北京市五区高考物理一模试题汇编：电磁感应、变压器

北京高考一模五区电磁感应、变压器题汇编答案
姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
（海淀）1．线圈绕制在圆柱形铁芯上，通过导线与电流计连接组成闭合回路。

条形磁铁的轴线和铁芯的轴线及连接线圈和电流计的导线在同一平面内，铁芯、线圈及条形磁铁的几何中心均在与铁芯垂直的PQ连线上。

条形磁铁分别与线圈相互平行或相互垂直放置，使其沿QP方向靠近线圈。

若电流从电流计“+”接线柱流入时电流计指针向右偏转，在如下情形中能观察到明显的电磁感应现象，且图中标出的电流计指针偏转方向正确的是（）
A．B．
C．D．
（海淀）2．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，原线圈接在
u=U m cos(ωt+ϕ)的交流电源上，副线圈接一定值电阻R0和滑动变阻器R，电流表、电压表均为理想交流电表。

当滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动时，下列说法中正确的是（）
A．电流表A1 、A2的示数之比为2∶1
B．电压表V1 、V2的示数之比为1∶2
C．滑动变阻器R消耗的功率可能先增大后减小
D．原线圈的输入功率可能减小
（海淀查漏）3．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，原线圈接在
u=U m cos（ωt+ϕ）的交流电源上，副线圈接一定值电阻R0和滑动变阻器，滑动变阻器的最大阻值为R，并且R=R0，电流表、电压表均为理想交流电表。

当滑动变阻器R的
滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是（）
A．电流表A1 、A2的示数保持不变
B．电压表V1 、V2的示数都逐渐增大
C．电压表V3的示数先减小后增大
D．滑动变阻器R消耗的功率可能先增大后减小
E．定值电阻R0消耗的功率逐渐增大
F．原线圈的输入功率可能先增大后减小
（西城）4．如图所示，理想变压器输入电压保持不变。

若将滑动变阻器的滑动触头向下移动，下列说法正确的是（）
A．电表A1、A2的示数都增大
B．电表V1、V2的示数都不变
C．原线圈输入功率减小
D．电阻R0消耗的电功率减小
（西城）5．如图所示，赤道附近地区的几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长约20 m的导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。

甲、乙两位同学按某一方向摇动导线的AB段，另两位同学观察电流计的指针。

下列说法正确的是（）
A．若摇绳同学沿南北方向站立，摇绳过程中观察到电流计指针偏转不明显，其主要原因是导线太短
B．若摇绳同学沿东西方向站立，当导线运动到最高点时回路中的电流最小
C．若摇绳同学沿东西方向站立，摇绳过程中回路中的电流方向始终不变
D．若摇绳同学沿东西方向站立，换用更细的导线会使电流计指针偏转更明显
（东城）6．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示．产生的交变电动势的图像如图2所示，则
A．t=0.005s时线框的磁通量变化率为零
B．t=0.01s时线框平面与中性面重合
C．线框产生的交变电动势有效值为311V
D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
（东城）7．如图所示，空间中某区域内存在竖直向下的匀强磁场，将一水平放置的金属棒ab从磁场外紧贴磁场边缘以某一速度水平抛出，不计空气阻力，金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域。

下列说法正确的是（）
A．a点电势比b点高
B．从抛出到落地的过程中，电子不断从b向a定向移动
C．单位时间内ab扫过的曲面中的磁通量是定值
D．电场力使金属棒两端分别积累了正、负电荷
（朝阳）8．如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）→（甲）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。

已知线圈转动的角速度为ω，转动过程中电路中的最大电流为I m。

下列选项正确的是（）
A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零
B．从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为
m sin
i I tω
=
C．在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
D．在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为c→d
（朝阳查漏）9．如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）→（甲）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。

已知线圈匝数为N、面积为S，转动的角速度为ω，转动过程中电路中
的最大感应电动势为E m 。

下列选项正确的是（ ）
A ．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，为NBS
B ．从图（乙）位置时，磁通量的变化率最大，为NBSω
C ．在图（丙）位置时，交流电表的读数为零
D ．在图（丁）位置开始计时，线圈中感应电动势e 随时间t 变化的关系式为
m e E cos t ω=
（通州）10．如图所示为一理想变压器，原线圈接在输出电压为u 的交流电源两端。

电路中0R 。

为定值电阻，测量电表均为理想电表，导线电阻不计。

现使滑动变阻器R 的滑动触头P 向上滑动，则下列说法正确的是（ ）
A ．电压表2V 的示数变大
B ．电流表A 的示数变大
C ．定值电阻0R 消耗的电功率变大
D ．电压表1V 与电流表A 示数的比值不变
（通州）11．如图所示，水平绝缘粗糙桌面上有一个铝环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。

竖直向上或者水平移动条形磁铁时，铝环始终未动，下列说法正确的是（ ）
A．竖直向上移动条形磁铁，铝环对桌面的压力增大
B．竖直向上移动条形磁铁，从上往下看，铝环中感应电流的方向沿顺时针方向C．向右平移条形磁铁，铝环受到的摩擦力的方向向左
D．向左和向右平移条形磁铁，铝环中感应电流的方向相反
二、多选题
（海淀查漏）12．线圈绕制在圆柱形铁芯上，通过导线与电流计连接组成闭合回路。

条形磁铁的轴线和铁芯的轴线及连接线圈和电流计的导线在同一平面内，铁芯、线圈及条形磁铁的几何中心均在与铁芯垂直的PQ连线上。

条形磁铁分别与线圈相互平行或相互垂直放置。

若电流从电流表“+”接线柱流入时电流计指针向右偏转，在如下情形中能观察到明显的电磁感应现象，且图中标出的电流计指针偏转方向正确的是
（）
A．
B．
C．
D．
E．
F．
三、解答题
18．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。

纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ab边与磁场边界平行。

线框在向右的拉力作用下以速度v匀速进入磁场。

从ab边刚进入磁场直至cd边刚要进入磁场的过程中，求：
（1）金属线框中的感应电流I的大小和方向；
（2）金属线框产生的焦耳热Q；
（3）安培力的冲量大小I安。

参考答案：
1．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．该图中当磁铁向线圈靠近时，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，线圈中产生的感应电流从正极流入电流计，则电流计指针向右偏转，选项A 正确，B 错误； CD ．当磁铁按如图所示的方式靠近线圈时，由对称性可知，穿过线圈的磁通量总是零，线圈中不会有感应电流，选项CD 错误。

故选A 。

2．C
【解析】
【分析】
【详解】
B ．根据原副线圈电压与匝数成正比得
112221
U n U n == 故B 错误；
A ．理想变压器输入功率和输出功率相等可得
1122U I U I =
则
122112
I U I U == 故A 错误；
C ．当滑动变阻器R 的滑片P 由a 端向b 端缓慢滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻值逐渐减小，由于输入电压不变，所以输出电压也不变，则滑动变阻器R 消耗的功率
2
2220002U U P R R R R R R R
⎛⎫== ⎪+⎝⎭++ 则，当
0R R = 时，滑动变阻器R 消耗的功率最大，故滑动变阻器R 消耗的功率可能先增大后减小，也可能一直增大，故C 正确；
D ．由于理想变压器输入功率和输出功率相等，理想变压器输入功率随着输出功率的变化而变化，可能先增大后减小，也可能一直增大，故D 错误。

故选C 。

3．E
【解析】
【分析】
【详解】
B ．根据原副线圈电压与匝数成正比得
112221
U n U n == 由于输入电压不变，所以输出电压也不变，电压表 V 1 、V 2的示数都不变，故B 错误； A ．滑片P 由a 端向b 端滑动时，R 接入电路中的阻值变小，由于副线圈两端电压不变，所以电流变大，根据原副线圈电流与匝数成反比得
122112
I n I n == 电流表 A 1、A 2的示数都变大，故A 错误；
C ．由于副线圈中电流增大，所以定值电阻R 0两端的电压增大，电压表 V 3的示数
32R U U U =- 由于U 2不变，U R0增大，故电压表 V 3的示数减小，故C 错误；
D ．当滑动变阻器R 的滑片P 由a 端向b 端缓慢滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻值逐渐减小，由于输入电压不变，所以输出电压也不变，则滑动变阻器R 消耗的功率
2
2220002U U P R R R R R R R
⎛⎫== ⎪+⎝⎭++ 当
0R R = 时，滑动变阻器R 消耗的功率最大，因为R =R 0，故滑动变阻器R 消耗的功率一直增大，故D 错误；
E ．定值电阻R 0消耗的功率
20P I R =
由以上分析可知电流增大，所以定值电阻R 0消耗的功率逐渐增大，故E 正确； F ．由于理想变压器输入功率和输出功率相等，理想变压器输入功率随着输出功率的变化而变化，而输出功率
222P U I =
由于电压不变，电流增大，故输出功率增大，故F 错误。

故选E 。

4．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．输入电压不变，匝数比不变，输出电压就不变，滑动变阻器滑片向下移动，其接入电路的阻值变小，副线圈中的电流就增大，原先圈电流也增大，所以V 1示数不变，V 2示数减小A 1示数增大，A 2示数增大，A 正确，B 错误；
C ．输入电压不变，输入电流增大，由
P UI =
可知，则输入功率，C 错误；
D ．输出电流减小，由
2P I R =
可知，R 0消耗的电功率增大，D 错误；
故选A 。

5．B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．赤道附近地区地磁场的方向由南指向北，与地面平行，两同学沿南北站立舞动绳子，切割磁感线效果不明显，所以不易观察到感应电流，A 错误；
B ．沿东西方向站立，舞动绳子运动到最高点时，绳子的速度方向与地磁场方向平行，切割磁感线效果最差，感应电动势最小，B 正确；
C ．沿东西方向站立舞动绳子，绳子有上升和下降，方向相反，感应电流相反，C 错误；
D ．更换更细导线，由
l R s
ρ= 可知，电阻变大，电流更小，指针偏转更不明显，D 错误；
故选B 。

6．B
【解析】
【详解】
由图2可知 T=0.02s ，E m =311V ，根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为m 22，故C 错误，根据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为，f=1T =10.02
Hz=50Hz ，故D 错误；由图2可知t=0.01时，e=0所以该交流电
从中性面开始计时，故B 正确；t=0.005s 时，e=311V ，由法拉第电磁感应定律可得磁通量的变化率最大为311V ，故A 错误。

故选B ．
7．C
【解析】
【详解】
A ．根据右手定则可以判断，a 点电势比b 点低，故A 错误；
B ．从抛出到落地的过程中，ab 与外部并没有形成闭合回路，没有电流流过，导体棒两段的电势差恒定，故B 错误；
C ．由于ab 在水平方向做匀速直线运动，所以它在单位时间内扫过的曲面在水平面的投影面积相同，又因为穿过曲面中的磁通量等于穿过曲面在水平面投影面的磁通量，因此单位时间内ab 扫过的曲面中的磁通量是定值，故C 正确；
D ．洛伦兹力使金属棒两端分别积累了正负电荷，故D 错误。

故选C 。

8．A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零，A 正确；
B ．从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i 随时间t 变化的关系式为m cos i I t ω=，B 错
误；
C ．在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电流为0，C 错误；
D ．在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd 边电流方向为d→c ，D 错误。

故选A 。

9．D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，为BS ，故A 错误；
B ．从图（乙）位置时，磁通量的变化率最大
m E NBS N t
ω==ΔΦΔ 故
BS t
ω=ΔΦΔ 故B 错误；
C ．在图（丙）位置时，交流电表的读数不为零，是有效值，故C 错误；
D ．在图（丁）位置开始计时，初始感应电动势最大，故线圈中感应电动势e 随时间t 变化的关系式为m e
E cos t ω=，故D 正确。

故选D 。

10．A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．输入电压不变，原副线圈匝数比不变，输出电压由输入电压决定，负线圈电压U 2不变，滑片向上滑动，电阻R 变大，滑动变阻器两端电压变大，V 2示数变大，A 正确；
B ．副线圈电路中总电阻电大，电流减小，原副线圈匝数比不变，原线圈电流也减小，B 错误；
C ．副线圈电流变小，定值电阻R 0上消耗的功率变小，C 错误；
D ．输入电压不变，输入电流随输出电流变化而变化，所以电压表V 1与A 的示数比值变化，D 错误；
故选A 。

11．C
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．竖直向上移动条形磁铁时，铝环内的磁通量减少，由楞次定律可以判定铝环中感应电流的方向沿逆时针方向（从上往下看）；由左手定则可以判定，圆环中的感应电流在条形磁铁的磁场中受到了向上的安培力，所以铝环对桌面的压力减小了，故A 、B 错误； C ．向右平移条形磁铁，铝环内的磁通量减少，由楞次定律可以判定铝环中感应电流的方向沿逆时针方向（从上往下看）；铝环则受到了向右的安培力，所以将受到桌面向左的摩擦力，故C 正确；
D ．向左和向右平移条形磁铁时，铝环内的磁通量都将减少，由楞次定律可以判定铝环中感应电流的方向沿逆时针方向（从上往下看），即铝环中感应电流的方向相同，故D 错误。

故选C 。

12．BCDE
【解析】
【分析】
【详解】
A．该图中磁铁向上运动时，穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，产生的感应电流从负极流入电流表，则指针向左偏转，A错误；
B．该图中磁铁向右运动时，穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，产生的感应电流从负极流入电流表，则指针向左偏转，B正确；
C．该图中磁铁向上运动时，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，产生的感应电流从正极流入电流表，则指针向右偏转，C正确；
D．该图中磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，产生的感应电流从负极流入电流表，则指针向左偏转，D正确；
E．该图中磁铁旋转90°时，穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，产生的感应电流从负极流入电流表，则指针向左偏转，E正确；
F．该图中磁铁以螺线管轴线为圆心，在同一水平面做匀速圆周运动时，穿过线圈的磁通量不变，则线圈中无感应电流，电流计指针不偏转，F错误。

故选BCDE。

13．（1）BLv
R
，电流方向沿adcba（或逆时针方向）；（2）
23
B L v
R
；（3）
23
B L
R
【解析】
【分析】
【详解】
（1）ab边切割磁感线产生电动势
E BLv
=
根据闭合电路欧姆定律
E
I
R
=
解得
BLv
I
R
=
根据右手定则可判断，电流方向沿adcba（或逆时针方向）（2）根据焦耳定律
2
Q I Rt
=
其中
L
t
v
=
代入解得
23B L v Q R
= （3）ab 边受安培力
=F BIL 安
安培力的冲量大小
I F t =安安
代入解得
23I B L R =安。