专题12 自感现象和交变电流【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理上学期期末真题分类汇编（上海专用）

专题12 自感现象和交变电流 考点一：自感现象 1．（23-24高二上·上海长宁·期末）如图所示，开关S处于闭合状态，小灯泡A和B均正常发光，小灯泡A的电阻大于线圈L的电阻，现断开开关S，以下说法正确的是（　　）    A．小灯泡A越来越暗，直到熄灭 B．小灯泡A将闪亮一下，然后逐渐熄灭 C．小灯泡B越来越暗，直到熄灭 D．小灯泡B将闪亮一下，然后逐渐熄灭 2．（23-24高二上·上海黄浦·期末）如图所示的电路中，A1、A2是完全相同的两个灯泡，电感线圈L的自感系数很大，电阻与灯泡电阻相等，下列说法正确的是（    ） A．闭合开关时，灯泡A1、A2同时缓慢变亮直至稳定 B．闭合开关瞬间，灯泡A1的电流为零，线圈的自感电动势也为零 C．断开开关时，通过灯泡A1的电流方向不变，亮度逐渐变暗 D．断开开关时，通过灯泡A2的电流方向改变，亮度先变亮后逐渐变暗 考点二：交变电流 一、单选题 1．（23-24高二上·上海浦东新·期末）如图所示，为交流发电机的示意图．装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，线圈转动时通过滑环和电刷保持与外电路的闭合．假设线圈沿逆时针方向匀速转动，则下列说法正确的是（　　）    A．线圈通过图中位置瞬间，AB边的电流方向由A到B B．线圈通过图中位置瞬间，穿过线圈的磁通量的变化率为零 C．线圈从图中位置转过时，穿过线圈的磁通量最大 D．线圈从图中位置转过时，流过线圈的电流最大 2．（23-24高二上·上海·期末）电路图中定值电阻是下列电路元器件中的（　　） A． B． C． D． 3．（23-24高二上·上海浦东新·期末）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（　　） A．交变电流的有效值为 B．时线圈位于中性面 C．时线圈平面与磁场方向平行 D．时穿过线圈的磁通量最大 二、填空题 4．（23-24高二上·上海黄浦·期末）如图所示，矩形线圈面积S=100cm2，匝数N=100，线圈电阻为r=2Ω，在磁感应强度为B=1T的匀强磁场中绕轴以角速度ω=2π rad/s匀速转动，外电路电阻为R=3Ω，在线圈由平行磁场的位置转过90°的过程中，平均感应电动势为E= V；线圈每转动一圈，回路中产生的总焦耳热Q= J    5．（23-24高二上·上海长宁·期末）我国家庭用电是220V、50Hz的正弦交流电，某家庭某时段的用电总功率为2200W则该电路的电流有效值为 A，瞬时电流表达式为 A。 三、综合题 （23-24高二上·上海宝山·期末）电表可以用来测量电流、电压、电阻等物理量。 6．关于指针式电表，以下正确的是（　　） A．指针式欧姆表的刻度是均匀的 B．指针式电压表的刻度是均匀的 C．指针式欧姆表的0刻度在最左边 D．指针转动直接原因是洛伦兹力 7．关于电源的电动势和内阻，以下正确的是（　　） A．在电源短路时，电源的电动势可以描述电源的热功率 B．在电源短路时，电源的内阻可以近似认为是零 C．在电源断路时，电压表直接连接其两端可近似测得电动势 D．在电源断路时，欧姆表直接连接其两端可近似测得内阻 8．用灵敏电流计可以“研究感应电流的产生与方向”。 （1）①为了能明显地观察到感应电流，请在题图中连接完成实验电路 。 ②根据你的连线，出于保护电路的目的，在闭合电键S前，滑动片P应置于滑动变阻器的 （选涂：“A．最左端”、“B．中间”或“C．最右端”）。 （2）正确连接电路后，以下能使灵敏电流计指针发生偏转的有 （多选） A．将原来断开的开关闭合 B．闭合开关时，快速移动滑动变阻器的滑片 C．断开开关时，拔出A线圈 D．闭合开关时，向A线圈中插入铁芯 （3）①将相同灵敏电流计和的对应接线柱相连接。将表的指针从中间用力向左拨动、发生偏转，此时静止的表指针将向 偏转（选涂“A．左”、“B．右”）。 ②对这一现象的分析正确的是 。 A．两表都是“发电机’ B．表是“发电机”，表是“电动机” C．两表都是“电动机” D．表是“电动机”，表是“发电机” （4）在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，先要判断灵敏电流计指针的偏转方向与 的关系，进而判断俯视时线圈中电流的方向。实验后，需要通过 （物理量）来联系磁通量变化和感应电流方向的关系，最后归纳得到 定律。 9．用电流传感器能观察电流的变化。 操作一：“原先K在2位置且S闭合，当传感器示数稳定时，将K打到1位置”；操作二：“一段时间后再打到2位置” （1）写出如图中元件K的名称： 。 （2）若X区域是，操作一后，电源输出的能量转化为 ；操作二后，传感器的示数将如何变化？ （3）若X区域是，操作一后，传感器的示数将如何变化？ ；操作二后，电路中的能量将如何转化？ （4）在（3）的X区域的元件中插入铁芯，则现在X区域的符号应该画成 。操作一后，传感器示数的变化将较（3）中同一过程的变化更 （选涂“A．快”或“B．慢”）。 10．本题请注意有效数字位数。如图所示，电源的输出电压稳定在4.80V。 （1）若接线柱c、d接量程为理想电压表的红黑接线柱，则电表示数为 V； （2）若接线柱c、d接量程为理想电流表的红黑接线柱，且示数如图，则正中间的电阻R两端的电势差大小为 V，电源的输出功率为 W。 11．如图（a），竖直平行放置的足够长的光滑导轨，相距，电阻不计，上端接有阻值为的电阻器和其他一些元件，下面连有一根接触良好的能自由运动的水平导体棒，重力，电阻为。在导轨间有与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度为，理想电流表的量程为，灯泡L的图线如图（b）。 （1）在开关S断开时，导体棒由静止开始向下运动，求： ①（计算）导体棒下落的最大速度 m/s； ②（填空）导体棒两端的最大电压 V； ③（填空）上端电阻的最大功率 W。 （2）闭合开关S，当导体棒运动稳定时，电表指针所指的示数为 A。 四、知识点填空题 12．（23-24高二上·上海长宁·期末） 是将机械能转化为电能的装置，虽然其构造比较复杂，但是基本部分都是 和 ，其中转动的部分都叫转子，静止的部分都叫定子。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题12 自感现象和交变电流 考点一：自感现象 1．（23-24高二上·上海长宁·期末）如图所示，开关S处于闭合状态，小灯泡A和B均正常发光，小灯泡A的电阻大于线圈L的电阻，现断开开关S，以下说法正确的是（　　）    A．小灯泡A越来越暗，直到熄灭 B．小灯泡A将闪亮一下，然后逐渐熄灭 C．小灯泡B越来越暗，直到熄灭 D．小灯泡B将闪亮一下，然后逐渐熄灭 【答案】B 【详解】由题知，线圈L的电阻小于小灯泡A的电阻，故在S断开前，流过L的电流大于小灯泡A的电流。 S断开后瞬间，B立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，即线圈L中的电流过一会再消失，且方向向右，因L和A组成新的回路，且断开前流过L的电流大于小灯泡A的电流，故A亮一下再慢慢熄灭。 故选B。 2．（23-24高二上·上海黄浦·期末）如图所示的电路中，A1、A2是完全相同的两个灯泡，电感线圈L的自感系数很大，电阻与灯泡电阻相等，下列说法正确的是（    ） A．闭合开关时，灯泡A1、A2同时缓慢变亮直至稳定 B．闭合开关瞬间，灯泡A1的电流为零，线圈的自感电动势也为零 C．断开开关时，通过灯泡A1的电流方向不变，亮度逐渐变暗 D．断开开关时，通过灯泡A2的电流方向改变，亮度先变亮后逐渐变暗 【答案】C 【详解】AB．闭合开关S瞬时，电源的电压同时加到两支路的两端，A2灯立即发光。闭合开关瞬间，由于线圈的自感电动势很大，阻碍A1灯电流增加，则开始时灯泡A1的电流为零，而后逐渐亮起来，由于线圈的电阻与灯泡的电阻相等，灯A1逐渐变亮但最后也不如L2一样亮，故AB错误； CD．断开开关S时，线圈与两灯一起构成一个自感回路，由于线圈的自感作用，A1灯逐渐熄灭，通过灯泡A1的电流方向不变，通过灯泡A2的电流方向改变，亮度逐渐变暗，不会先变亮后逐渐变暗，故C正确，D错误。 故选C。 考点二：交变电流 一、单选题 1．（23-24高二上·上海浦东新·期末）如图所示，为交流发电机的示意图．装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，线圈转动时通过滑环和电刷保持与外电路的闭合．假设线圈沿逆时针方向匀速转动，则下列说法正确的是（　　）    A．线圈通过图中位置瞬间，AB边的电流方向由A到B B．线圈通过图中位置瞬间，穿过线圈的磁通量的变化率为零 C．线圈从图中位置转过时，穿过线圈的磁通量最大 D．线圈从图中位置转过时，流过线圈的电流最大 【答案】C 【详解】A．线圈通过图中位置瞬间， AB边垂直切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流有B指向A，故A错误； B．线圈通过图中位置瞬间，穿过线圈的磁通量为零，但感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，故B错误； C．线圈从图中位置转过时为中性面，磁感线垂直穿过线圈平面，磁通量最大，故C正确； D．线圈从图中位置转过时为中性面，虽然磁通量最大，但磁通量的变化率为零，的流过线圈的电流为零，故D错误。 故选C。 2．（23-24高二上·上海·期末）电路图中定值电阻是下列电路元器件中的（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．该元件为电解电容，故A错误； B．该元件为线圈，故B错误； C．该元件为陶瓷介电容器，故C错误； D．该元件为定值电阻，故D正确。 故选D。 3．（23-24高二上·上海浦东新·期末）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（　　） A．交变电流的有效值为 B．时线圈位于中性面 C．时线圈平面与磁场方向平行 D．时穿过线圈的磁通量最大 【答案】C 【详解】A．根据图像可知，交变电流的最大值为，有效值为 A错误； BC．0.01s时，线圈转过了半个周期，此时感应电流最大，感应电动势最大，此时线圈平面与磁场方向平行，不位于中性面，B错误，C正确； D．0.02s时，感应电流最大，此时线圈平面与磁场方向平行，则穿过线圈的磁通量为0，D错误。 故选C。 二、填空题 4．（23-24高二上·上海黄浦·期末）如图所示，矩形线圈面积S=100cm2，匝数N=100，线圈电阻为r=2Ω，在磁感应强度为B=1T的匀强磁场中绕轴以角速度ω=2π rad/s匀速转动，外电路电阻为R=3Ω，在线圈由平行磁场的位置转过90°的过程中，平均感应电动势为E= V；线圈每转动一圈，回路中产生的总焦耳热Q= J    【答案】 4 【详解】[1][2] 平均感应电动势为 电动势有效值为 线圈每转动一圈，回路中产生的总焦耳热 5．（23-24高二上·上海长宁·期末）我国家庭用电是220V、50Hz的正弦交流电，某家庭某时段的用电总功率为2200W则该电路的电流有效值为 A，瞬时电流表达式为 A。 【答案】 10 【详解】[1][2] 某时段的用电总功率为2200W则该电路的电流有效值为 最大值为 所以瞬时电流表达式为 三、综合题 （23-24高二上·上海宝山·期末）电表可以用来测量电流、电压、电阻等物理量。 6．关于指针式电表，以下正确的是（　　） A．指针式欧姆表的刻度是均匀的 B．指针式电压表的刻度是均匀的 C．指针式欧姆表的0刻度在最左边 D．指针转动直接原因是洛伦兹力 7．关于电源的电动势和内阻，以下正确的是（　　） A．在电源短路时，电源的电动势可以描述电源的热功率 B．在电源短路时，电源的内阻可以近似认为是零 C．在电源断路时，电压表直接连接其两端可近似测得电动势 D．在电源断路时，欧姆表直接连接其两端可近似测得内阻 8．用灵敏电流计可以“研究感应电流的产生与方向”。 （1）①为了能明显地观察到感应电流，请在题图中连接完成实验电路 。 ②根据你的连线，出于保护电路的目的，在闭合电键S前，滑动片P应置于滑动变阻器的 （选涂：“A．最左端”、“B．中间”或“C．最右端”）。 （2）正确连接电路后，以下能使灵敏电流计指针发生偏转的有 （多选） A．将原来断开的开关闭合 B．闭合开关时，快速移动滑动变阻器的滑片 C．断开开关时，拔出A线圈 D．闭合开关时，向A线圈中插入铁芯 （3）①将相同灵敏电流计和的对应接线柱相连接。将表的指针从中间用力向左拨动、发生偏转，此时静止的表指针将向 偏转（选涂“A．左”、“B．右”）。 ②对这一现象的分析正确的是 。 A．两表都是“发电机’ B．表是“发电机”，表是“电动机” C．两表都是“电动机” D．表是“电动机”，表是“发电机” （4）在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，先要判断灵敏电流计指针的偏转方向与 的关系，进而判断俯视时线圈中电流的方向。实验后，需要通过 （物理量）来联系磁通量变化和感应电流方向的关系，最后归纳得到 定律。 9．用电流传感器能观察电流的变化。 操作一：“原先K在2位置且S闭合，当传感器示数稳定时，将K打到1位置”；操作二：“一段时间后再打到2位置” （1）写出如图中元件K的名称： 。 （2）若X区域是，操作一后，电源输出的能量转化为 ；操作二后，传感器的示数将如何变化？ （3）若X区域是，操作一后，传感器的示数将如何变化？ ；操作二后，电路中的能量将如何转化？ （4）在（3）的X区域的元件中插入铁芯，则现在X区域的符号应该画成 。操作一后，传感器示数的变化将较（3）中同一过程的变化更 （选涂“A．快”或“B．慢”）。 10．本题请注意有效数字位数。如图所示，电源的输出电压稳定在4.80V。 （1）若接线柱c、d接量程为理想电压表的红黑接线柱，则电表示数为 V； （2）若接线柱c、d接量程为理想电流表的红黑接线柱，且示数如图，则正中间的电阻R两端的电势差大小为 V，电源的输出功率为 W。 11．如图（a），竖直平行放置的足够长的光滑导轨，相距，电阻不计，上端接有阻值为的电阻器和其他一些元件，下面连有一根接触良好的能自由运动的水平导体棒，重力，电阻为。在导轨间有与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度为，理想电流表的量程为，灯泡L的图线如图（b）。 （1）在开关S断开时，导体棒由静止开始向下运动，求： ①（计算）导体棒下落的最大速度 m/s； ②（填空）导体棒两端的最大电压 V； ③（填空）上端电阻的最大功率 W。 （2）闭合开关S，当导体棒运动稳定时，电表指针所指的示数为 A。 【答案】6．B 7．C 8． A ABD A B 电流方向 磁场变化 楞次 9． 单刀双掷开关 电势能 逐渐变小 逐渐增加直至不变 磁场能转化成电能 慢 10． 1.60 1.20 7.20 11． 10 8 16 1.25 【解析】6．A．由闭合电路欧姆定律有 可知，待测电阻与电流不是线性关系，所以欧姆表盘不是均匀的，故A项错误； B．由欧姆定律有 所以指针式电压表的刻度是均匀的，故B项正确； C．欧姆挡“0”刻度对应的电流最大，所以在欧姆表表盘的最有段，故C项错误； D．当电流过表盘的线圈时，线圈内受到安培力的作用而转动，而不是洛伦兹力，故D项错误。 故选B。 7．A．非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫作电动势，其并不是描述功率的物理量，电源的热功率是指电源发热的功率。在电源短路时，电源的电动势不可以描述电源的热功率，故A项错误； B．通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内阻，其与电源是否短路无关，故B项错误； C．由电源的路端电压与负载的关系有 所以在电源断路时，电流为零，电压表直接连接其两端可近似测得电动势，故C项正确； D．欧姆表不可以直接连接在电源两端，故D项错误。 故选C。 8．（1）[1]为了观察到感应电流，其应满足能产生感应电流的条件，所以其电路如图所示 [2]根据电流图，其滑动变阻器为保护电路的作用，所以在闭合电键前，滑片P应置于阻值最大端，即最左端。 故选A。 （2）[3]A．将原来断开的开关闭合，其闭合电路瞬间，穿过下面线圈的磁通量发生变化，将产生感应电流，故能使灵敏电流计指针发生偏转，故A项正确； B．闭合开关时，上面的通电线圈相当于条形磁铁，快速移动滑动变阻器的滑片，通过上面的通电线圈的电流发生变化，即通电线圈产生的磁场发生变化，所以穿过下面线圈的磁通量发生变化，将产生感应电流，故能使灵敏电流计指针发生偏转，故B项正确； C．断开开关时，上面的通电线圈中无电流其不会产生磁场，拔出线圈A，穿过下面线圈的磁通量没有发生变化，将不会产生感应电流，故不能使灵敏电流计指针发生偏转，故C项错误； D．闭合开关时，上面的通电线圈相当于条形磁铁，向A线圈中插入铁芯，线圈A的自感系数变大，所以通电线圈产生的磁场发生变化，所以穿过下面线圈的磁通量发生变化，将产生感应电流，故能使灵敏电流计指针发生偏转，故D项正确。 故选ABD。 （3）[4]电流表主要部件是永久磁铁和带有指针的线圈，和用导线连接起来，当表向左拨动时，相当于中的线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流；由于两个电表构成了闭合电路，则电流会通过表中的线圈，而该线圈处于磁场中，由于通电导线在磁场中受力的作用，所以指针也会偏转，由楞次定律可知，其表也向左偏。 故选A。 [5]结合上述分析可知，其中表相当于 “发电机”，表相当于“电动机”。 故选B。 （4）[6][7][8]在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，先要判断灵敏电流计指针的偏转方向与电流方向的关系，进而判断俯视时线圈中电流的方向。实验后，需要通过磁场变化来联系磁通量变化和感应电流方向的关系，最后归纳得到楞次定律。 9．（1）[1]图中K元件为单刀双掷开关。 （2）[2]操作一后，电源与电容器相连，电容器进行充电，其电源输出的能量转化为电容器储存的电势能。 [3]操作二后，电容器与电阻相连，电容器进行放电，由电容器放电过程可知，传感器示数逐渐减小，直至为零。 （3）[4]操作一后，电源与线圈相连，开关接入1后，线圈由于自感，其流过电路的线圈逐渐增加，直至不变。 [5]在操作一时，线圈将电能转化成磁场能储存在线圈中，操作二后，储存在线圈中的磁场能转化成电能。 （4）[6]插入铁芯后其线圈的符号为 [7]插入线圈后，其线圈的自感系数变大，所以其自感现象更加明显，即线圈的阻碍作用更加明显，则其操作一后同一过程的变化更慢。 10．（1）[1]电源的输出电压稳定在4.80V，其c、d间接理想电压表，则电压表测量的是一个电阻的电压，而三个电阻的阻值相同。由 （2）[2][3]若cd间接电流表，则其电路时两个电阻与一个电阻并联，再与连个电阻串联，每一个电阻的阻值都相同，有 总电路中的电流为 并联部分的电压为 电流表的示数为 结合题图可知，电路表的读数为0.5A。所以解得 所以电源的输出功率为 11．（1）[1]当开关断开时，导体棒相当于电源，有 电路中的电流为 导体棒的安培力为 导体棒做大速度时，其处于平衡态，有 解得 [2]最大电压为 [3]上端电阻的最大功率为 （2）[4]由于电路稳定，对于导体棒有 设电路的总电流为，有 设灯泡两端的电压为U，灯泡的电流为，则流过电阻的电流为 电阻两端的电压为 由于电阻与灯泡并联，两个电压相等，整理有 将其图像画在灯泡的图像中，其交点为为两元器件的电压和电流，如图所示 如图所示灯泡和电阻的电压为3V，则流过电阻的电流为 流过灯泡的电流为 四、知识点填空题 12．（23-24高二上·上海长宁·期末） 是将机械能转化为电能的装置，虽然其构造比较复杂，但是基本部分都是 和 ，其中转动的部分都叫转子，静止的部分都叫定子。 【答案】 交流发电机 转子 定子 【详解】[1][2][3] 交流发电机是将机械能转化为电能的装置，虽然其构造比较复杂，但是基本部分都是转子和定子，其中转动的部分都叫转子，静止的部分都叫定子。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$