第十三章　阶段复习(五)　电磁感应和交变电流2025版高考物理一轮复习课件+测试（教师版）+测试（学生版）

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如图甲所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5 m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1 Ω的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1 T的匀强磁场。质量为0.5 kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v－t图像如图乙所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。
(1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数；
由题图乙可知，金属棒进入磁场前的加速度为a＝4 m/s2受力分析如图，根据牛顿第二定律有mgsin 37°－μmgcs 37°＝ma解得μ＝0.25。
(2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；
金属棒在磁场中达到最大速率时处于平衡状态，设金属棒最大速率为vm，金属棒切割磁感线产生的感应电动势E＝BLvm
由左手定则知安培力沿斜面向上，根据平衡条件有
解得vm＝8 m/s。
(3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5 m/s时通过电阻的电荷量为1.3 C，求此过程中电阻产生的焦耳热。
解得x＝2.6 m，则h＝xsin 37°＝2.6×0.6 m＝1.56 m
解得Q＝2.95 J。
1.(2023·海南卷·6)汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针(俯视)方向电流，当汽车经过线圈时A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上B.汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcdC.汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcdD.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
根据安培定则可知，线圈1、2中的电流产生的磁场方向都是竖直向下的，A错误；汽车进入磁场时，穿过矩形线圈abcd的磁通量向下增大，根据楞次定律可知感应电流的
方向为adcb，离开时穿过矩形线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知感应电流的方向为abcd，B错误，C正确；安培力的方向总是与汽车相对于磁场的运动方向相反，D错误。
2.(2023·海南卷·11改编)如图是工厂利用u＝ 的交流电给36 V照明灯供电的电路，变压器原线圈匝数为1 100匝，下列说法正确的是A.电源电压有效值为B.交变电流的周期为0.02 sC.交变电流的频率为100π HzD.副线圈匝数为240匝
3.(2023·江苏扬州市三模)远距离输电的原理图如图所示，发电机的输出功率为P，输电线上损失的功率为P线，变压器均为理想变压器，下列关系式正确的是
发电机输出的功率为P＝U1I1＝P线＋U4I4，故D正确。
4.(2024·江苏南京市第二十九中学摸底考)如图所示，圆心为O、半径为r＝0.5 m的金属圆形轨道固定在水平面内，长度为r＝0.5 m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＝1.6 T，直导体棒O端和圆轨道引出导线分别与电阻R1、R2和电容器相连。导体棒在外力作用下绕O点以角速度ω＝20 rad/s顺时针匀速转动。已知导体棒的电阻R0＝0.5 Ω，R1＝1.5 Ω，R2＝2 Ω，电容器的电容C＝2×103 μF，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2.0 AB.M板带负电C.外力做功的功率为3.5 WD.电容器极板的带电荷量q＝4.0×10－3 C
由右手定则可以判断，导体棒中的电流方向为O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P＝EI＝4.0 W，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＝2.0 V，所以电容器的带电荷量q＝CU＝4.0×10－3 C，故D正确。
5.(2023·江苏省基地第五次大联考)如图所示，条形磁铁与螺线管在同一平面内，条形磁铁先后以匀速和加速由位置A运动到位置C(两次运动的初速度相同)，则A.匀速运动过程中，电流计的示数不变B.加速过程中电流计的示数比匀速过程的小C.加速和匀速过程通过电流计的电荷量相同D.加速和匀速过程螺线管所在回路产生的焦耳热相同
在条形磁铁从位置A运动到位置C的过程中，穿过螺线管的磁感线的条数在增加，即磁通量在变大，也就是说磁铁越靠近螺线管，螺线管的磁通量越大，因此，不管是匀速靠近还是加
速靠近，磁通量的变化率都在增大，而相比于匀速靠近加速靠近的过程中磁通量的变化率更大，可知螺线管所在回路中的感应电流逐渐增大，加速靠近比匀速靠近产生的感应电流更大，电流计的示数更大，故A、B错误；
根据 可知，不管是加速还是匀速，条形磁铁从位置A运动到位置C的过程中，穿过螺线管的磁通量的变化量大小相同，因此可知两种方式通过电流计的电荷量相同，故C正确；
根据法拉第电磁感应定律有E＝ 两种运动形式磁通量的变化量相同，但是时间不同，可得E加>E匀，而螺线管所在回路产生的焦耳热实际为电场能转化，因此有Q＝Eq，而加速运
动产生的电场能大于匀速运动产生的电场能，因此可知加速运动时螺线管所在回路产生的焦耳热大于匀速运动时螺线管所在回路产生的焦耳热，故D错误。
6.(2023·江苏省靖江中学期末)学校实验室有一台教学用发电机，输出的交变电压如图甲所示，将其接在如图乙所示的理想变压器的a、b两端，闭合开关S，四只相同灯泡均正常发光，下列说法中正确的是A.图甲所示的交变电压瞬时值表达式为　u＝B.变压器原、副线圈的匝数比为1∶3C.小灯泡的额定电压为9 VD.若断开开关S，灯泡L1变亮、L2变暗
断开开关S，负载电阻增大，副线圈电流减小，可知原线圈电流也减小，所以灯泡L1变暗；同时因为L1两端电压变小，可知原线圈两端电压增大，所以副线圈两端电压也增大，可得L2变亮，D错误。
7.如图a所示，两个环形导线圈平行放置。规定从上往下看顺时针方向的电流为正值，上方导线圈中的电流i1随时间t的变化情况如图b所示，则下方导线圈中产生的感应电流i2随时间t的变化情况为
由题图乙可知，在0～t1时间内，上方导线圈中的电流i1随时间t逐渐增大，产生的磁场逐渐增强，穿过下方导线圈中的磁通量逐渐增大，由楞次定律可知，下方导线圈中的感应电流i2方向从上往下看沿逆时针方向，是负值，且i1－t图线斜率先变大后变小，则i2先变大再变小；在t1～t2时间内，上方导线圈中的电流i1不变，产生的磁场不变化，下方导线圈中没有感应电流；
在t2～t3时间内，上方导线圈中的电流i1随时间t逐渐减小，产生的磁场逐渐减弱，穿过下方导线圈中的磁通量逐渐减小，由楞次定律可知，下方导线圈中的感应电流i2方向从上往下看沿顺时针方向，是正值，且i1－t图线斜率绝对值先变大后变小，则i2先变大后变小，因此A、B、C错误，D正确。
8.游乐园中的过山车因能够给游客带来刺激的体验而大受欢迎。为了保证过山车的进站安全，过山车安装了磁力刹车装置，将磁性很强的磁铁安装在轨道上，正方形导体框安装在过山车底部。磁力刹车装置的工作原理可简化为如图所示的模型：质量m＝5 kg、边长L＝2 m、电阻R＝1.8 Ω的单匝导体框abcd沿着倾角为θ的光滑斜面由静止开始下滑x0＝4.5 m后，下边框bc进入匀强磁场区域时导体框开始减速，当上边框ad进入磁场时，导体框刚好开始做匀速直线运动。已知磁场的上、下边界与导体框的上、下边框平行，磁场的宽度也为L＝2 m，磁场方向垂直斜面向下﹑磁感应强度大小B＝3 T，sin θ＝0.4，取重力加速度大小g＝10 m/s2，求：
(1)上边框ad进入磁场时，导体框的速度大小v；
当导体框的上边框进入磁场时，下边框切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv
导体框的下边框在磁场中受到的安培力大小FA＝BIL导体框刚好做匀速直线运动，根据平衡条件有mgsin θ＝FA，解得v＝1 m/s
(2)下边框bc刚进入磁场时，导体框的加速度大小a0；
导体框沿斜面由静止开始到下边框进入匀强磁场的过程中，根据机械能守恒定律有
当导体框的下边框进入磁场时，导体框的下边框在磁场中受到的安培力大小FA0＝
对导体框受力分析﹐根据牛顿第二定律有FA0－mgsin θ＝ma0，解得a0＝20 m/s2
(3)导体框从下边框bc进入磁场到上边框ad进入磁场所用的时间t。
导体框从下边框进入磁场到上边框进入磁场的过程中，取沿斜面向下为正方向，根据动量定理有mgtsin θ－IF安＝mv－mv0，
9.(2023·江苏扬州市模拟)如图所示，两光滑平行长直导轨，间距为d，放置在水平面上，磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直，两质量都为m、电阻都为r的导体棒L1、L2垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，两导体棒距离足够远，L1静止，L2以初速度v0向右运动，不计导轨电阻，忽略感生电流产生的磁场，从开始到最终稳定的全过程中，求：(1)导体棒L1的最终速度和L1中产生的焦耳热；
根据楞次定律，导体棒L1、L2最终以相同的速度匀速直线运动，设共同速度为v1，水平向右为正方向，根据动量守恒定律可得mv0＝2mv1
设导体棒L1、L2在整个过程中产生的焦耳热为Q总，根据能量守恒定律可得