2021高考物理 专题冲刺集训 第10讲《电磁感应、交流电、电磁波》(含解析)

第十讲 电磁感应、交流电、电磁波
一、单项选择题
1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )
A ．感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B ．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C ．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D ．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
解析：选C.由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt
知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，A 错．感应电动势正比于ΔΦΔt
，与磁通量的大小无直接关系，B 错误，C 正确．根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D 错误．
2．如图所示，两个端面半径同为R 的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场．一铜质细直棒
ab 水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直．让铜棒从静止开始自由下落，
铜棒下落距离为0.2R 时铜棒中电动势大小为E 1，下落距离为0.8R 时电动势
大小为E 2.忽略涡流损耗和边缘效应．关于E 1、E 2的大小和铜棒离开磁场前
两端的极性，下列判断正确的是( )
A ．E 1>E 2，a 端为正
B ．E 1>E 2，b 端为正
C ．E 1<E 2，a 端为正
D ．
E 1<E 2，b 端为正
解析：选D.设下落距离为d ，则铜棒在匀强磁场中切割磁感线的等效长度l ＝2R 2－d 2，
铜棒做的是自由落体运动，故v 2＝2gd ，v ＝2gd ，故有E ＝Blv ＝B ·2R 2－d 2·2gd ＝
2B 2gd R 2－d 2，将d 1＝0.2R ，d 2＝0.8R ，代入后比较得E 1<E 2；据安培定则知缝隙处的磁场
方向水平向左，再由右手定则知b 端等效为电源正极，电势高，选D.
3．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L 、小灯泡A 、开关S 和电池组E ，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S ，小灯泡发光；再断开开关S ，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 ( )
A ．电源的内阻较大
B ．小灯泡电阻偏大
C ．线圈电阻偏大
D ．线圈的自感系数较大
解析：选C.从实物连接图中可以看出，线圈L 与小灯泡并联，断开开关S 时，小灯泡A 中原来的电流立即消失，线圈L 与小灯泡组成闭合电路，由于自感，线圈中的电流逐渐变小，使小灯泡中的电流变为反向且与线圈中电流相同，小灯泡未闪亮说明断开S 前，流过线圈的电流较小，原因可能是线圈电阻偏大，故选项C 正确．
4．为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L 1、L 2，电路中分别接了理想交流电压表V 1、V 2和理想交流电流表A 1、A 2，导线电阻不计，如图所示．当开关S 闭合后( )
A ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值变小
B ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值变大
C ．V 2示数变小，V 1与V 2示数的比值变大
D ．V 2示数不变，V 1与V 2示数的比值不变
解析：选D.由U 1U 2＝n 1n 2知，开关S 闭合后，V 2示数不变，V 1与V 2示数的比值不变，故选项C 错误，选项D 正确；开关S 闭合后，副线圈闭合回路的总电阻R 减小，由I 2＝U 2R 知，I 2变大，由I 1I 2＝n 2n 1
知，A 1示数变大，且A 1与A 2示数的比值不变，故选项A 、B 错误．
5．北半球地磁场的竖直分量向下．如图所示，在北京某中学实验
室的水平桌面上，放置边长为L 的正方形闭合导体线圈abcd ，线圈的
ab 边沿南北方向，ad 边沿东西方向．下列说法中正确的是( )
A ．若使线圈向东平动，则a 点的电势比b 点的电势高
B ．若使线圈向北平动，则a 点的电势比b 点的电势低
C ．若以ab 为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a →b →c →d →a
D ．若以ab 为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a →d →c →d →a
解析：选C.由右手定则知，若使线圈向东平动，线圈的ab 边和cd 边切割磁感线，c (b )点电势高于d (a )点电势，故A 错；同理知B 错．若以ab 为轴将线圈向上翻转，穿过线圈平面的磁通量将变小，由楞次定律可判得线圈中感应电流方向为a →b →c →d →a ，C 对．
6．如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区，方向相反且垂直纸面，磁感应强度的大小均为B ，磁场区在y 轴方向足够长，在x 轴方向宽度均为a ，一正三角
形(中垂线长为a )导线框ABC 从图示位置向右匀速穿过磁场区域，设
逆时针方向为电流的正方向，则图中线框中产生的感应电流i 与线框
移动距离x 的关系图象正确的是( )
解析：选C.由楞次定律可知，在第一个阶段感应电流沿正方向，可排除B 项；在最后一个阶段感应电流方向也沿着正方向，可排除D ；在中间阶段，线框在两磁场中都切割，且总有效长度在增加，可排除A ，故C 正确．
7．如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(Ⅰ
为细导线)．两线圈在距磁场上界面h 高处由静止开始自由下落进入磁
场，最后落到地面．运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下
边缘平行于磁场上边界．设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v 1、
v 2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q 1、Q 2.不计空气阻力，则( )
A ．v 1<v 2，Q 1<Q 2
B ．v 1＝v 2，Q 1＝Q 2
C ．v 1<v 2，Q 1>Q 2
D ．v 1＝v 2，Q 1<Q 2
解析：选D.两线圈在未进入磁场时，都做自由落体运动，从距磁场上界面h 高处下落，由动能定理知两线圈在进入磁场时的速度相同，设为v ，线圈Ⅰ所受安培阻力F ′1＝BI 1L ＝B 2L 2v R 1，而R 1＝ρ电4L S 1，S 1＝m 1ρ·4L ，故F ′1＝B 2L 2vm 116ρ电ρL 2＝B 2vm 116ρ电ρ.所以此时刻a 1＝m 1g －F ′1m 1
＝g －B 2v 16ρ电ρ，同理可得a 2＝g －B 2v 16ρ电ρ
与线框的质量无关，即两线框进入磁场时的加速度相同，当两线圈进入磁场后虽加速度发生变化，但两者加速度是同步变化的，速度也同步变化，因此落地时速度相等即v 1＝v 2；又由于线圈Ⅱ质量大，机械能损失多，所以产生的热量也多，即Q 2>Q 1，故D 项正确．
8．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电．已知输电线的总电阻为R ，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u ＝2202sin100πt V ，降压变压器的副线圈与阻值R 0＝11 Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器均视为理想变压器，则下列说法中错误的是( )
A ．通过R 0的电流有效值是20 A
B ．降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1
C ．升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压
D ．升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率 解析：选C.降压变压器副线圈电压的有效值为220 V ，所以通过R 0的电流有效值为22011
A ＝20 A ，选项A 对；降压变压器T 2原、副线圈的电压比等于匝数比，为4∶1，
B 对；由于输电线上有电压损失和功率损失，故升压变压器T 1的输出电压大于降压变压器T 2的输入电压，升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率，选项
C 错
D 对．
9．如图甲、乙所示，两图分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法中正确的是( )
A ．图甲表示交流电，图乙表示直流电
B ．两种电压的有效值相等
C ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝311 sin100πt (V)
D ．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后频率变为原来的110
解析：选C.区分交流电、直流电是看电流方向是否发生变化，A 错误；两交流电的峰值相同、周期相同，但除了一些特殊时刻外，图乙所示电压瞬时值都较小，故其有效值比图甲的小，B 错误；由u ＝U m sin ωt 结合图象可知C 正确；变压器不能改变交流电的周期和频率，D 错误．
10．如图所示，正方形线框abcd 长为L ，每边电阻均为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕cd 轴以角速度ω转动，c 、d 两点与外电路相连，外电路电阻也为r ，则下列说法中正确的是( )
A ．S 断开时，电压表读数为22
B ωL 2 B ．S 断开时，电压表读数为28B ωL 2
C ．S 闭合时，电流表读数为210r
B ωL 2 D ．S 闭合时，线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为BL 7r
解析：选B.当S 断开时，线框ab 边是电源，其余三边是外电路，电压表的示数是cd 两
端电压的有效值，U cd ＝E 4＝BL 2ω42＝28
BL 2ω，A 错误B 正确；S 闭合时，整个外电路的结构是电阻r 与cd 边并联再与ad 、bc 串联，流过电阻r 的电流即电流表的示数等于电路中总电流的
一半，I A ＝12·E r ＋2r ＋r 2＝BL 2ω72r ，C 错误；流过电流表的电荷量q ＝12I t ＝ΔΦ2R ＝BL 2
2r ＋2r ＋r 2＝BL 2
7r
，D 错误． 二、非选择题
11．法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究．实验装置的示意图可用图表示，两块面积均为S 的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d .水流速度处处相同，大小为v ，方向水平．金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为B ，水的电阻率为ρ，水面上方有一阻值为R 的电阻通过绝缘导线和电键S 连接到两金属板上，忽略边缘效应，求：
(1)该发电装置的电动势；
(2)通过电阻R 的电流强度；
(3)电阻R 消耗的电功率．
解析：(1)由法拉第电磁感应定律，有E ＝Bdv .
(2)两金属板间河水的电阻r ＝ρd
S
由闭合电路欧姆定律，有I ＝E
r ＋R ＝BdvS ρd ＋SR
. (3)由电功率公式P ＝I 2R ，得P ＝(BdvS ρd ＋SR
)2R . 答案：(1)Bdv (2)BdvS ρd ＋SR (3)(BdvS ρd ＋SR )2R
12．如图甲所示，在水平面上固定有长为L ＝2 m 、宽为d ＝1 m 的金属“U ”型导轨，在“U ”型导轨右侧l ＝0.5 m 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t ＝0时刻，质量为m ＝0.1 kg 的导体棒以v 0＝1 m/s 的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ＝0.1，导轨与导体棒单位长度的电
阻均为λ＝0.1 Ω/m ，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g ＝10 m/s 2)．
(1)通过计算分析4 s 内导体棒的运动情况；
(2)计算4 s 内回路中电流的大小，并判断电流方向；
(3)计算4 s 内回路产生的焦耳热．
解析：(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速直线运动，有
－μmg ＝ma ，v 1＝v 0＋at ，s ＝v 0t ＋12
at 2 代入数据解得：t ＝1 s ，s ＝0.5 m ，导体棒没有进入磁场区域．
导体棒在1 s 末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为s ＝0.5 m.
(2)前2 s 磁通量不变，回路电动势和电流分别为
E ＝0，I ＝0
后2 s 回路产生的电动势为
E ＝ΔΦΔt ＝ld ΔB Δt
＝0.1 V 回路的总长度为5 m ，因此回路的总电阻为
R ＝5λ＝0.5 Ω
电流为I ＝E R
＝0.2 A
根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向．
(3)前2 s 电流为零，后2 s 有恒定电流，焦耳热为
Q ＝I 2Rt ＝0.04 J.
答案：见解
附：高考各科的答题技巧
解题方法1：调理大脑思绪，提前进入数学情境 考前要摒弃杂念，排除干扰思绪，使大脑处于“空白”状态，创设数学情境，进而酝酿数学思维，提前进入“角色”，通过清点用具、暗示重要知识和方法、提醒常见解题误区和自己易出现的错误等，进行针对性的自我安慰，从而减轻压力，
轻装上阵，稳定情绪、增强信心，使思维单一化、数学化、以平稳自信、积极主动的心态准备应考。

解题方法2：沉着应战，确保旗开得胜，以利振奋精神
良好的开端是成功的一半，从考试的心理角度来说，这确实是很有道理的，拿到试题后，不要急于求成、立即下手解题，而应通览一遍整套试题，摸透题情，然后稳操一两个易题熟题，让自己产生“旗开得胜”的快意，从而有一个良好的开端，以振奋精神，鼓舞信心，很快进入最佳思维状态，即发挥心理学所谓的“门坎效应”，之后做一题得一题，不断产生正激励，稳拿中低，见机攀高。

解题方法3：“内紧外松”，集中注意，消除焦虑怯场
集中注意力是考试成功的保证，一定的神经亢奋和紧张，能加速神经联系，有益于积极思维，要使注意力高度集中，思维异常积极，这叫内紧，但紧张程度过重，则会走向反面，形成怯场，产生焦虑，抑制思维，所以又要清醒愉快，放得开，这叫外松。

解题方法4：一“慢”一“快”，相得益彰
有些考生只知道考场上一味地要快，结果题意未清，条件未全，便急于解答，岂不知欲速则不达，结果是思维受阻或进入死胡同，导致失败。

应该说，审题要慢，
解答要快。

审题是整个解题过程的“基础工程”，题目本身是“怎样解题”的信息源，必须充分搞清题意，综合所有条件，提炼全部线索，形成整体认识，为形成解题思路提供全面可靠的依据。

而思路一旦形成，则可尽量快速完成。

因此，对于掌握高考数学选择题的答题技巧，能帮助我们更好解决问题，取得高分。

下面我们分享一些学霸、名师对于选择、填空的答题技巧，跟大家分享一下。

1、排除选项法
选择题因其答案是四选一,必然只有一个正确答案,那么我们就可以采用排除法,从四个选项中排除掉易于判断是错误的答案,那么留下的一个自然就是正确的答案。

2、赋予特殊值法
即根据题目中的条件，选取某个符合条件的特殊值或作出特殊图形进行计算、推理的方法。

用特殊值法解题要注意所选取的值要符合条件，且易于计算。

3、通过猜想、测量的方法，直接观察或得出结果
这类方法在近年来的高考题中常被运用于探索规律性的问题，此类题的主要解法是运用不完全归纳法，通过试验、猜想、试误验证、总结、归纳等过程使问题得解
由于目前只有一个人进行维护。

所以各方面的精力有限，对于各项资源，我们虽然进行了相关的核查，但是仍然无法保证全平台的资源的合法有效性。

甚至于有些资源分享本身来自于网盘之类的第三方平台链接，随着时间的推移，这样的资源的有效性更加无法得到长期的保障。

所以这里作为站长我还是存在一定的私心。

希望能够通过广大的爱好者们，来共同的下载监督资源，我们一起做好，做大，做强。

我相信任何一个伟大的平台发展的历程总是离不开那些支持者默默努力和付出。

所以希望各位来到我们平台的小伙伴可以对我们平台上的资源能够做到取其精华，去其糟粕的目的。

顺祝各位无论在考试还是查阅出卷或分享中能有一个好的成绩和成功的第一步！
我们追求一群喜欢分享的小伙伴，我们认同己所不欲勿施于人的处世方针。

不管小伙伴在我们平台遇到任何的问题，请您务必及时的联系我们的客服人员反馈您的问题，我们相信没有问题是解决不了的。

再次感谢大家，生活美满幸福，成绩节节攀升！。