重难点13 电磁感应的应用-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（上海专用）

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（2025年预测的可能性仅供参考，每颗☆代表出题的可能性为20%，以此类推）
【思维导图】
【高分技巧】
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
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
(2) 两个特殊位置点
①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，eq \f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．
②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，eq \f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，电流方向不改变．
3．正弦交流电的描述
(1) 周期和频率：T＝eq \f(2π,ω)， f＝eq \f(1,T).
(2) 正弦交流电的瞬时值、峰值、有效值：
※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
(2) 电流关系：
(3) 功率关系：由于能量守恒，P入=P出，即：
(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：
(1)输入电压决定输出电压
(2)输出电流决定输入电流
4． 变压器的两类动态电路分析
(1) 原、副线圈匝数比不变，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，
进行动态分析的顺序是：
(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
(3) 由于P线= I22r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
由线圈和电容器组成的电路，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）
① ② ③ ④ ⑤
丙 电容器极板上电荷量的周期性变化（为图甲中上面极板的电荷量）
五、霍尔元件
霍尔元件的工作原理如下，MN间距为d，沿电流方向横截面积为S：
由于洛伦兹力的作用，在N侧积累正电荷，在M侧积累负电荷，MN间会出现电势差U。
（建议练习时间：60分钟）
一、单选题
1．（22-23高二·上海·随堂练习）如图所示，、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A．闭合瞬间，先亮
B．闭合瞬间，、B同时亮
C．断开瞬间，闪亮一下，然后逐渐熄灭
D．断开瞬间，B逐渐熄灭
2．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（ ）
A．B．
C．D．
3．（23-24高二下·上海嘉定·期末）如图所示的实验电路中，L是自感线圈，R为定值电阻，电源内阻不可忽略。t=0时闭合开关S，一段时间后断开开关，则电流传感器所记录的电流i随时间t变化的图像可能为（ ）

A． B． C． D．
4．（23-24高二下·上海·期末）图甲是使用220V正弦交变电源的手机无线充电装置，其工作原现如乙所示。其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线和受电线圈的数比N1:N2=3:1,手机两端的电压为9V，充电功率为27W；送电线所接的电阻为R=40Ω，若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．快速充电时，ab间输入功率为220W
B．快速充电时，受电线圈两端电压约为73.3V
C．快速充电时，ab端与手机两端端电压比为3:1
D．快速充电时，送电线圈和受电线圈电流比为3:1
5．甲图表示LC振荡电路，乙图图像为其电流随时间变化的图像。在时刻，回路中电容器的M板带正电。在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中（ ）
A．Oa段B．ab段C．bc段D．cd段
二、多选题
6．（22-23高二·上海·随堂练习）水力发电站和火力发电站都采用旋转磁极式发电机，但是发电机的结构一般不同。水力发电站常采用图甲所示原理的发电机，A、B、C、D均为线圈；火力发电站常采用图乙所示原理的发电机，A、B、C、D均为沿轴方向的导线。当图中固定有磁铁的转子顺时针匀速旋转到图示位置时，某同学在两图中标示了电流方向，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中A、C线圈电流标示方向正确
B．图甲中B、D线圈电流标示方向正确
C．图乙中A、B导线电流标示方向正确
D．图乙中C、D导线电流标示方向正确
7．图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈绕转轴匀速转动。A为电流传感器（与计算机相连），为定值电阻，线圈电阻为，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（ ）
A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中或时刻
B．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中或时刻
C．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大
D．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大
8．（22-23高二·上海·随堂练习）如图甲所示，在匀强磁场中，一巨型金属线圈两次不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图像分别如图乙中曲线a、b所示，则（ ）
A．两次时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．曲线a表示的交变电动势的最大值为30V
C．曲线b表示的交变电动势有效值为15V
D．曲线a、b对应的线圈转速之比为
三、实验题
9．（23-24高二下·上海嘉定·期末）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
(1)除导线和可拆变压器外，下列器材中还需要用到的是（ ）
A．干电池组 B．滑动变阻器 C．学生电源 D．直流电压表 E．多用电表 F．条形磁铁
(2)某同学多次改变原、副线圈的匝数，测量并记录多组输入、输出电压值，数据如下：为得出规律还需要根据所得数据计算 ，在误差允许范围内，表中数据基本符合 的规律。
(3)如图所示，可拆变压器铁芯由U形部分P和横档部分Q组合而成，为减少铁芯中的涡流损耗，横档部分Q中绝缘硅钢片的堆叠方式应为（ ）
A． B． C．
四、综合题
（24-25高三上·上海·期中）电磁感应现象与应用
1831年法拉第发现了电磁感应现象，麦克斯韦建立了电磁场理论。
10．如图利用了电磁感应定律，该定律由 （选填：A．法拉第 B．奥斯特）提出；当圆盘向同一方向时快时慢地转动时，通过电阻器的电流方向会不会改变 （选填：A．不会 B．会）。
11．如图所示，一理想变压器原线圈的匝数匝，副线圈的匝数匝，交流电源的电压，R为负载电阻，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法中正确的是（ ）
A．交流电的频率为100Hz B．变压器的输入功率大于输出功率
C．电流表A1的示数大于电流表A2的示数 D．电压表的示数为44V
12．某储能装置是一个电容为击穿电压为5000V的电容器。现用直流为5000V高压对电容器进行充电，电容器充电后储存的电量为 C；若改用有效值为5100V的交流电给其充电，会不会损坏电容器 （选填：A．不会 B．会）。
13．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绕轴匀速转动。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，则：
（1）当线圈平面与磁场 （选涂：A．垂直 B．平行）时，磁通量最大，线圈中的电动势为0；转动过程中，电动势最大值为 ；
（2）当线圈平面与磁场垂直时，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。
五、解答题
（23-24高二下·上海·期中）交流发电机
有一种能产生交流电的发电机，工作原理源自法拉第电磁感应定律，其基本部分由产生感应电动势的线圈和产生磁场的磁极组成。一交流发电机的模型如图所示，n=100匝的矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度B=0.1T的水平匀强磁场中，线框面积S=0.4m2，线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω=50rad/s作逆时针匀速转动，将图示时刻记为t=0，此时线框平面与磁场方向平行。
14．t=0时穿过线框平面的磁通量为（ ）
A．0B．0.04WbC．4Wb
15．t=0时穿过线框平面的磁通量变化率为（ ）
A．0B．200Wb/sC．2Wb/s
16．该发电机产生的感应电动势随时间t变化的表达式e= （V）
17．如果交流发电机右边与一调压变压器相连，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，移动滑动触头P，就可调节输出电压，输出端接有一灯泡，灯泡正常发光。现将P沿顺时针方向移动，则灯泡的亮度将（ ）
A．逐渐增强B．逐渐减弱C．保持不变
18．若发电机输出的交流电经理想变压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户。则下列说法正确的是（ ）
A．若减少升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线上损失的功率将减小
B．用户获得的交流电频率与发电机输出的交流电频率相同
C．若增加用户用电负载的数量，输电线上损失的功率将增加
D．根据欧姆定律输电电压增加，则输电电流增加
19．如图所示，理想变压器的原线圈接高电压，降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电器。S原来闭合，且R1=R2。现将S断开，那么交流电压表的示数U，交流电流表的示数I和用电器上的功率P1将分别是（ ）
A．U增大，I增大，P1增大 B．U减小，I增大，P1减小
C．U减小，I减小，P1减小 D．U增大，I减小，P1增大
（23-24高三下·上海·阶段练习）线圈
线圈在电磁领域功能多样。由金属导线绕制而成的线圈有电阻；通电线圈周围存在磁场；线圈中还能产生感应电动势，又被称为电感器。
20．如图，电阻箱中的线圈采用双线绕法制作，能避免回路中产生自感电动势，其原因是 。
21．若家庭电路的交流电压如图所示。某小区的降压变压器视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为10∶1，则原线圈输入电压的有效值为 V，频率为 Hz。
22．实际变压器的损耗主要有 和 。
23．图（b）中的LC振荡电路可用于发射电磁波，电流i随时间t的变化关系如图（c）所示，取图（b）中所示电流方向为正。
（1）每秒内电流i的方向改变 次。
（2）某时刻电路中有正方向电流，且电容器上极板带正电，则该时刻所在的时间段是 。
A． B．
C． D．
（2024·上海金山·二模） 电子秤
如图为某电子秤的电路图，E为电源，R0为定值电阻。

24．它是利用弹簧长度的变化使连入电路的电阻变化，实现将力信号转换为 信号，将压力的大小与电流表示数一一对应，便可得到所称重物的重力。
25．当称重物时，滑片P向下端滑动，连入电路的电阻和电流表的示数将分别（ ）
A．变大、变大B．变大、变小
C．变小、变大D．变小、变小
26．闭合开关，滑片P滑动过程中，若变阻器两端电压U与电流表示数I的关系图线如图所示，未称重时对应图中a点。由图可知，变阻器的最大阻值为 Ω，在滑片P滑动过程中变阻器消耗的最大功率为 W。

（23-24高二上·上海·期中）磁敏电阻与霍尔元件
根据霍尔效应用半导体材料制成的元件叫霍尔元件，在自动化生产等领域具有广泛应用。
27．数码相机的普及使传统胶片相机逐渐被淘汰。数码相机的主要部件是电荷耦合器（CCD），能将光学量转化为电学量。该部件可视为（ ）
A．力传感器B．温度传感器C．光传感器D．霍尔元件
28．如图甲，为某同学设计的磁报警装置示意图，是磁敏电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系如图乙。、为两个电阻箱，报警器接在a、b两端，当电压增大到某一值时，会触发报警器报警。当处的磁场增强时，电流表示数 （选填“增大”或“减小”），增大 的阻值（选填“”或“”），更容易触发报警器报警。
29．如图，某型号霍尔元件的主要部分由一块边长为a、宽为b、厚度为c的半导体薄片构成，若匀强磁场的磁感应强度为B，电流强度为I，单位体积内电子数为n，电子电荷量为e。
（1）导体中的自由电子在 （选填“安培力”或“洛伦兹力”）的作用下发生漂移，在导体的上、下表面之间出现电势差，电势较高的是 表面（选填“上”或“下”）。
（2）霍尔电压可表示为
A． B． C． D．
30．磁传感器是利用霍尔元件制成的。“在用单摆测重力加速度实验”中，为了测量周期T，某同学用一个磁性小球代替原先的摆球，在悬点正下方放置一个磁传感器。
（1）单摆的回复力由重力沿 分力提供，当摆球在 （选填“竖直平面”或“水平面”）内摆动且摆角不超过 °时，可视为简谐运动。
（2）如图，为单摆小角度摆动时，磁感应强度B随时间t变化规律，则该单摆的周期为( )
A．t B． C． D．年度
是否出题
选择型
填空题
计算题
实验题
2024年
√
√
√
2025年（预）
☆☆☆☆☆
√
√
√
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)
现象
在S闭合瞬间，A2立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮
在开关S断开时，A灯渐渐熄灭
原因
由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢
S断开后，通过L的电流反向通过灯A，A灯不会立即熄灭。
若RL＜RA，IL＞IA，则A灯熄前要闪亮一下；
若RL≥RA，IL≤IA，则A灯逐渐熄灭，不再闪亮一下。
能量转化
电能转化为磁场能
磁场能转化为电能
规律
物理量
函数
图象
电动势
e＝Emsin ωt
电压
u＝Umsin ωt ＝eq \f(REm,R＋r)sin ωt
电流
i＝Imsin ωt ＝eq \f(Em,R＋r)sin ωt
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＝Emsin ωt i＝Imsin ωt
峰值
最大的瞬时值
Em＝nBSω Im＝eq \f(Em,R＋r)
有效值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值
E＝eq \f(Em,\r(2)) U＝eq \f(Um,\r(2)) I＝eq \f(Im,\r(2))
时刻t
0
eq \f(T,4)
eq \f(T,2)
eq \f(3T,4)
T
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i
0
最大
0
最大
0
磁场能E磁
0
最大
0
最大
0
磁感应强度B
0
最大
0
最大
0
原线圈匝数n1（匝）
副线圈匝数n2 （匝）
输入电压U1（V）
输出电压U2（V）
100
200
4.32
8.27
100
800
4.32
33.9
400
800
4.33
8.26
400
1600
4.33
16.52