專題13電磁感應定律的應用

專題13電磁感應定律的應用一、單選題1.(2024奉賢二?！に摹さ?題)如圖甲，在電動汽車的充電樁中，變壓器的原、副線圈匝數之比n1∶n2=1∶2。當原線圈接上圖乙中的正弦交流電后，副線圈中的電流為100A。忽略原、副線圈和輸電線的能量損耗，下列說法正確的是（）DDn1nn1n2U1U2甲380EQ\R(2)t/su/V?380EQ\R(2)0.020.04乙A．該充電樁的輸出電壓為380V B．該充電樁工作時原線圈可以通入直流電C．副線圈的瞬時電壓峰值為380EQ\R(2)V D．原線圈的輸入功率為76kW2.(2024浦東二模·二·第5題)B超機的電源配適器銘牌如圖所示，其內部的變壓器可視為理想變壓器。變壓器的原副線圈匝數之比為（）DD電源適配器電源適配器ACADAPTER輸入INPUT220V~50Hz輸出OUTPUT12.0V–3.0AA．11∶5 B．11∶12C．3∶55 D．55∶33．(2024松江二?！に摹さ?題)如圖，新能源汽車由地面供電裝置（發(fā)射線圈，連接家用電源）將電能傳送至轎車底部感應裝置（接收線圈，連接充電電池），對車載電池進行充電。則（）AA車身底部感應裝置車身底部感應裝置地面供電裝置A．增大發(fā)射線圈與接收線圈的間距，接收線圈中感應電流的頻率不變B．發(fā)射線圈和接收線圈的磁通量變化率相等C．為了保護接收線圈不受損壞，可在接收線圈下再加裝一個金屬護板D．增大發(fā)射線圈與接收線圈的間距，發(fā)射線圈與接收線圈兩端電壓之比不變4.(2024閔行二?！の濉さ?題)如圖（a），實際情況中常使用低壓交流電源和升壓變壓器給電磁炮供電。圖（b）為交流電源的原理示意圖，其結構為一個匝數為N的線圈abcd在勻強磁場中繞OO'軸以恒定角速度ω轉動2．（1）A （2）B （3）EQ\F(\R(2)n2．（1）A （2）B （3）EQ\F(\R(2)n2,n1)I0II導軌I炮彈n2n1交流電源圖（a）（1）關于圖（b）中的線圈，以下說法中錯誤的是（）A．線圈abcd此時恰垂直于中性面B．線圈abcd垂直于中性面時磁通量的變化率最大C．線圈abcd產生交流電的周期為EQ\F(2π,ω)（2）若通過導軌的電流正方向如圖（a），電流強度隨時間變化如圖（c）所示。炮彈所受安培力F（水平向右為正方向），隨時間變化情況為（）IOIIOIm?ImTt圖（c）FOFm?FmTtAFOFm?FmTtCFOFmTtB（3）理想變壓器的原線圈和副線圈的匝數分別為n1和n2，那么為了通過金屬炮彈電流強度有效值達到I0，交流電源的電流最大值需要調節(jié)到________。（忽略回路自感效應）二、填空題1．(2024普陀二?！に摹さ?4題(2))風電機組利用風能帶動風輪機葉片旋轉，再通過升速齒輪箱帶動發(fā)電機線圈高速轉動發(fā)電，為人們提供清潔能源14．（2）28600；14．（2）28600；圖a圖a圖brArBrU1I1I2I4U4發(fā)電機用戶n3>n4U3U2n1<n2I3r（2）風力發(fā)電的輸電原理如圖所示（變壓器均為理想變壓器）。若輸電線的總電阻為28Ω，降壓變壓器的匝數比n3∶n4=130∶1，副線圈的輸出電壓U4=220V、輸出功率為1430kW，那么降壓變壓器輸入電壓U3=______V，輸電線的焦耳熱功率P熱=______kW。2.(2024黃浦二?！ひ弧さ?題)（配對）新能源汽車的能量回收系統(tǒng)，其工作原理為司機踩下驅SSCE21abcd踩下驅動踏板踩下驅動踏板踩下剎車S接通1S接通2導線框相當發(fā)電機導線框相當電動機對電容器充電3.(2024黃浦二?！ざさ?題)均視為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2=1∶8。充電樁“慢充”時的額定功率為7kW，額定電壓為U4=220V，頻率為50Hz2．（1）2002．（1）200EQ\R(2)sin100πt（2分） （2）31.8（2分）（3）5.65或5.66或5.67（2分） （4）7.06或7.07或7.08（2分）UU3U2U1U4配電設備充電樁n2n1n3n4I4r升壓變壓器降壓變壓器動力電池（1）t=0時刻，充電樁的電壓U4=0，則交流電壓U4隨時間t變化的方程為U4=___________V。（2）“慢充”時，充電樁電流I4的有效值為___________A。（保留3位有效數字）（3）降壓變壓器原、副線圈的匝數比n3∶n4=9∶1，輸電線的總電阻r為___________Ω。（保留3位有效數字）（4）配電設施的輸出功率為_________kW。（保留3位有效數字）4.(2024靜安二?！の濉さ?題)如圖所示，位于磁場中的甲、乙兩個矩形金屬線框可繞各自的軸轉動，兩根導線將兩個線框按如圖方式連接，現用外力使甲線框順時針方向勻速轉動1．（1）A 1．（1）A （2）B （3）100；EQ\F(\R(2),100π)（1）某時刻甲、乙線框恰處于如圖所示位置，若此時乙線框的ab邊受到的安培力為F，則（）A．乙相當于電動機，F向下 B．乙相當于發(fā)電機，F向下C．乙相當于電動機，F向上 D．乙相當于發(fā)電機，F向上（2）如圖所示，虛線是甲線框轉動產生的正弦交流電圖像，實線是另一交流電的圖像，它們的周期T和最大值Um相同，則實線所對應的交流電的有效值U滿足（）uuOUm?UmEQ\F(T,2)TtA．U=EQ\F(\R(2),2)Um B．U<EQ\F(\R(2),2)Um C．U>EQ\F(\R(2),2)Um（3）如圖所示，若甲線框的匝數為100匝，所處的磁場可視為勻強磁場，甲線框以50轉/秒的轉速在磁場中旋轉，其產生的交流電通過一匝數比為n1∶n2=10∶1的理想變壓器給電阻R供電，若電壓表的示數為10V，則變壓器原線圈兩端電壓的有效值為__________V，穿過甲線框平面的最大磁通量為_________QUOTEWb。甲甲NSVRn1n2三、計算題1.(2024金山二模·四·第3題)電動打夯機可以用來平整地面。如圖為某小型電動打夯機的結構示意圖，質量為m的擺錘通過輕桿與總質量為M的底座(含電動機)上的轉軸相連。電動機通過皮帶傳動，使擺錘繞轉軸O在豎直面內勻速轉動，轉動半徑為R。mmOM（計算）電動機是將電能轉化為機械能的裝置。為了減少發(fā)電廠輸出的電能在電路上的電能損耗，需要高壓輸電。若甲乙兩地原來用500kV超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P，在保持輸電功率和輸電線電阻均不變的條件下，改用1000kV特高壓輸電，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)槎嗌佥斔碗姽β蔖輸=輸送電功率P輸=UI不變，則特高壓輸電電流與超高壓輸電電流之比為I特∶I超=U超∶U特=1∶2，輸電線上損耗的電功率P=I2R，其中R不變，則特高壓輸電與超高壓輸電損耗功率之比為P特∶P超=I特2∶I超2，因此，輸電線上損耗的電功率變?yōu)镻特=eq\f(1,4)P2．(2024松江二?！に摹さ?題)如圖發(fā)電機模型，一邊長為L的單匝正方形線圈，在磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度ω繞OO?軸勻速轉動。通過理想變壓器與負載電阻為R相連，不計其它電阻，變壓器左右線圈匝數之比為k，則4．（1）B，BL4．（1）B，BL2ω（2）e=BL2ωcosωt（3）P=EQ\F(B2L4ω2,2Rk2)（3）電動勢的有效值為E=電阻R的電壓為U電阻R的功率為P=EQ\F(U2,R)=EQ\F(B2L4ω2,2Rk2)（1）當線圈平面與磁場_____（選涂：A．垂直 B．平行）時，線圈中的電動勢最大，最大值為_____；（2）從圖示位置開始計時，線圈中的電動勢e隨時間變化的關系式為______；（3）（計算）線圈轉動過程中電阻R的功率。OOO?ωRB四、綜合題一.(2024青浦二?！ちご帕黧w發(fā)電)磁流體發(fā)電是一種新型的高效發(fā)電方式，當等離子體橫切穿過磁場時，能產生電，在等離子體流經的通道上安裝電極并和外部負載連接時，則可發(fā)電1．發(fā)電機，電動機21．發(fā)電機，電動機2．B3．（1）低，Bdv（2）U=EQ\F(BRLdvh,RLh+ρd)（3）q=CBvd（2）穩(wěn)定后，據閉合電路歐姆定律可得E=I(R+r)，U=IR，據電阻定律可得r=ρEQ\F(d,Lh)，聯立解得 U=EQ\F(BRLdvh,RLh+ρd)（3）開關斷開，電容器兩端的電壓等于電動勢，故電容器所帶的電荷量為q=CE=CBvd2023學年青浦二模61．發(fā)電機和電動機中，_____________是將機械能轉化為電能的裝置，_____________是將電能轉化為機械能的裝置（兩空均選填“發(fā)電機”或“電動機”）。2．磁流體發(fā)電機原理如圖所示，將一束等離子體（含有帶正電和帶負電的微粒）以一定速度垂直于磁場方向連續(xù)射入勻強磁場中，等離子體穩(wěn)定時在兩極板間均勻分布，忽略邊緣效應及離子的重力，則下列說法正確的是（）A．帶電微粒進入磁場后不受力的作用B．帶電微粒在磁場中受力可用左手定則判斷C．若只增大兩極板間的距離，發(fā)電機的電動勢不變D．A極板相當于發(fā)電機電源的負極3．（如圖所示是磁流體發(fā)電機的裝置，A、B組成一對長為L、寬為h的平行電極，兩板間距為d，內有磁感應強度為B的勻強磁場。發(fā)電通道內有電阻率為ρ的高溫等離子持續(xù)垂直噴入磁場，每個離子的速度為v，負載電阻的阻值為R，電離氣體沿導管高速向右流動，運動的電離氣體受到磁場作用，產生了電動勢，電離氣體以不變的流速v通過發(fā)電通道。電容器的電容為C，不計電離氣體所受的摩擦阻力。根據提供的信息完成下列問題。（1）A板的電勢比B板_______（“高”或“低”），發(fā)電機的電動勢E=___________；（2）開關閉合，當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，求A、B兩端的電壓U；（3）開關斷開，求穩(wěn)定后電容器所帶的電荷量q。二.(2024楊浦二?！に摹る姶挪?我們生活在浩瀚的電磁波的海洋里，光也是一種電磁波。如圖所示為能產生無線電波的振蕩電路。振蕩電路的頻率f=EQ\F(1,2π\(zhòng)R(LC))，其中L為電感（單位：H），C為電容（單位：F1．A2．（1）B （2）D2023學年楊浦二模4）。1．A2．（1）B （2）D2023學年楊浦二模4SS12L電流傳感器1．下列用國際單位制的基本單位表示的關系式中正確的是（）A．1H=1kg·m2/(A2·s2) B．1H=1V·s/AC．1F=1A2·s2/(kg·m2) D．1F=1A·s/V2．（1）將圖中4幅圖排序，下列排序能正確反映一個完整的振蕩周期的是（）=1\*GB3=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④A．=4\*GB3④=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③ B．=2\*GB3②=3\*GB3③=1\*GB3①=4\*GB3④ C．=1\*GB3①=3\*GB3③=4\*GB3④=2\*GB3② D．=3\*GB3③=2\*GB3②=4\*GB3④=1\*GB3①（2）若電流傳感器在某段時間內記錄的電流隨時間變化圖像如圖所示。由圖線可知（）tiOt1t2tiOt1t2t3t4B．在t3時刻振蕩電路中的電場能最大C．t1~t2時間內電容器極板上的電荷量不斷減小D．t3~t4時間內電感器的自感作用使回路中電流繼續(xù)保持原方向三.(2024長寧二?！に摹そ蛔冸娐?交變電流在工農業(yè)生產和日常生活中有著廣泛的應用。大型電站發(fā)電機組產生的交變電流通過輸電線向城市和農村源源不斷地輸送著強大的電能1．熱，等效替代2．（1）逆 （2）2 （3）C1．熱，等效替代2．（1）逆 （2）2 （3）C3．F4．k>100，6.7×10?32023學年長寧二模41．交流電的有效值是根據電流的_______效應來規(guī)定的，體現了物理學中常用的_______的思想方法。2．如圖（甲）所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直磁場的軸線逆時針勻速轉動，線圈通過滑環(huán)電刷外接一只電阻為100Ω的燈泡。甲甲u/V乙0.0220?20Ot/sNS（1）線圈在如圖（甲）所示的位置，俯視看線圈，線圈中的電流方向為________時針。（2）燈泡上的電壓隨時間變化圖像如圖（乙）所示，則燈泡消耗的電功率為_______W。（3）根據如圖（乙）所示的圖像，可知：A．燈泡每秒內電流方向改變50次B．t=0.01s時穿過線圈的磁通量為零C．t=0.01s時穿過線圈的磁通量的變化率為零3．遠距離輸電時通常采用高壓輸電．在輸送功率一定的情況下，當輸電電壓由110kV改為440kV時，輸電線路上損耗的功率變?yōu)樵瓉淼模ǎ〢．4 B．8 C．16 D．1/4 E．1/8 F．1/164．家用燃氣灶點火裝置的電路如圖（甲）所示，轉換器將直流電壓轉換為如圖（乙）所示的正弦交流電，并接到理想變壓器的原線圈上．當兩點火針間電壓大于5000V時就會產生電火花進而點燃燃氣。點火針點火針TVES甲u/V50O?5012t/×10?2s轉換器乙（1）要點燃燃氣，變壓器副線圈與原線圈的匝數之比k需滿足條件：__________。（2）當k=200時，點火針每次放電的時間為_______s（結果保留兩位有效數字）。四.(2024虹口二?！ちぐl(fā)電機)從發(fā)電廠、變電站引出的輸電線，將電能輸送到鄉(xiāng)村、工廠和千家萬戶，為我們的美好生活做出了巨大貢獻，而發(fā)電機則是功不可沒1．（1）B（2）0.5，177.6（答40π1．（1）B（2）0.5，177.6（答40πEQ\R(2)同樣給分）2．OA在Δt的時間內掃過面積ΔS=EQ\F(1,2)θl2=EQ\F(1,2)(ωΔt)l2回路磁通量增加了ΔΦ=B·ΔS=EQ\F(1,2)(ωΔt)Bl2根據法拉第電磁感應定律得：電動勢E=nEQ\F(ΔΦ,Δt)=1×EQ\F(ΔΦ,Δt)=EQ\F(1,2)Bωl23．（1）1200，36（2）1∶2502023學年虹口二模61．圖示為交流發(fā)電的裝置簡圖，邊長為L、匝數為N的正方形線框abcd，在勻強磁場中以恒定的角速度ω繞OO′軸沿圖示方向轉動。（1）從圖示位置開始計時，e、f兩點間電勢差Uef隨時間t的變化關系圖像為（）（2）已知線框邊長L=0.1m，匝數N=200，線框總電阻r=4Ω，負載電阻R=16Ω。穿過線框的磁通量按圖示規(guī)律變化，則磁感應強度B=______T；輸出電壓UR=_______V。2．（證明題）圖示為某直流發(fā)電機的簡化原理圖。以O點為圓心、半徑為l的圓弧形金屬導軌MN固定在紙面內，長為l的導體棒OA可繞O點以角速度ω勻速轉動，磁感應強度為B的勻強磁場垂直紙面向里。請運用法拉第電磁感應定律，證明導體棒產生的感應電動勢E=EQ\F(1,2)Bωl2。3．某大型燃煤發(fā)電機組輸出的是正弦交流電，各種功率分配如下圖所示。遠距離輸電過程中的損耗均為輸電線熱損耗，變壓器視為理想變壓器，1MW=106W。（1）渦輪機損耗的功率P損=______MW，整個系統(tǒng)的效率η=_______%。（2）若遠距離輸電線的總電阻r線=25Ω，發(fā)電機的輸出電壓U=2000V，則升壓變壓器的匝數比為________________。五.(2024徐匯二?！に摹ぜ訜嵛矬w)電熱器、微波爐、電磁爐都可用來加熱物體，但原理各不相同1．（1）B，A（2）1．（1）B，A（2）11∶3（3）R=8.0Ω，IQ≈1.8A吹冷風時：理想變壓器輸入功率等于輸出到小風扇功率PC=P0=U0I0，可得I0=PC/U0=1A。對小風扇P0=PR+P出，其中PR=I02R，可得R=EQ\F(P0–P出,I02)=8.0Ω吹熱風時：小風扇及變壓器工作狀態(tài)與吹冷風時相同，增加的電功率全部消耗于電熱絲PQ=PH?PC=400W對電熱絲IQ=PQ/UQ=400W/220V≈1.8A。2．（1）I=I0sinEQ\b\bc(\F(2π,T)t)（2）PA∶PB=5∶4PA=EQ\f(W,t)=EQ\F(I02R\f(T,2)+(\f(I0,2))2R\f(T,2),T)=EQ\F(5,8)I02R，PB=I2R=(EQ\f(I0,\r(2)))2R=EQ\F(1,2)I02R故PA∶PB=5∶4。3．水分子，渦流，熱傳遞2023學年徐匯二模41．如圖所示為某科創(chuàng)小組設計的電吹風電路圖，a、b、c、d為四個固定觸點。可動的扇形金屬觸片P可同時接觸兩個觸點。觸片P處于不同位置時，電吹風可處于停機、吹熱風和吹冷風三種工作狀態(tài)。n1和n2分別是理想變壓器原、副線圈的匝數。該電吹風的各項參數如表格所示。220220V交流電n1dPcban2電熱絲小風扇熱風時輸入功率460W冷風時輸入功率60W小風扇額定電壓60V正常工作時小風扇輸出功率52W（1）吹冷風時觸片P與_______兩點相接觸，吹熱風時觸片P與_______接觸。A．ab B．bc C．cd（2）變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2為_______。（3）（計算）求小風扇的內阻R及吹熱風時通過電熱絲的電流IQ（保留2位有效數字）。2．一個可視為定值純電阻的電熱器，分別通以如圖（a）所示的方波交變電流和如圖（b）所示的正弦交變電流。（1）圖（b）所示電流隨時間變化的方程為________。（2）（計算）電熱器兩次通電的電功率之比PA∶PB。II/At/sI0T/2T?I0/2I/At/sT/2TI0?I0（a）（b）OO3．微波加熱的原理是由于食物中含有一定的__________，在微波電場的作用下會劇烈振蕩，從而使食物溫度升高。電磁爐加熱的原理是電磁爐內的磁感線穿過鐵鍋后在鐵鍋鍋底處產生_________，電能轉化為內能，進而通過________使食物溫度升高。六.(2024崇明二?！に摹ぜ彝ル娐?隨著電氣化的發(fā)展，電在逐步改變著人們的生活方式?，F代人生活已經離不開電。為了保障家庭用電的安全，我們需要掌握基本的用電知識，確保自己的生命和財產安全13．A1413．A14．