第十二章 交变电流 电磁振荡和电磁波传感器 章末素养提升-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，人教版）

章末素养提升 [科学小报] 无线充电器是指不用传统的充电电源线连接到需要充电的终端设备上的充电器,采用了最新的无线充电技术,通过线圈之间产生的交变磁场,传输电能,电感耦合技术将会成为连接充电基站和设备的桥梁。 [原创新题1] 随着新能源轿车的普及,无线充电技术得到进一步开发和应用。如图所示,由地面供电装置(主要装置有线圈和电源)将电能传送至电动车底部的感应装置(主要装置是线圈),该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电,供电装置与车身接收装置之间通过磁场传送能量,由于电磁辐射等因素,其能量传输效率只能达到90%左右。目前,无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为15 cm～25 cm,允许的错位误差一般为 15 cm左右。下列说法正确的是(　B　) A.无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电动车快速充电 B.车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 C.车身感应线圈中感应电流的磁场总是与地面发射线圈中电流的磁场方向相反 D.若线圈均采用超导材料,则能量的传输效率有望达到100% 解析:根据题意无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为15～25 cm,允许的错位误差一般为 15 cm左右,所以不可以在百米开外对电动车快速充电,故A错误。根据楞次定律,车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故B正确。当地面发射线圈中电流增大时,穿过车身感应线圈的磁通量增大,根据楞次定律可知此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相反;当地面发射线圈中电流减小时,穿过车身感应线圈的磁通量减小,根据楞次定律可知,此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相同,故C错误。由于电磁波传播的时候有电磁辐射,感应线圈和发射线圈中的能量传输不能达到100%,故D错误。 [原创新题2] 随着科技的不断发展,手机无线充电技术也是现在的一个热门话题,而手机的无线充电原理图可以简化为如图所示,实际上相当于一个变压器。技术是不断革新的,现在市面上又出现了一个无线充电器同时给两台或多台手机充电的技术,实际上相当于一个有多个副线圈的变压器。若无线充电器转换器(原线圈)中的线圈匝数用n1表示,两端电压用U1表示,电流用I1表示,输入功率用P1表示,两台手机电力接收线圈(两个副线圈)中的线圈匝数分别用n2、n3表示,两端电压分别用U2、U3表示,电流分别用I2、I3表示,输出功率分别用P2、P3表示,不计原、副线圈磁通量损失,下面关于无线充电器转换器和手机中的线圈匝数、电压、电流、功率关系正确的是(　B　) A.n1=n2+n3 B.== C.== D.== 解析:变压器原、副线圈匝数之间无特定关系,A错误;原、副线圈磁通量变化率相同,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势与线圈匝数成正比,则两端电压与线圈匝数成正比,即==,B正确;原、副线圈如果没有能量损失,满足 P入=P出,单个副线圈的情况下,满足U1I1=U2I2,所以==,电流与匝数成反比;两个副线圈的情况下,也满足P入=P出,即P1=P2+P3,U1I1=U2I2+U3I3,n1I1=n2I2+n3I3,C、D错误。 [原创新题3] (多选)如图甲为手机无线充电工作原理示意图,它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为40匝,电阻r=2 Ω,在它的c、d两端接一阻值R=6 Ω的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场,其磁通量随时间变化规律如图乙所示,磁场向上穿过线圈时磁通量为正,则(　AC　) A.0～t1时间内,感应电流的方向为c→R→d B.电压表的示数为6 V C.无线充电1 min,电阻R上接收电能为720 J D.t1到t2时间内,通过电阻R的电荷量为1×10-3 C 解析:由题图乙可知,0～t1时间内,受电线圈中磁通量方向向上增大,则根据楞次定律判断可知,感应电流方向为c→R→d,故A正确;由题图乙可知T=π×10-3 s,在受电线圈中产生感应电动势的最大值为Em=NBSω=NΦm=40×2.0×10-4× V=16 V,则受电线圈中产生感应电动势的有效值为E==8 V,根据闭合电路欧姆定律可得,受电线圈中的感应电流为I== A= A,则电压表的示数为U=IR=6 V,故B错误;无线充电1 min,电阻R上接收电能为E=Q=I2Rt=2×6×60 J=720 J,故C正确;由题图乙可知,在t1到t2时间内,受电线圈磁通量的变化量为ΔΦ=4.0×10-4 Wb,则在t1到t2时间内,通过电阻R的电荷为q=·Δt=·Δt=·Δt== C=2.0×10-3 C,故D错误。 交变电流的产生及描述 1.(2022·浙江1月卷,9)如图所示,甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况,摇动手柄可使对称固定