電磁感應(yīng)的應(yīng)用-2025年上海高考物理復(fù)習(xí)專練（原卷版）

重難點(diǎn)13電磁感應(yīng)的應(yīng)用

<1

點(diǎn)備題趨勢

年度是否出題選擇型填空題計(jì)算題實(shí)驗(yàn)題

2024年VVV

2025年（預(yù)）☆☆☆☆☆VV

（2025年預(yù)測的可能性僅供參考，每顆☆代表出題的可能性為20%,以此類推）

重難詮釋

◎

【思維導(dǎo)圖】

1.自

a.電流變嶙

2.影響自感電動(dòng)勢因素b.線圈的匝數(shù)、長度、面積

自感和渦流c.有芯

a.通電自感

3.自/------------

-------------〈b.斷電自感

1.LC振蕩電路4.渦流：利用和防止

2.振蕩周期的變化規(guī)律電磁振蕩

1.交流電的產(chǎn)生過程：中性面

3.電流圖像

2.流電郵j■值：e=Emsin3t

3.^{gEm=nBSa

1.麥克斯韋電磁場理論

交變電流

2.電磁波的發(fā)射

電磁場理論4.有效值

3.電磁波的傳播c=M電磁感應(yīng)的應(yīng)用

、5.圖像：磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢、電流

4.電頻譜

6.發(fā)電機(jī)/---------------

----------〈b.1個(gè)期方向順班

1.光敏電阻：光強(qiáng)增大，四小

2.熱敏電阻傳感器

1.J1B：5?

3.霍爾元件

a.電壓色.

A〃、

2.理想變壓器b.電流-/=—

變壓器

c.mB］率P1=P2+P3

3.輸出功率決定輸入功率（用多少給多少）

a.功率線損P=Fr

4.遠(yuǎn)距離輸電

b.電壓穌

【高分技巧】

一、自感和渦流

1.自感現(xiàn)象：由于通過線圈自身的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈本身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，阻礙電流變化的現(xiàn)象。

當(dāng)原來電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢與原來電流方向相反；

當(dāng)原來電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢與原來電流方向相同。

2.影響自感電動(dòng)勢的因素：電流變化率，線圈匝數(shù)、面積和長度，有無鐵芯。

3.通電自感和斷電自感的比較

通電自感斷電自感

門

電路圖

1——IHRT-_I

條件Ai、A2同規(guī)格，R=RL,L較大L很大(有鐵芯)

在S閉合瞬間，A?立即亮起來，Ai燈

現(xiàn)象在開關(guān)S斷開時(shí)，A燈漸漸熄滅

逐漸變亮，最終一樣亮

S斷開后，通過L的電流反向通過燈A,A燈

由于開關(guān)閉合時(shí)，流過電感線圈的電流迅

不會(huì)立即熄滅。

速增大，使線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙了

原因若RL<RA，IL>IA，則A燈熄前要閃亮一下；

電流的增大，使流過Ai燈的電流比流過

若RLNRA，IL<U，則A燈逐漸熄滅，不再閃亮

A2燈的電流增加得慢

一下。

能量轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能

4.渦流

(1)當(dāng)導(dǎo)體中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生旋渦狀電流，簡稱渦流。

(2)利用：①真空冶煉爐②電磁阻尼③電磁驅(qū)動(dòng)

(3)防止:

①變壓器的鐵芯用平行于磁場的絕緣硅鋼薄片

②電流反向的平行繞線

二、交變電流

1.正弦交流電的產(chǎn)生過程

下圖是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，主要由永磁體、線圈、金屬環(huán)、電刷組成。

o

甲乙

A(B)D(C)

D(C)A(B)

2.正弦交流電的圖象

(1)基本規(guī)律

律

函數(shù)圖象

e

Em

電動(dòng)勢e=EmSincotoT\.

-Em

u

.,REm.

電壓u—UTTmSincot—,sincot

R-\~ro

也［一…kA'

i

EmIm

電流i—/msincot一門1sincotOL

一，m

(2)兩個(gè)特殊位置點(diǎn)

①線圈平面與中性面重合時(shí)，S±B,。最大，后=0,e=0,1=0,電流方向?qū)l(fā)生改變.

②線圈平面與中性面垂直時(shí)，S//B,0=0,后最大，e最大，i最大，電流方向不改變.

3.正弦交流電的描述

⑴周期和頻率：片舞f4

(2)正弦交流電的瞬時(shí)值、峰值、有效值:

物理量物理含義相互關(guān)系

瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值c.-cotz-/msincot

峰值最大的瞬時(shí)值Em一nBScoI一p|

mR-rr

跟交變電流的熱效應(yīng)等效T-,EmUmIm

有效值TTT

的恒定電流的值ERU一市飛

※在電路計(jì)算中可按最大值或有效值代入歐姆定律計(jì)算，得到相應(yīng)的最大值或有效值。

三、變壓器

1.變壓器原理：原副線圈之間的互感現(xiàn)象。示意圖如下，:

2.理想變壓器

(2)電流關(guān)系：/1nl=12rLi+Z3n3+

(3)功率關(guān)系：由于能量守恒，P^P出，即：ipi=I2U2+I3U3+

(4)變壓器的電壓和電流關(guān)系既是有效值也是最大值之間的關(guān)系。

(5)變壓器不改變交變電流的頻率，即原副線圈中交變電流的頻率不變。

3.理想變壓器各物理量變化的決定因素

當(dāng)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)不變時(shí)，如果變壓器的負(fù)載發(fā)生變化，可依據(jù)下列原則:

(1)輸入電壓4決定輸出電壓

⑵輸出電流“決定輸入電流人

4.變壓器的兩類動(dòng)態(tài)電路分析

(、

(1)原、副線圈匝數(shù)比五不變，分析原副線圈的電壓、電流、電功率隨負(fù)載電阻而變化的情況,

進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是：5->Sf￡T月->4

(2)負(fù)載不變，上述物理量隨原線圈、副線圈匝數(shù)比的變化而變化的情況：

一般情況下，認(rèn)為原線圈輸入電壓U1和匝數(shù)ni不變，

當(dāng)副線圈匝數(shù)也增大時(shí)，副線圈兩端電壓U2增大，流過副線圈的電流12增大，

變壓器輸出功率P2增大，則理想變壓器的輸入功率P1增大，流過原線圈的電流L增大。

5.變壓器原理的應(yīng)用：遠(yuǎn)距離高壓輸電

輸電示意圖和原理圖如下：

(1)功率關(guān)系：P1=P2,P3=P4,P2=Pia+P3

(2)電壓關(guān)系：U3=U2-U線

(3)由于P線=b2r線降低損耗的方法

①減小輸電線電阻r

②減小輸電電流I,所以常常采用高壓輸電。

四、LC振蕩電路

由線圈乙和電容器C組成的電路，就是最簡單的振蕩電路，稱為LC振蕩電路。

①一》放電一②一》充電一＞③一》放電一④一■充電一⑤

乙電流的周期性變化(以圖甲中順時(shí)針方向電流為正)

①②④⑤

丙電容器極板上電荷量的周期性變化（q為圖甲中上面極板的電荷量）

TT3T

0T

時(shí)亥Ur42T

電荷量q最多0最多0最多

電壓U最大0最大0最大

電場能E電最大0最大0最大

電場強(qiáng)度E最大0最大0最大

電流i0最大0最大0

磁場能E磁0最大0最大0

磁感應(yīng)強(qiáng)度B0最大0最大0

五、霍爾元件

霍爾元件的工作原理如下，MN間距為d,沿電流方向橫截面積為S：

由于洛倫茲力的作用，在N側(cè)積累正電荷，在M側(cè)積累負(fù)電荷，MN間會(huì)出現(xiàn)電勢差U。

限時(shí)提升練

（建議練習(xí)時(shí)間：60分鐘）

一、單選題

1.（22-23高二?上海?隨堂練習(xí)）如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡，D是理想二極管，力是帶鐵芯

的線圈，其電阻忽略不計(jì)。下列說法正確的是（）

A.S閉合瞬間，A先亮

B.S閉合瞬間，A、B同時(shí)亮

C.S斷開瞬間，A閃亮一下，然后逐漸熄滅

D.S斷開瞬間，B逐漸熄滅

2.為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng)，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板，并施加磁

場來快速衰減其微小振動(dòng)，如圖所示。無擾動(dòng)時(shí)，按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動(dòng)后,

對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是（）

STM掃描頭

可加磁場區(qū)

X

紫銅薄板

..

X火7

:

ATxB

X二

X一

Xxi一

-

x一l

rx-

；xK|,xl

Xx-x,Xlxl

cXXXDXH

XXX'x-

.xAxl

XXX1.一

3.（23-24高二下?上海嘉定?期末）如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路中，工是自感線圈，R為定值電阻，電源內(nèi)阻不可忽

略。U0時(shí)閉合開關(guān)S,一段時(shí)間后斷開開關(guān)，則電流傳感器所記錄的電流i隨時(shí)間/變化的圖像可能為

4.（23-24高二下.上海.期末）圖甲是使用220V正弦交變電源的手機(jī)無線充電裝置，其工作原現(xiàn)如乙所示。

其中S為探測開關(guān)，如果手機(jī)支持無線快充，則S與1接通，此時(shí)送電線和受電線圈的數(shù)比M:N2=3:1,

手機(jī)兩端的電壓為9V,充電功率為27W；送電線所接的電阻為R=40Q,若把裝置線圈視為理想變壓器,

下列說法正確的是（）

A.快速充電時(shí),ab間輸入功率為220W

B.快速充電時(shí)，受電線圈兩端電壓約為73.3V

C.快速充電時(shí)，油端與手機(jī)兩端端電壓比為3:1

D.快速充電時(shí)，送電線圈和受電線圈電流比為3:1

5.甲圖表示LC振蕩電路，乙圖iT圖像為其電流隨時(shí)間變化的圖像。在，=0時(shí)刻，回路中電容器的M板

帶正電。在某段時(shí)間里，回路的磁場能在減小，而M板仍帶正電，則這段時(shí)間對(duì)應(yīng)圖像中（）

A.Oa段B.段C.be段D.cd段

二、多選題

6.（22-23高二?上海?隨堂練習(xí)）水力發(fā)電站和火力發(fā)電站都采用旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)，但是發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)一

般不同。水力發(fā)電站常采用圖甲所示原理的發(fā)電機(jī)，A、B、C、D均為線圈；火力發(fā)電站常采用圖乙所

示原理的發(fā)電機(jī)，A、B、C、D均為沿軸方向的導(dǎo)線。當(dāng)圖中固定有磁鐵的轉(zhuǎn)子順時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)到圖示

位置時(shí)，某同學(xué)在兩圖中標(biāo)示了電流方向,下列說法正確的是（）

D

圖甲圖乙

A.圖甲中A、C線圈電流標(biāo)示方向正確

B.圖甲中B、D線圈電流標(biāo)示方向正確

C.圖乙中A、B導(dǎo)線電流標(biāo)示方向正確

D.圖乙中C、D導(dǎo)線電流標(biāo)示方向正確

7.圖甲是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極之間的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，金屬線圈A3C。繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。

A為電流傳感器（與計(jì)算機(jī)相連），R為定值電阻，線圈電阻為『，其余電阻不計(jì)。圖乙為計(jì)算機(jī)上顯示

的電流數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的圖像，下列說法中正確的是（）

B

A.金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為0,對(duì)應(yīng)圖乙中?；騁時(shí)刻

B.金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大，對(duì)應(yīng)圖乙中芍或％時(shí)刻

C.0、與時(shí)刻穿過線圈的磁通量的絕對(duì)值最小，磁通量變化率最大

D.馬、乙時(shí)刻穿過線圈的磁通量的絕對(duì)值最小，磁通量變化率最大

8.（22-23高二?上海?隨堂練習(xí)）如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場中，一巨型金屬線圈兩次不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線

垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的eT圖像分別如圖乙中曲線a、b所示，則（）

A.兩次r=O時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零

B.曲線a表示的交變電動(dòng)勢的最大值為30V

C.曲線匕表示的交變電動(dòng)勢有效值為15V

D.曲線服。對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3:2

三、實(shí)驗(yàn)題

9.（23-24高二下.上海嘉定?期末）在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：

（1）除導(dǎo)線和可拆變壓器外，下列器材中還需要用到的是（）

A.干電池組B.滑動(dòng)變阻器C.學(xué)生電源D.直流電壓表E.多用電表F.條形磁鐵

（2）某同學(xué)多次改變原、副線圈的匝數(shù)，測量并記錄多組輸入、輸出電壓值，數(shù)據(jù)如下：為得出規(guī)律還需

要根據(jù)所得數(shù)據(jù)計(jì)算，在誤差允許范圍內(nèi)，表中數(shù)據(jù)基本符合的規(guī)律。

原線圈匝數(shù)如（匝）副線圈匝數(shù)〃2（匝）輸入電壓U1（V）輸出電壓U2（V）

1002004.328.27

1008004.3233.9

4008004.338.26

40016004.3316.52

（3）如圖所示，可拆變壓器鐵芯由U形部分P和橫檔部分Q組合而成，為減少鐵芯中的渦流損耗，橫檔

部分Q中絕緣硅鋼片的堆疊方式應(yīng)為（）

四、綜合題

（24-25高三上?上海?期中）電磁感應(yīng)現(xiàn)象與應(yīng)用

1831年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，麥克斯韋建立了電磁場理論。

10.如圖利用了電磁感應(yīng)定律，該定律由（選填：A.法拉第B.奧斯特）提出；當(dāng)圓盤向同一方

向時(shí)快時(shí)慢地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過電阻器的電流方向會(huì)不會(huì)改變（選填：A.不會(huì)B.會(huì)）。

11.如圖所示，一理想變壓器原線圈的匝數(shù)4=110。匝，副線圈的匝數(shù)%=220匝，交流電源的電壓

M=220V2sin（100^）V,R為負(fù)載電阻，電壓表、電流表均為理想電表，則下列說法中正確的是（）

AL

~U”1幕〃2（V）R

LJK__U

A.交流電的頻率為100HzB.變壓器的輸入功率大于輸出功率

C.電流表Ai的示數(shù)大于電流表A2的示數(shù)D.電壓表的示數(shù)為44V

12.某儲(chǔ)能裝置是一個(gè)電容為60沖擊穿電壓為5000V的電容器?，F(xiàn)用直流為5000V高壓對(duì)電容器進(jìn)行充電,

電容器充電后儲(chǔ)存的電量為C；若改用有效值為5100V的交流電給其充電，會(huì)不會(huì)損壞電

容器（選填：A.不會(huì)B.會(huì)）。

13.如圖發(fā)電機(jī)模型，一邊長為工的單匝正方形線圈，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場中以角速度。繞。。軸

勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。通過理想變壓器與負(fù)載電阻為R相連，不計(jì)其它電阻，變壓器左右線圈匝數(shù)之比為3則:

（1）當(dāng)線圈平面與磁場（選涂：A.垂直B.平行）時(shí)，磁通量最大，線圈中的電動(dòng)勢為0；

轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，電動(dòng)勢最大值為;

（2）當(dāng)線圈平面與磁場垂直時(shí)，開始計(jì)時(shí)，線圈中的電動(dòng)勢e隨時(shí)間變化的關(guān)系式為；

（3）（計(jì)算）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電阻R的功率。

五、解答題

（23-24高二下.上海?期中）交流發(fā)電機(jī)

有一種能產(chǎn)生交流電的發(fā)電機(jī)，工作原理源自法拉第電磁感應(yīng)定律，其基本部分由產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的

線圈和產(chǎn)生磁場的磁極組成。一交流發(fā)電機(jī)的模型如圖所示，"=100匝的矩形閉合導(dǎo)線框油也處于磁

感應(yīng)強(qiáng)度8=0.1T的水平勻強(qiáng)磁場中，線框面積S=0.4m2,線框繞垂直于磁場的軸。。以角速度co=5Orad/s

作逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，將圖示時(shí)刻記為U0,此時(shí)線框平面與磁場方向平行。

14./=0時(shí)穿過線框平面的磁通量為（）

A.0B.0.04WbC.4Wb

15.f=0時(shí)穿過線框平面的磁通量變化率為（）

A.0B.200Wb/sC.2Wb/s

16.該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間f變化的表達(dá)式e=（V）

17.如果交流發(fā)電機(jī)右邊與一調(diào)壓變壓器相連，線圈A8繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P,就可

調(diào)節(jié)輸出電壓，輸出端接有一燈泡，燈泡正常發(fā)光?，F(xiàn)將P沿順時(shí)針方向移動(dòng)，則燈泡的亮度將（）

A.逐漸增強(qiáng)B.逐漸減弱C.保持不變

18.若發(fā)電機(jī)輸出的交流電經(jīng)理想變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸送，最后經(jīng)理想變壓器降壓后輸送給用戶。則下

列說法正確的是（）

A.若減少升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，輸電線上損失的功率將減小

B.用戶獲得的交流電頻率與發(fā)電機(jī)輸出的交流電頻率相同

C.若增加用戶用電負(fù)載的數(shù)量，輸電線上損失的功率將增加

D.根據(jù)歐姆定律輸電電壓增加，則輸電電流增加

19.如圖所示，理想變壓器的原線圈接高電壓，降壓后通過一段電阻不可忽略的線路接用電器。S原來閉合,

且R尸現(xiàn)將S斷開，那么交流電壓表的示數(shù)U,交流電流表的示數(shù)/和用電器4上的功率尸/將分

別是（）

A.U增大,/增大，P/增大

C.U減小，/減小，P/減小D.U增大,/減小，P/增大

（23-24高三下?上海?階段練習(xí)）線圈

線圈在電磁領(lǐng)域功能多樣。由金屬導(dǎo)線繞制而成的線圈有電阻；通電線圈周圍存在磁場；線圈中還能

產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，又被稱為電感器。

20.如圖，電阻箱中的線圈采用雙線繞法制作，能避免回路中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，其原因是

k3

21.若家庭電路的交流電壓如圖所示。某小區(qū)的降壓變壓器視為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為10：1,

則原線圈輸入電壓的有效值為V,頻率為Hzo

22.實(shí)際變壓器的損耗主要有

23.圖（b）中的LC振蕩電路可用于發(fā)射電磁波，電流i隨時(shí)間，的變化關(guān)系如圖（c）所示，取圖“）中

所示電流方向?yàn)檎?/p>

（1）每秒內(nèi)電流i的方向改變次。

（2）某時(shí)刻電路中有正方向電流，且電容器上極板帶正電，則該時(shí)刻所在的時(shí)間段是

A.0~0.5x1。-3sB.O.5xlO^s~l.OxlO-3s

C.1.0X10^3S-1.5X10-3SD.1.5x1