高考物理电磁感应常用模型模拟题精练专题28电磁感应实际运用(原卷版+解析)

这是一份高考物理电磁感应常用模型模拟题精练专题28电磁感应实际运用(原卷版+解析)，共36页。试卷主要包含了08A等内容，欢迎下载使用。

一．选择题
1. （2022浙江嘉兴高二期末）某兴趣小组设计了一辆“电磁感应车”，在一个车架底座上固定了一块塑料板，板上固定了线圈和红、绿两个二极管，装置和连成的电路如图甲所示。用强磁铁插入和拔出线圈，电流传感器记录了线圈中电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 在t=3s时刻，线圈中的磁通量最大
B. 当磁铁从线圈左端插入时，小车将会向左运动
C. 乙图显示了磁铁先后两次插入和拔出线圈的过程
D. 若插入线圈的磁铁磁性足够强，红、绿两个二极管会同时发光
2. （2022北京海淀二模）加速性能、电能利用率、动能回收等是电动汽车电机的重要指标。如图所示，甲、乙分别是目前被广泛采用的两种电机的简化原理示意图，它们的相同点是利用作为定子的电磁铁（二组线圈，图中1和4；2和5；3和6所示）交替产生磁场，实现了电磁铁激发的磁场在平面内沿顺时针方向转动的效果，以驱动转子运动；不同的是甲图所示电机的转子是一个永磁铁，而乙图所示电机的转子是绕在软铁上的闭合线圈。通过电磁驱动转子转动，可以为电动汽车提供动力。假定两种电机的每组电磁铁中电流变化周期和有效值均相同，下列说法正确的是（ ）
A. 电机稳定工作时，乙电机转子的转速与电磁铁激发磁场的转速相同
B. 电机稳定工作时，乙电机产生的焦耳热相对较少
C. 电机稳定工作时，乙电机转子的转速越接近电磁铁激发磁场的转速，其所受安培力就越大
D. 刹车（停止供电）时，甲电机转子由于惯性旋转，可以通过反向发电从而回收动能
3. （2022广州培正中学三模）一跑步机的原理图如图所示，该跑步机水平底面固定有间距L＝0.8m的平行金属电极，电极间充满磁感应强度大小B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，且接有理想电压表和阻值为的定值电阻R，匀速运动的绝缘橡胶带上镀有电阻均为的平行细金属条，金属条间距等于电极长度d且与电极接触良好。某人匀速跑步时，电压表的示数为0.8V。下列说法正确的是（ ）
A. 通过电阻R的电流为0.08A
B. 细金属条的速度大小为2.5m/s
C. 人克服细金属条所受安培力做功的功率为0.2W
D. 每2s内通过电阻R的电荷量为0.2C
4. （2022山东济南重点高中高二质检）如图甲所示，磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E — t 关系如图乙所示。如果只将刷卡速度改为2v0，线圈中E —t 的关系可能是（ ）
A. B.
C. D.
5. （2022湖北新高考协作体高二质检）关于课本中下列图片的解释错误的是（ ）
A. 真空冶炼炉利用涡流通过金属产生的热量使金属融化
B. 使用电磁炉加热食物时使用陶瓷锅也可以
C. 用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流
D. 用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用涡流工作的
6.(2018·北京海淀区期末)(多选)现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图11所示，上面为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈中电流的大小可以变化；下面为磁极之间真空室的俯视图。现有一电子在真空室中做圆周运动，从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动。则下列判断正确的是( )
A.通入螺线管的电流在增强
B.通入螺线管的电流在减弱
C.电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力
D.电子在轨道中加速的驱动力是电场力
7 .自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率．如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压．图乙为霍尔元件的工作原理图．当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差．下列说法正确的是（ ）
A. 根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小
B. 自行车的车速越大，霍尔电势差越高
C. 图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的
D. 如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小
．
8．（2021·浙江百校联考）如图是漏电保护器的部分电路图，由金属环、线圈、控制器组成，其工作原理是控制器探测到线圈中有电流时会把入户线断开，即称电路跳闸。下列有关漏电保护器的说法正确的是（ ）

A.当接负载的电线中电流均匀变化时，绕在铁芯上的线圈中有稳定的电流
B.当接负载的电线短路或电流超过额定值时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸
C.只有当接负载的电线漏电时，绕在铁芯上的线圈中才会有电流通过
D.当接负载的电线中电流不稳定时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸
9．（2021·广东揭阳市·高三月考）如图是公路上安装的一种测速“电子眼”。在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设两个通电线圈，当车辆通过线圈上方的道路时，会引起线圈中电流的变化，系统根据两次电流变化的时间及线圈之间的距离，对超速车辆进行抓拍。下列判断正确的是（ ）
A．汽车经过线圈会产生感应电流
B．线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的
C．“电子眼”测量的是汽车经过第二个线圈的瞬时速率
D．如果某个线圈出现故障，没有电流，“电子眼”还可以正常工作
10（2021江西赣州重点高中质检）在一些学校教室为了保证照明条件,采用智能照明系统,在自然光不足时接通电源启动日光灯,而在自然光充足时,自动关闭日光灯,其原理图如图所示.R为一光敏电阻,L为一带铁芯的螺线管,在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁,一端用铰链固定在墙上可以自由转动,另一端用一绝缘棒连接两动触头.有关这套智能照明系统工作原理的描述正确的是( )
A.光照越强,光敏电阻阻值越大,衔铁被吸引下来
B.在光线不足时,光敏电阻阻值变大,衔铁被弹簧拉上去
C.上面两接线柱应该和日光灯电路连接
D.下面两接线柱应该和日光灯电路连接
11（2020高考全国II卷压轴卷）随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是( )
A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电
C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同
D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电
12.（2020浙江名校联盟模拟）电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生， 因此热效率得到了极大的提高。是一种高效节能厨具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是
电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好
电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作
C．在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用
D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
13.（2020江苏高考仿真模拟2）下列实验装置中，利用电磁感应原理制成的是 ( )
人体带电后头发竖起、散开
高频感应炉
电磁炮
电动机
A
B
C
D
14. 如图1，水平地面上边长为L的正方形ABCD区域，埋有与地面平行的金属管线。为探测金属管线的位置、走向和埋覆深度，先让金属管线载有电流，然后用闭合的试探小线圈P（穿过小线圈的磁场可视为匀强磁场）在地面探测，如图2所示，将暴露于地面的金属管接头接到电源的一段，将接地棒接到电源的另一端。这样金属管线中就有沿管线方向的电流。使线圈P在直线BD上的不同位置保持静止时（线圈平面与地面平行），线圈中没有感应电流。将线圈P静置于A处，当线圈平面与地面平行时，线圈中有感应电流，当线圈平面与射线AC成37°角且保持静止时，线圈中感应电流消失。下列说法正确的是（ ）（已知sin37°=0.6，cs37°=0.8）
A. 金属管线沿AC走向
B. 图2中的电源为电压恒定并且较大的直流电源
C. 金属管线的埋覆深度为L
D. 线圈P在A处，当它与地面的夹角为53°时，P中的感应电流可能最大
15 .磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈，当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势．其E－t关系如图所示．如果只将刷卡速度改为eq \f(v0,2)，线圈中的E－t关系图可能是( )
二．计算题
1．（2023浙江宁波重点高中期末）（10分）地球是个巨大的磁体，它周围空间存在的磁场叫地磁场，但地磁场看不到，摸不着，但同学们都很好奇．为了研究地磁场，赵老师指导的一个学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”，等效示意图如下．他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流表相连．摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场）垂直．摇动时，转动的铜芯线所围成区域近似半圆，面积为S，转动角速度，用电表测得电路中电流I，电路总电阻R．（已知S=5m2， ，I=20μA，R=100Ω，取=2.25．）
第19题图
（1）求该处地磁场的磁感应强度B；
（2）从铜芯线所在平面与该处地磁场垂直开始计时，求其转过半圈的过程中，通过电流表的电量q；
（3）求铜芯线转动100圈过程中，电路产生的焦耳热Q．
2.（2022北京朝阳模拟)现在科学技术研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，上、下为两个电磁铁，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室内做圆周运动。电磁铁线圈电流的大方向可以变化，在两极间产生一个变化的磁场，这个变化的磁场又在真空室内激发感生电场，其电场线是在同一平面内的一系列同心圆，产生的感生电场使电子加速。图甲中上部分为侧视图、下部分为俯视图。如果从上往下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子质量为m、电荷量为e，初速度为零，电子圆形轨道的半径为R．穿过电子圆形轨道面积的磁通量Φ随时间t的变化关系如图乙所示，在t0时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子加速过程中忽略相对论效应。
（1）求在t0时刻后，电子运动的速度大小；
（2）求电子在整个加速过程中运动的圈数；
（3）为了约束加速电子在同一轨道上做圆周运动，电子感应加速器还需要加上“轨道约束”磁场，其原理如图丙所示。两个同心圆，内圆半径为R，内圆内有均匀的“加速磁场”B1，方向垂直纸面向外。另外在两圆面之间有垂直纸面向外的“轨道约束”磁场B2，B1之值恰好使电子在二圆之间贴近内圆面B2在磁场中做逆时针的圆周运动（圆心为0，半径为R）。现使B1随时间均匀变化，变化率＝k（常数）为了使电子保持在同一半径R上做圆周运动，求磁场B2的变化率。
3．（2021·江苏苏州市·高三开学考试）列车进站时的电磁制动可借助如图所示模型来理解，在站台轨道下方埋一励磁线圈，通电后形成竖直向上的匀强磁场，磁感应强度的大小为。在车身下方固定一由粗细均匀导线制成的矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力进行制动，已知列车的总质量为，车身长为，线框的短边和分别安装在车头和车尾，长度为（小于匀强磁场的宽度），站台轨道上匀强磁场区域大于车长，车头进入磁场瞬间的速度为。
(1)当列车速度减为初速度的一半时，求两端的电压；
(2)实际列车制动过程中，还会受铁轨及空气阻力设其合力大小恒为，车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止，求列车从车头进入磁场到停止，线框中产生的焦耳热。
4．（10分）（2021北京海淀区一模）电动汽车具有零排放、噪声低、低速阶段提速快等优点。随着储电技术的不断提高，电池成本的不断下降，电动汽车逐渐普及。
（1）电动机是电动汽车的核心动力部件，其原理可以简化为如图18所示的装置：无限长平行光滑金属导轨相距L，导轨平面水平，电源电动势为E，内阻不计。垂直于导轨放置一根质量为m的导体棒MN，导体棒在两导轨之间的电阻为R，导轨电阻可忽略不计。导轨平面与匀强磁场垂直，磁场的磁感应强度大小为B，导体棒运动过程中，始终与导轨垂直且接触良好。闭合开关S，导体棒由静止开始运动，运动过程中切割磁感线产生动生电动势，该电动势总要削弱电源电动势的作用，我们把这个电动势称为反电动势EM
B
S
E
N
图18
图19
v
t
O
反，此时闭合回路的电流大小可用来计算。
①在图19中定性画出导体棒运动的v-t图像，并通过公式推导分析说明电动汽车低速比高速行驶阶段提速更快的原因；
②求导体棒从开始运动到稳定的过程中流过的总电荷量q。
（2）电动汽车行驶过程中会受到阻力作用，阻力f与车速v的关系可认为f=kv2，其中k为未知常数。某品牌电动汽车的电动机最大输出功率Pm=180kW，最高车速vm=180km/h，车载电池最大输出电能A=60kWh。若该车以速度v=60km/h在平直公路上匀速行驶时，电能转化为机械能的总转化率为90%，求该电动汽车在此条件下的最大行驶里程s。
………（2分）
高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练
专题28 电磁感应实际运用
一．选择题
1. （2022浙江嘉兴高二期末）某兴趣小组设计了一辆“电磁感应车”，在一个车架底座上固定了一块塑料板，板上固定了线圈和红、绿两个二极管，装置和连成的电路如图甲所示。用强磁铁插入和拔出线圈，电流传感器记录了线圈中电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 在t=3s时刻，线圈中的磁通量最大
B. 当磁铁从线圈左端插入时，小车将会向左运动
C. 乙图显示了磁铁先后两次插入和拔出线圈的过程
D. 若插入线圈的磁铁磁性足够强，红、绿两个二极管会同时发光
【参考答案】C
【名师解析】根据线圈中的磁通量最大时，磁通量变化率为零，产生的感应电动势和感应电流为零，可知A错误；根据楞次定律，当磁铁从线圈左端插入时，小车将会向右运动，B错误；乙图显示了磁铁先后两次插入和拔出线圈的过程，C正确；若插入线圈的磁铁磁性足够强，根据二极管单向导电性，红、绿两个二极管会间断发光，D错误。
2. （2022北京海淀二模）加速性能、电能利用率、动能回收等是电动汽车电机的重要指标。如图所示，甲、乙分别是目前被广泛采用的两种电机的简化原理示意图，它们的相同点是利用作为定子的电磁铁（二组线圈，图中1和4；2和5；3和6所示）交替产生磁场，实现了电磁铁激发的磁场在平面内沿顺时针方向转动的效果，以驱动转子运动；不同的是甲图所示电机的转子是一个永磁铁，而乙图所示电机的转子是绕在软铁上的闭合线圈。通过电磁驱动转子转动，可以为电动汽车提供动力。假定两种电机的每组电磁铁中电流变化周期和有效值均相同，下列说法正确的是（ ）
A. 电机稳定工作时，乙电机转子的转速与电磁铁激发磁场的转速相同
B. 电机稳定工作时，乙电机产生的焦耳热相对较少
C. 电机稳定工作时，乙电机转子的转速越接近电磁铁激发磁场的转速，其所受安培力就越大
D. 刹车（停止供电）时，甲电机转子由于惯性旋转，可以通过反向发电从而回收动能
【参考答案】D
【名师解析】
乙电机中，转子也是线圈，乙转子的转动是由于穿过转子线圈的磁通量发生变化而产生感应电流，电流受安培力作用而运动，相当于电磁驱动，安培力阻碍定子和转子间的相对运动，但不能阻止，故转子比定子转得慢一些，故A错误；乙电机中，转子也会产生焦耳热，故产生的焦耳热较多，故B错误；转速越接近，则磁通量变化越慢，感应电流越小，所受安培力越小，故C错误；停止供电后，甲的转子是磁铁，甲电机转子由于惯性旋转，使得线圈中磁通量发生变化，产生反向感应电流，反向发电从而回收动能，故D正确。
3. （2022广州培正中学三模）一跑步机的原理图如图所示，该跑步机水平底面固定有间距L＝0.8m的平行金属电极，电极间充满磁感应强度大小B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，且接有理想电压表和阻值为的定值电阻R，匀速运动的绝缘橡胶带上镀有电阻均为的平行细金属条，金属条间距等于电极长度d且与电极接触良好。某人匀速跑步时，电压表的示数为0.8V。下列说法正确的是（ ）
A. 通过电阻R的电流为0.08A
B. 细金属条的速度大小为2.5m/s
C. 人克服细金属条所受安培力做功的功率为0.2W
D. 每2s内通过电阻R的电荷量为0.2C
【参考答案】BD
【名师解析】
由题知单根细金属条电阻为，匀速跑步时，始终只有一根细金属条在切割磁感线，其产生的电动势为
电压表测量R两端电压，由题知其示数为0.8V，即
解得，
通过电阻R的电流为，A错误，B正确；
人克服细金属条所受安培力做功的功率为，C错误；
每2s内通过电阻R的电荷量为，D正确。
4. （2022山东济南重点高中高二质检）如图甲所示，磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E — t 关系如图乙所示。如果只将刷卡速度改为2v0，线圈中E —t 的关系可能是（ ）
A. B.
C. D.
【参考答案】A
【名师解析】
根据感应电动势公式E=BLv可知，其他条件不变时，感应电动势与导体的切割速度成正比，只将刷卡速度改为2v0，则线圈中产生的感应电动势的最大值将变为原来的2倍，磁卡通过刷卡器的时间与速率成反比，所用时间变为原来的一半。A正确。
5. （2022湖北新高考协作体高二质检）关于课本中下列图片的解释错误的是（ ）
A. 真空冶炼炉利用涡流通过金属产生的热量使金属融化
B. 使用电磁炉加热食物时使用陶瓷锅也可以
C. 用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流
D. 用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用涡流工作的
【参考答案】B
【名师解析】
真空冶炼炉利用涡流通过金属产生的热量使金属融化，故A正确；使用电磁炉加热食物时，陶瓷锅内没有自由电子，不能产生涡流，所以不可以，故B错误；用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流，故C正确；用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用涡流工作的，故D正确。本题选错误项，故选B。
6.(2018·北京海淀区期末)(多选)现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图11所示，上面为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈中电流的大小可以变化；下面为磁极之间真空室的俯视图。现有一电子在真空室中做圆周运动，从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动。则下列判断正确的是( )
A.通入螺线管的电流在增强
B.通入螺线管的电流在减弱
C.电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力
D.电子在轨道中加速的驱动力是电场力
【参考答案】AD
【名师解析】 从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动，表明感应电场沿顺时针方向。图示电磁铁螺线管电流产生的磁场方向竖直向上，根据楞次定律和右手定则，当磁场正在增强时，产生的感应电场沿顺时针方向，故选项A正确，B错误；电子所受感应电场力方向沿切线方向，电子在轨道中做加速圆周运动是由电场力驱动的，选项C错误，D正确。
7 .自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率．如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压．图乙为霍尔元件的工作原理图．当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差．下列说法正确的是（ ）
A. 根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小
B. 自行车的车速越大，霍尔电势差越高
C. 图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的
D. 如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小
【参考答案】A,D
【名师解析】根据单位时间内的脉冲数，可求得车轮转动周期，从而求得车轮的角速度，最后由线速度公式，结合车轮半径，即可求解车轮的速度大小．故A正确．
根据qvB=q 得，UH= ，由电流的微观定义式：I=nesv，n是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所带的电量，s是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度．整理得：v= ．联立解得：UH= ，可知用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度，保持电流不变，霍尔电压UH与车速大小无关．故B错误．霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的．故C错误．由公式UH= ，若长时间不更换传感器的电源，那么电流I减小，则霍尔电势差将减小，故D正确；．
【分析】依据单位时间内的脉冲数，即可知转动周期，再结合角速度与周期，与线速度与角速度关系，即可求解；根据左手定则得出电子的偏转方向，抓住电子所受的电场力和洛伦兹力平衡得出霍尔电压的表达式，从而进行分析．
8．（2021·浙江百校联考）如图是漏电保护器的部分电路图，由金属环、线圈、控制器组成，其工作原理是控制器探测到线圈中有电流时会把入户线断开，即称电路跳闸。下列有关漏电保护器的说法正确的是（ ）

A.当接负载的电线中电流均匀变化时，绕在铁芯上的线圈中有稳定的电流
B.当接负载的电线短路或电流超过额定值时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸
C.只有当接负载的电线漏电时，绕在铁芯上的线圈中才会有电流通过
D.当接负载的电线中电流不稳定时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸
【参考答案】C
【名师解析】因为通过金属环的两根导线电流方向相反，引起的磁通量为零，不管两根导线的电流如何变化，两根导线一起引起的磁通量为零，所以漏电保护器工作原理是当零线和火线中的电流大小不同是就会自动断开电路，起到安全保护的作用，所以只有当负载的电线漏电时，绕在铁芯上的线圈中才会有电流通过，故C正确，ABC错误。
9．（2021·广东揭阳市·高三月考）如图是公路上安装的一种测速“电子眼”。在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设两个通电线圈，当车辆通过线圈上方的道路时，会引起线圈中电流的变化，系统根据两次电流变化的时间及线圈之间的距离，对超速车辆进行抓拍。下列判断正确的是（ ）
A．汽车经过线圈会产生感应电流
B．线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的
C．“电子眼”测量的是汽车经过第二个线圈的瞬时速率
D．如果某个线圈出现故障，没有电流，“电子眼”还可以正常工作
【参考答案】AB
【名师解析】
A．由题意可知，汽车经过线圈会产生感应电流，故A正确；
B．根据楞次定律，线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的，故B正确；
C．测量的是经过两个线圈的平均速度，故C错误；
D．如果某个线圈出现故障，没有电流，就会无计时起点或终点，无法计时，电子眼不能正常工作，故D错误。
10（2021江西赣州重点高中质检）在一些学校教室为了保证照明条件,采用智能照明系统,在自然光不足时接通电源启动日光灯,而在自然光充足时,自动关闭日光灯,其原理图如图所示.R为一光敏电阻,L为一带铁芯的螺线管,在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁,一端用铰链固定在墙上可以自由转动,另一端用一绝缘棒连接两动触头.有关这套智能照明系统工作原理的描述正确的是( )
A.光照越强,光敏电阻阻值越大,衔铁被吸引下来
B.在光线不足时,光敏电阻阻值变大,衔铁被弹簧拉上去
C.上面两接线柱应该和日光灯电路连接
D.下面两接线柱应该和日光灯电路连接
【参考答案】BC
【名师解析】根据光敏电阻的特点可知，光照越强，光敏电阻阻值越小，则电路中的电流值越大，衔铁被吸引下来．故A错误；根据光敏电阻的特点可知，在光线不足时，光敏电阻阻值变大，电路中的电流值减小，衔铁被弹簧拉上去．故B正确；根据题意可知，在自然光不足时接通电源启动日光灯，在自然光充足时，自动关闭日光灯，结合A、B的分析可知，当衔铁被弹簧拉上去时，照明电路被接通，所以上面两接线柱应该和日光灯电路连接．故C正确，D错误．
11（2020高考全国II卷压轴卷）随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是( )
A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电
C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同
D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电
【参考答案】 C
【名师解析】 无线充电的原理是电磁感应，而不是电流的磁效应，故A错误；发生电磁感应的条件是电流要发生变化，故不能接到直流电源上，B错误；发生互感时，两个线圈中交流电的频率应该相同，故C正确；有无线充电底座，当手机内部的线圈与底座上的线圈频率相同时才可以进行充电，故D错误。
12.（2020浙江名校联盟模拟）电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生， 因此热效率得到了极大的提高。是一种高效节能厨具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是
电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好
电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作
C．在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用
D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
【参考答案】B
【名师解析】电磁炉通电线圈必须加交变电流，且交变电流频率越高，电磁炉加热效果越好，选项A错误；电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作，选项B正确；在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉仍然能起到加热作用，选项C错误；电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料不是铁磁性材料，选项D错误。
13.（2020江苏高考仿真模拟2）下列实验装置中，利用电磁感应原理制成的是 ( )
人体带电后头发竖起、散开
高频感应炉
电磁炮
电动机
A
B
C
D
【参考答案】B
【名师解析】：人体带电后头发竖起、散开，属于静电现象，选项A错误；高频感应炉的原理是振荡电路产生高频电磁场，进而利用电磁感应原理产生涡流，从而产生焦耳热，使样品迅速升温熔化，选项B正确；电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的洛伦兹力来对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的动能，选项C错误；电动机的原理是通电导体在磁场中受力的作用，选项D错误。
14. 如图1，水平地面上边长为L的正方形ABCD区域，埋有与地面平行的金属管线。为探测金属管线的位置、走向和埋覆深度，先让金属管线载有电流，然后用闭合的试探小线圈P（穿过小线圈的磁场可视为匀强磁场）在地面探测，如图2所示，将暴露于地面的金属管接头接到电源的一段，将接地棒接到电源的另一端。这样金属管线中就有沿管线方向的电流。使线圈P在直线BD上的不同位置保持静止时（线圈平面与地面平行），线圈中没有感应电流。将线圈P静置于A处，当线圈平面与地面平行时，线圈中有感应电流，当线圈平面与射线AC成37°角且保持静止时，线圈中感应电流消失。下列说法正确的是（ ）（已知sin37°=0.6，cs37°=0.8）
A. 金属管线沿AC走向
B. 图2中的电源为电压恒定并且较大的直流电源
C. 金属管线的埋覆深度为L
D. 线圈P在A处，当它与地面的夹角为53°时，P中的感应电流可能最大
【参考答案】CD
【名师解析】
由题意可知，线圈P在直线BD上的不同位置保持静止（线圈平面与地面平行），线圈中没有感应电流。说明穿过线圈的磁通量不变，则金属管线沿BD走向，故A错误。由题意可知，当线圈静止时存在感应电流，则说明线圈产生的磁场为变化的，故电流一定是变化的，故B错误。线圈平面与射线AC成37°角时，线圈中感应电流消失说明B点的磁场方向成37°角，则由几何关系可知，埋覆深度d与OA长度的关系为d=OAtan53°，解得深度d=L，故C正确。P在A处，与地面夹角成53°时，线圈P与磁场方向相互垂直，则此时磁通量的最大，磁通量的变化率最大，故感应电流可能最大，故D正确。
【关键点拨】
根据感应电流的产生条件进行分析，明确当磁场和线圈平行时磁通量不变，再结合几何关系即可明确电流的走向以及是否为交流，根据法拉第电磁感应定律分析D点能否为感应电流的最大值。本题考查法拉第电磁感应定律以及通电导线周围的磁场分布，难点在于几何关系的确定，要注意明确通电直导线周围的磁场为以导线为圆心的同心圆。
15 .磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈，当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势．其E－t关系如图所示．如果只将刷卡速度改为eq \f(v0,2)，线圈中的E－t关系图可能是( )
【参考答案】D
【名师解析】若将刷卡速度改为eq \f(v0,2)，线圈切割磁感线运动时产生的感应电动势大小将会减半，周期将会加倍，故D项正确，其他选项错误．
二．计算题
1．（2023浙江宁波重点高中期末）（10分）地球是个巨大的磁体，它周围空间存在的磁场叫地磁场，但地磁场看不到，摸不着，但同学们都很好奇．为了研究地磁场，赵老师指导的一个学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”，等效示意图如下．他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流表相连．摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场）垂直．摇动时，转动的铜芯线所围成区域近似半圆，面积为S，转动角速度，用电表测得电路中电流I，电路总电阻R．（已知S=5m2， ，I=20μA，R=100Ω，取=2.25．）
第19题图
（1）求该处地磁场的磁感应强度B；
（2）从铜芯线所在平面与该处地磁场垂直开始计时，求其转过半圈的过程中，通过电流表的电量q；
（3）求铜芯线转动100圈过程中，电路产生的焦耳热Q．
【名师解析】．（10分）
（1）铜芯线中产生的是正弦交流电，电流表测量的是电流的有效值， 因此，电流的最大值 1分
感应电动势的最大值 1分
又因为感应电动势的最大值 1分
1分
（2）从铜芯线所在平面与该处地磁场垂直开始计时，求其转过半圈的过程中，
根据法拉第电磁感应定律得，
1分 （ 不写推导公式，直接写，不得1分）
1分 1分
（3）铜芯线转动100圈过程中，电路中产生的焦耳热Q
1分 1分 1分
2.（2022北京朝阳模拟)现在科学技术研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，上、下为两个电磁铁，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室内做圆周运动。电磁铁线圈电流的大方向可以变化，在两极间产生一个变化的磁场，这个变化的磁场又在真空室内激发感生电场，其电场线是在同一平面内的一系列同心圆，产生的感生电场使电子加速。图甲中上部分为侧视图、下部分为俯视图。如果从上往下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子质量为m、电荷量为e，初速度为零，电子圆形轨道的半径为R．穿过电子圆形轨道面积的磁通量Φ随时间t的变化关系如图乙所示，在t0时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子加速过程中忽略相对论效应。
（1）求在t0时刻后，电子运动的速度大小；
（2）求电子在整个加速过程中运动的圈数；
（3）为了约束加速电子在同一轨道上做圆周运动，电子感应加速器还需要加上“轨道约束”磁场，其原理如图丙所示。两个同心圆，内圆半径为R，内圆内有均匀的“加速磁场”B1，方向垂直纸面向外。另外在两圆面之间有垂直纸面向外的“轨道约束”磁场B2，B1之值恰好使电子在二圆之间贴近内圆面B2在磁场中做逆时针的圆周运动（圆心为0，半径为R）。现使B1随时间均匀变化，变化率＝k（常数）为了使电子保持在同一半径R上做圆周运动，求磁场B2的变化率。
【名师解析】：（1）在t0时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子在磁场中做匀速圆周运动，受到洛伦兹力等于向心力，有：…①
可得：…②
（2）加速后电子的动能为：…③
感生电场的感应电动势：…④
电子加速运动一圈获得的能量为：W＝eE感…⑤
电子在整个加速过程中运动的圈数为…⑥
联立①②③④得…⑦
（3）对电子由牛顿运动定律得：…⑧
由法拉第电磁感应定律B1产生的电动势…⑨
圆形轨道上场强 …⑩
电子在轨道上受到的电场力 …⑪
由动量定理：…⑫
由⑥可知要使半径不变则需要满足 …⑬
答：（1）在t1时刻后，电子运动的速度大小为；
（2）电子在整个加速过程中运动的圈数为；
（3）磁场B2的变化率为。
3．（2021·江苏苏州市·高三开学考试）列车进站时的电磁制动可借助如图所示模型来理解，在站台轨道下方埋一励磁线圈，通电后形成竖直向上的匀强磁场，磁感应强度的大小为。在车身下方固定一由粗细均匀导线制成的矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力进行制动，已知列车的总质量为，车身长为，线框的短边和分别安装在车头和车尾，长度为（小于匀强磁场的宽度），站台轨道上匀强磁场区域大于车长，车头进入磁场瞬间的速度为。
(1)当列车速度减为初速度的一半时，求两端的电压；
(2)实际列车制动过程中，还会受铁轨及空气阻力设其合力大小恒为，车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止，求列车从车头进入磁场到停止，线框中产生的焦耳热。
【答案】(1)；(2)
【详解】
(1)当列车速度减为初速度的一半时
两端的电压
(2)对列车，由动能定理可得
解得
4．（10分）（2021北京海淀区一模）电动汽车具有零排放、噪声低、低速阶段提速快等优点。随着储电技术的不断提高，电池成本的不断下降，电动汽车逐渐普及。
（1）电动机是电动汽车的核心动力部件，其原理可以简化为如图18所示的装置：无限长平行光滑金属导轨相距L，导轨平面水平，电源电动势为E，内阻不计。垂直于导轨放置一根质量为m的导体棒MN，导体棒在两导轨之间的电阻为R，导轨电阻可忽略不计。导轨平面与匀强磁场垂直，磁场的磁感应强度大小为B，导体棒运动过程中，始终与导轨垂直且接触良好。闭合开关S，导体棒由静止开始运动，运动过程中切割磁感线产生动生电动势，该电动势总要削弱电源电动势的作用，我们把这个电动势称为反电动势EM
B
S
E
N
图18
图19
v
t
O
反，此时闭合回路的电流大小可用来计算。
①在图19中定性画出导体棒运动的v-t图像，并通过公式推导分析说明电动汽车低速比高速行驶阶段提速更快的原因；
②求导体棒从开始运动到稳定的过程中流过的总电荷量q。
（2）电动汽车行驶过程中会受到阻力作用，阻力f与车速v的关系可认为f=kv2，其中k为未知常数。某品牌电动汽车的电动机最大输出功率Pm=180kW，最高车速vm=180km/h，车载电池最大输出电能A=60kWh。若该车以速度v=60km/h在平直公路上匀速行驶时，电能转化为机械能的总转化率为90%，求该电动汽车在此条件下的最大行驶里程s。
【名师解析】
．（10分）（1）①导体棒运动的v-t图像如右图所示…（1分）
v
t
O
设导体棒运动速度为v，根据反电动势的作用及闭合电路欧姆定律有导体棒中的电流
由牛顿第二定律有
联立解得导体棒运动的加速度 ……………………………（1分）
由此可知，导体棒做加速度减小的加速运动，直至匀速运动。所以电动汽车在低速行驶时，电动机产生的反电动势较小，车辆加速度较大，提速更快。 ………（1分）
②当a=0时，导体棒达到最大速度vm，根据法拉第电磁感应定律有
………………………………………（1分）
由动量定理有 ………………………………………（1分）
根据电流的定义有
联立解得流过导体棒的总电荷量 ………………………………（1分）
（2）车匀速运动时，有
由题意，电动机功率有
所以车以速度v行驶时电动机的功率 ………………………………（1分）
由题意可知 ………………………………………（1分）
解得该电动汽车的最大行驶里程s=486km ………………………………………（2分）