动过程中，电阻R上产生的热量为2J

C.磁场区域的长度汨为2m

D.整个过程通过电阻R的电荷量为3C

7.如图所示，初始时矩形线框A8CD垂直于匀强磁场放置，磁场位于OO,右侧，AO=OB=BC=OC若线

框以不同方式做角速度大小相同的匀速转动，以下哪个时刻线框受到的安培力最大（）

A\---~58

A.以AO边为轴转动30。时

B.以边为轴转动45。时

C.以为轴转动6（）。时

D.以。点为中心，在纸面内逆时针转动45。时

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，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8.（2025.山东济南市检测）如图所示为理想变压器与4个额定电压相同的灯泡连接的电路，M、N端连接一个

稳压交流电源。开关S闭合时Li、L2、L3、L4都正常发光，下列说法正确的是（）

A.变压器的原、副线圈的匝数比〃।：n2=\:2

B.灯泡L3、L4的额定电流一定相同

C.开关S断开后，灯泡L变暗

D.开关S断开后，流过灯泡LKL3仍能发光）的电流增大

9.20年来福建电网实现电网结构、电压等级、电力技术“三大跨越”。如图所示是远距离输电示意图，现

将输送电压S由220kV升级为1000kV高压，输送的总电功电变为原来的2倍，保持发电机输出电压S

及用户得到的电压5均不变，输电线的总电阻不变，变压器均为理想变压器，则（）

A=变为原来的整倍

“111

B.输电线上电流/2变为原来的H

C.输电线损失的功率变为原来的（2）2

D.降压变压器原、副线圈匝数比值变小

10.（2025•山东泰安市开学考）如图所示，匀强磁场I、II的磁场方向均沿水平方向垂直纸面向外，两磁场边

界水平，磁场宽度均为3磁场【下边界到磁场II上边界的距离为2.5L,磁场I的磁感应强度大小为瓦

边长为L、电阻为R的单匝正方形金属线框时〃位于垂直于磁场的竖直平面内，开始时仍边到磁场I上

边界距离为由静止释放金属线框，线框在向下运动的过程中始终在竖直面内，且时边始终水平，线

框分别匀速穿过磁场I、II。重力加速度大小为g,忽略空气阻力，则下列说法正确的是（）

tr

a'——।力

7"/?•••

•••••

n：：：：

A.线框经过磁场I产生的焦耳热等于经过磁场II产生的焦耳热

B.磁场II的磁感应强度大小为切

C.金属线框的质量为也誓

gR

D.线框经过磁场I、H产生的总焦耳热为空磬

三、非选择题：本题共4小题，共54分。

11.（10分）用光敏电阻和电磁继电器等器材设计一套自动光控照明电路，使得傍晚天变黑时，校园里的路灯

自动亮起；早晨天亮时，路灯自动熄灭。选用的光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图甲所示（照度反映光

的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx）。图乙所示为校园路灯自动控制的模拟电路图，用直流电路给

电磁铁供电作为控制电路，用220V交流电源给路灯供电。

（1）（2分）请用笔画线代替导线，正确连接继电器控制电路。

（2）（2分）当线圈中的电流大于或等干2mA时，继电器的衔铁将被吸合。为了实现根据光照情况控制路灯通

断，路灯应接在接线柱上。

A.A、BB.BB、CC.AC.C

（3）（2分）图中直流电源的电动势E=15V,内阻忽略不计，电磁铁线圈电阻为400Q,滑动变阻器有三种规

格可供选择:Ri（0~100Q）、R2（0~1750C）、&（0〜17500Q）,要求天色渐暗照度降低至15lx时点亮路灯,

滑动变阻器应选择（填“R”“R2”或“心”）。

（4）（2分）使用过程中发现天色比较暗了，路灯还未开启。为了使路灯亮得更及时，应适当地（填

“增大”或“减小”）滑动变阻器的电阻。

（5）（2分）小佳同学想利用乙图为自己家院子里的车库设计自动开门装置，当车灯照到光敏电阻上时，开门

电动机启动打开车库的门。开门电动机应连接在接线柱上。

A.A、BB.BB、CC.AC.C

12.（12分）用压缩空气推动一小型交流发电机发电。如图中所小，理想变压器原、副线圈曲数比为2：1,额

定电压为6V的小灯泡正常发光，发电机输出端的电流随时间变化图像如图乙，求：

（1）（5分）灯泡1分钟内消耗的电能；

（2）（7分）从灯泡上电流为零开始的半个周期内，通过灯泡的电荷量。

13.（14分）（2024•山东临沂市模拟）如图所示，倾角为夕=37。的足够长的平行金属导轨固定在水平面上，平行

导轨间的距离为L,两导体棒必、〃垂直于导轨放置，空间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强

度大小为&现给导体棒外一沿导轨平面向下的初速度w使其沿导轨向下运动，已知两导体棒质量均为

小，电阻均为A,两导体棒与导轨之间的动摩擦因数均为〃=0.75,导轨电阻忽略不计，从皿开始运动到

两棒相对静止的整个运动过程中两导体棒始终与导轨垂直且保持良好的接触，sin37。=06g取10m/s2o

（1）（4分）求两根导体棒最终的速度；

（2）（4分）整个过程中回路产生的焦耳热Q：

（3）（6分）若导体棒而运动之前，两根导体棒相距的距离为小,要保证运动过程中两根导体棒不相撞，氏最

小是多少？

14.（18分）（2025・湖北武汉市开学考）如图所示，两足够长平行金属直导轨的间距为L,固定在同一水平面内,

直导轨在左端M、P点分别与两条竖直固定的圆弧导轨相切。MP连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右

侧存在磁感应强度大小为8、方向竖直向下的匀强磁场。在水平导轨某处放置一边长为心由均匀金属丝

制成的单匝闭合正方形线框，左右两边分别记为氏co线框质量为机，总电阻为8R,初始时处于静止状

态。现让长度也为L、质量为2〃h阻值为R的导体棒a从圆弧导轨上离水平导轨高力处由静止释放，某时

刻导体棒a与线框发生碰撞，并且碰后瞬间线框的速度是导体棒a进入磁场瞬间速度的一碰撞过程中的机

械能扳失与碰前回路产生的总热量相等。已知重力加速度为g,忽略导轨的电阻、所有摩擦以及线框的可

能形变，且导体棒a和线框氏c边运动过程中始终与导轨垂直，导体棒和线框侧边与导轨始终接触良好。

求：

（1）（4分）导体棒a刚进入磁场时的速度大小vo:

（2）（5分）碰后瞬间导体棒a的速度大小V：

（3）（9分）从最初到稳定，导体棒a上产生的焦耳热&及最终导体棒a和线框b边的距离X。

答案精析

1.D［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、C错误，口正确。］

2.C［当线圈转到题图所示位置时，根据右手定则判断知产生的感应电流方向为ABCDA,A错误；当线圈

转到竖直位置时，感应电流的瞬时值为零，但电流表测量的是有效值，示数不为零，B错误；当线圈转到

题图所示位置时，线圈与中性面垂直，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，C正确；由Em=NBSco得，

穿过线圈的最大磁通量为6m=BS*,D错误。］

NO)

3.C［闭合S,B灯立刻变亮，由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增加，使得灯泡A缓慢变亮，选项A

错误；断开S后，原来通过B的电流立即消失，由于线圈产生的自感电动势阻碍电流的减小，则线圈上相

当于电源，与灯泡B和A重新组成回路，则通过B的电流由A到，，则从断开S至灯泡B完全熄灭的过程

中，〃点电势低于b点电势，S断开前后流过灯泡B的电流方向相反，即题图乙所示为灯泡B在S断开前

后电流随时间的变化关系，选项B错误，C正确；由题图乙可知由于S断开后通过B的电流大于S断开之

前通过B的电流，可知两灯泡正常发光时，灯泡A的阻值小于灯泡B的阻值，选项D错误。］

4.B［在Of时间内电流不变，则力敏电阻的阻值不变，所受的压力不变，加速度不变，故A错误；在

力72时间内，电流减小，则力敏电阻的阻值变大，所受的压力减小，则加速度减小，即小车做加速度减小

的加速运动，故B正确，C错误；在,2~/3时间内电流不变，与0~八时间内比较电流变小了，则力敏电阻的

阻值变大，所受的压力减小，加速度减小了，则小车不一定做匀速直线运动，故D错误。］

5.C［圆盘发电机产生的是直流电，故A错误；由法拉第电磁感应定律可得，法拉第圆盘发电机的电动势

为七=8历=扭心，电源的输出功率为，故B错误，C正确；根据右手定则，流

2R+r4(R+r)z

过电阻R的电流方向为力一R-C,故D错误。］

6.C［设导体棒进入磁场时的速度为v0,根据动能定理有〃吆小=$〃%2,解得％=4m/s，故A错误；导体

棒从水平轨道水平飞出做平抛运动，则水平方向有X2=w,竖直方向有〃2=会/，联立代入数据解得u=2

m/s,导体棒通过磁场区域过程中;根据能量守恒定律有Q="配02一%病，解得。=3J,见导体棒整个运

动过程中，电阻R上产生的热量为3J,故B错误；导体棒通过磁场区域过程中，根据动量定理有二/产

Bidt\=mvQ—mv,又有q=7『警=咚1,联立代入数据解得q=2C,片=2m,故C正确，D错误。］

RR

7.D［根据题意，设AO=OB=8C=OC=L,线框的电阻为R,线框转动的角速度为co,以A。边为轴转

动30。时，感应电动势为Ei=BL2L^sin30°=BL2co,且/产称，线框所受安培力为尸产必“学^；以

nn

8C边为轴转动45。时，穿过线框平面的磁通量不变，没有感应电流产生，则安培力为零；以。。为轴转动

60。时，感应电动势为E=BLLco^n60°=^BL2co,且心=今，线框所受安培力为F=BIL=^^；以O

22R222R

点为中心，在纸面内逆时针转动45。时，如图所示，

感应电动势为E=BV2L^=BL2CO,且/3=3，线框所受安培力为F尸Bh•立L=72B："，可知，以O

32RR

点为中心，在纸面内逆时针转动45。时，安培力最大。故选D。|

8.AD［开关S闭合后，设每个灯泡正常发光时的额定电压为V,则原线圈两端的电压为U尸U,副线圈

两端的电压为S=2U,根据答=也,解得小：〃2=1：2,A正确；灯泡L3、L的额定电压相同，功率不

一定相同，额定电流不一定相同，B错误；开关S闭合与断开前后，灯泡L两端的电压保持不变，灯泡Li

亮度不变，C错误；由于原线圈两端电压3不变，根据答=生，得副线圈两端的电压5也不变，开关S

断开后，副线圈两端的总电阻增大，由串联电路的分压规律知，L?两端的电压减小，L3两端的电压增大，

则通过灯泡L3的电流增大，D正确。］

9.ABC［由理想变压器基本关系知也=生，5不变，S变为原来的普倍，所以也变为原来的当倍，A正确；

兀1UI11九111

根据P送=5/2可知，因尸送变为原来的2倍，S变为原来的当倍，则输电线上电流/2变为原来的第B正

确;根据产损=/22”姣，可知产损变为原来的(£)2,C正确；总功率变大，损失的功率变小，则用户端功率

变大，因用户端电压不变，则变大，又/2变小，，2=/3,则言=自变大，D错误。］

10.AC［线框分别匀速穿过磁场I、II,则根据功能关系知线框经过磁场I和II产生的焦耳热均为2〃?gL,

故A正确；从静止释放金属线框到时边开始进入磁场I,根据动能定理有〃吆t,匀速穿过磁场I,

则ing=BIL，/寸=等，解得〃尸/巫，故C正确；从“边出磁场I到ab边进磁场II过程，根据动

能定理有加".5心=51一％，,匀速穿过磁场II,则mg=BTL,T=%,解得磁场II的磁感应强度

ZZKK

大小B用B，故B错误；线框经过磁场I、II产生的总焦耳热为Q=4mgL=竺*①，故D错误。］

11.(1)见解析图(2)A(3)必

(4)增大(5)B

解析(1)(2)天亮时照度增大，光敏电阻的阻值减小，电磁铁中电流增大，磁场增强，吸引衔铁向下与C

接通，路灯熄灭，故路灯应接在4、B之间。故选A。

为满足实验要求，控制电路的连接情况如图所示。

(3)要求天色渐暗照度降低至15lx时点亮路灯，由题图甲知此时光敏电阻的阻值约为5.6kQ,由闭合电路

欧姆定律可知/=——,此时的滑动变阻器的阻值约为1.5kC,故滑动变阻器应选择R?。

%+R+R滑

(4)使用过程中发现天色比较暗了，路灯还未开启，说明此时控制电路的电流较大，总电阻较小，所以为使

路灯亮得更及时，应适当地增大滑动变阻器的电阻。

(5)车灯照到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值减小，控制电路部分的电流增大，磁场增强，吸引衔铁向下与

。接通，此时电动机启动，故将开门电动机连接在&C接线柱上满足题意，故选Bo

12.(1)720J(2第C

解析(1)根据理想变压器原理

其中/尸苣A=1A,

可得通过灯泡的电流为/2=2A,

得灯泡1分钟内消耗的电能

卬=5卬=720J

(2)根据交流电表达式可得

由题图乙可知，

其中(。=拳=50兀rad/s,

可得从灯泡上电流为零开始的半个周期内，通过原线圈的电荷量为ch=^C,

根据夕=〃和/i：I2=n2：川=1：2,可得从灯泡上电流为零开始的半个周期内，通过灯泡的电荷量为仇=

等C。

257r

13.(1)0.5vo⑵加(3徵

解