专题04 电磁感应与交变电流（8大考点）（山东专用）-【好题汇编】2025年高考物理一模试题分类汇编（山东专用）

专题04 电场感应与交变电流 考点01法拉第电磁感应定律的应用 1 考点02电磁感应中的图像问题 1 考点03电磁感应中的含容单棒问题 3 考点04电磁感应中的双棒问题 5 考点05电磁感应中的单棒问题 8 考点06交变电流的产生 12 考点07变压器 14 考点08远距离输电 17 法拉第电磁感应定律的应用 1．（2025·山东菏泽·一模）英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一电荷量为q的带正电小球。磁感应强度B随时间均匀增加，变化率为k。已知变化的磁场在细圆环处产生环形感生电场（稳定的感生电场可类比静电场）。若小球在环上运动一周，感生电场对小球的作用力做功的大小是（　　） A．0 B． C． D． 电磁感应中的图像问题 2．（2025·山东淄博·一模）如图，直角梯形区域为的中点，直角三角形、平行四边形ebcd两区域内存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直与纸面的匀强磁场，一等腰直角三角形导线框与梯形在同一平面内，边长为且与共线，导线框以垂直于的恒定速度穿过磁场区域，从点进入磁场开始计时，末刚好到达点。规定逆时针方向为感应电流的正方向，水平向左为导线受到的安培力的正方向，此过程中线框中的感应电流受到的安培力，二者与时间的关系图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 电磁感应中的含容单棒问题 3．（2025·山东日照·一模）如图所示，间距为L的平行光滑金属导轨水平固定，定值电阻大小为R，电容器的电容大小为C。质量为m的金属棒始终与导轨接触良好并保持垂直，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，金属导轨和金属棒的电阻均不计。开关S开始处于闭合状态，对金属棒施加水平向右的恒定拉力，使其从静止开始运动，经时间t金属棒达到最大速度，此时断开开关S，改变水平拉力大小，使金属棒保持速度匀速运动。整个过程中电容器始终未击穿，下列说法正确的是（    ） A．开关断开前水平拉力大小为 B．开关断开前金属棒运动的位移为 C．开关断开后，当外力的功率为定值电阻功率的3倍时，电容器两端的电压为 D．从开关断开到外力功率为定值电阻功率的3倍时，外力做的功为 4．（2025·山东青岛·一模）如图所示，两根相距为的平行光滑金属导轨倾斜放置，处于垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，两导轨顶端与电容器相连，质量为、长度为的金属杆垂直导轨放置，金属杆与导轨接触良好。开始时电容器不带电，金属杆被锁定在距倾斜导轨底端处。已知两导轨倾角均为，电容器电容为，重力加速度为，不计一切电阻。现解除锁定，下列说法正确的是（　　） A．金属杆下滑过程中做加速度减小的变加速直线运动 B．若增大电容器电容，金属杆下滑时间变短 C．金属杆下滑到导轨底端时电容器极板间电压 D．金属杆下滑到导轨底端时电容器储存的电能 电磁感应中的双棒问题 5．（2025·山东济南·一模）如图所示，光滑平行金属导轨M1N1和M2N2固定在水平面内，导轨间某个区域存在竖直向下的匀强磁场，金属棒P和Q分别静置在磁场两侧的导轨上，金属棒P的质量为m。某时刻金属棒P以初速度水平向右运动，穿过磁场区域后与金属棒Q发生非弹性碰撞，金属棒P刚好再次穿出磁场区域，金属棒Q碰后的速度为。下列说法正确的是（　　） A．金属棒P两次穿过磁场区域的过程中，速度变化量的大小相等 B．金属棒Q的质量为5m C．金属棒P碰撞前的速度大小为 D．整个过程中，金属棒P和Q产生的焦耳热为 6．（2025·山东菏泽·一模）如图所示，两段足够长但不等宽的光滑平行金属导轨水平放置，b、g两点各有绝缘材料（长度忽略不计）平滑连接导轨，ac、fh段间距为l，de、jk段间距为2l。整个空间处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。导轨af端接有电容的电容器（初始不带电），导体棒Ⅱ静止于de、jk段。导体棒I、Ⅱ的质量分别为m、2m，电阻分别为R、2R，长度分别为l、2l，导体棒I从靠近 af位置以初速度向右运动，到达bg左侧前已达到稳定速度（未知）。两导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g，导轨电阻和空气阻力忽略不计。求： (1)导体棒I到达bg时速度的大小； (2)导体棒I在bc、gh段水平导轨上运动的过程中，导体棒I达到稳定时的速度 的大小； (3)导体棒I在bc、gh段运动过程中，导体棒I上产生的焦耳热。 电磁感应中的单棒问题 7．（2025·山东临沂·一模）如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计。在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以初速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中（　　）    A．通过R的电流方向由外向内 B．通过R的电流方向由内向外 C．R上产生的热量为 D．流过R的电荷量为 8．（2025·山东潍坊·一模）如图甲所示，间距的金属轨道与水平面成角放置，上端接定值电阻，下端接定值电阻，其间分布着两个有界匀强磁场区域：区域Ⅰ内的磁场垂直轨道平面向下，磁感应强度；区域Ⅱ内的磁场平行轨道向下，磁感应强度。金属棒MN的质量，接入电路的电阻，金属棒与轨道间的动摩擦因数。现从区域Ⅰ的上方某处沿轨道静止释放金属棒，当金属棒MN刚到达区域Ⅰ的下边界时，开始均匀变化。整个过程中金属棒的速度随下滑时间的变化情况如图乙所示，图像中除ab段外均为直线，Oa段与cd段平行。金属棒在下滑过程中始终与磁场边界平行，且与轨道间接触良好，轨道电阻及空气阻力忽略不计，两磁场互不影响，，g取。下列说法正确的是（　　） A．图乙中c点对应的速度大小为1m/s B．区域Ⅰ的宽度为0.8m C．金属棒穿过区域Ⅰ过程，回路中产生的焦耳热为0.192J D．均匀变化时的变化率为 9．（2025·山东烟台·一模）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度为，一端连接阻值为的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量为的导体棒放在导轨上，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。给导体棒一个向右的初速度，并以此时刻作为计时起点，在求导体棒的速度随时间变化的函数关系时，可与放射性元素的原子核发生衰变的情形作类比。放射性元素的原子核发生衰变时，单位时间内发生衰变的原子核个数与现存的，未衰变的原子核个数成正比：，其中为比例常数，“-”表示原子核个数减少，上述方程的解为：，其中为时刻未衰变的原子核个数，为时刻未衰变的原子核个数。则导体棒的速度随时间变化的函数关系为（    ） A． B． C． D． 交变电流的产生 10．（2025·山东临沂·一模）如图所示，匀强磁场方向与水平面成角斜向右下方，矩形线圈以恒定角速度绕水平面内的轴按图示方向转动，线圈通过换向器与电阻R相连。以图中时刻为计时起点，规定电流由a通过R流向b方向为电流正方向，则通过R的电流i随时间变化图像正确的是（　　） A． B． C． D． 11．（2025·山东潍坊·一模）如图所示，N匝矩形线圈abed置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈的面积为S，bc边与磁场右边界重合，线圈以bc边为轴逆时针（俯视）匀速转动的周期为T。时刻，线圈从图示位置开始转动，下列说法正确的是（　　） A．0时刻感应电动势为零 B．一个周期内线圈中电流方向不发生变化 C．时刻，穿过线圈的磁通量 D．此线圈产生交变电流电动势的有效值 变压器 12．（2025·山东济南·一模）如图所示，电路中四个灯泡完全相同，其中两个灯泡与理想变压器的原线圈串联接在交流电源上，另外两个灯泡并联接在副线圈的两端。若四个灯泡都正常发光，则交流电源的电压与副线圈两端的电压之比为（　　） A．2:1 B．3:1 C．4:1 D．6:1 13．（2025·山东烟台·一模）如图所示，理想变压器原线圈与理想电流表串联后接在交流电源上，变压器原，副线圈匝数比，定值电阻的阻值为，电动机M线圈的电阻为。调节变阻器的阻值，当变阻器接入电路的阻值为时，电动机恰好正常工作，此时电流表的示数为0.5A，下列说法正确的是（    ） A．定值电阻消耗的功率为11W B．变压器的输入功率为77W C．电动机消耗的功率为11W D．电动机的输出功率为33W 14．（2025·山东青岛·一模）如图所示，是边长为的等边三角形金属线框，处于磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，线框与理想变压器相连。已知变压器原、副线圈匝数分别为和，电表均为理想电表，不计线框的电阻。时刻线框从图示位置绕轴以角速度匀速转动，下列说法正确的是（　　） A．时线框感应电动势最大 B．电压表的示数为 C．若滑动变阻器的阻值减小，则电流表示数将减小 D．若线框转动角速度加倍，则电流表示数变为原来的4倍 15．（2025·山东菏泽·一模）交流发电机产生的感应电动势如图所示，通过自耦变压器给一电阻R供电，不计发电机内阻。下列说法正确的是（　　） A．通过电阻R的电流方向每秒钟改变10次 B．改变滑片P 的位置可以使电压表的示数为12V C．t=0.05s时发电机线圈平面与磁场方向平行 D．自耦变压器滑片 P 向上滑动时，电阻 R 热功率增大 远距离输电 16．（2025·山东日照·一模）某风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.2T，线圈的匝数为100、面积为，不计线圈的电阻，磁体转动的角速度为。发电机产生的交变电流经过变压器升压后向远处输电，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输电线总电阻为8Ω，输电线上损失的功率为5kW，在用户端用降压变压器把电压降为220V。假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（    ） A．当磁场与线圈平行时，感应电动势为零 B．发电机输出电压的有效值为450V C．输电线上的电流为 D．降压变压器原、副线圈的匝数比为 17．（2025·山东淄博·一模）图为通过远距离输电方式给新能源汽车充电桩供电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别为、，输电线总电阻为。在的原线圈两端接入一电压为的交流电。不考虑其它因素的影响，下列说法正确的是（　　） A．充电桩上交流电的周期为0.01s B．当充电桩使用个数增多时，的输出电压减小 C．当的输入功率为时，输电线上损失的电功率为 D．当的输入功率为时，的输出电压有效值为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 电场感应与交变电流 考点01法拉第电磁感应定律的应用 1 考点02电磁感应中的图像问题 1 考点03电磁感应中的含容单棒问题 3 考点04电磁感应中的双棒问题 5 考点05电磁感应中的单棒问题 8 考点06交变电流的产生 12 考点07变压器 14 考点08远距离输电 17 法拉第电磁感应定律的应用 1．（2025·山东菏泽·一模）英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一电荷量为q的带正电小球。磁感应强度B随时间均匀增加，变化率为k。已知变化的磁场在细圆环处产生环形感生电场（稳定的感生电场可类比静电场）。若小球在环上运动一周，感生电场对小球的作用力做功的大小是（　　） A．0 B． C． D． 【答案】D 【详解】根据法拉第电磁感应定律可知感生电场的电动势小球在环上运动一周感生电场对小球的作用力所做功的大小是故选D。 电磁感应中的图像问题 2．（2025·山东淄博·一模）如图，直角梯形区域为的中点，直角三角形、平行四边形ebcd两区域内存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直与纸面的匀强磁场，一等腰直角三角形导线框与梯形在同一平面内，边长为且与共线，导线框以垂直于的恒定速度穿过磁场区域，从点进入磁场开始计时，末刚好到达点。规定逆时针方向为感应电流的正方向，水平向左为导线受到的安培力的正方向，此过程中线框中的感应电流受到的安培力，二者与时间的关系图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】AB．设导线框速度为v，电阻为R，则内电流 可知均匀增大，该过程最大电流为，由右手定则可知电流方向为逆时针，为正方向； 内，导线框一部分在垂直纸面向里的磁场，一部分在垂直纸面向外的磁场，且两边切割磁感线产生的感应电动势方向相同，此时两边产生的感应电动势相加 ，可得 可知电流从最大逐渐减小到0，由右手定则可知电流方向为顺时针，为负方向； 2~3s内，导线框离开磁场，电流 可知电流逐渐减小到0，由右手定则可知电流方向为逆时针，为正方向。综合可知，内最大电流是 末电流的 2 倍，所以图像B选项符合题意。 CD．根据 内，AC在磁场外，安培力 内，导线框一部分在垂直纸面向里的磁场，一部分在垂直纸面向外的磁场，AC边安培力大小 可知该过程安培力从最大值逐渐减小到0，再反向增大最后减小到0，分析可知AC边安培力方向先向左后向右，即方向先正后负，且图像为开口向上的二次函数； 内，线框出磁场，AC边安培力大小 可知安培力从最大值逐渐减小，且图像为开口向上的二次函数。综合分析可知C选项符合题意。 故选BC。 电磁感应中的含容单棒问题 3．（2025·山东日照·一模）如图所示，间距为L的平行光滑金属导轨水平固定，定值电阻大小为R，电容器的电容大小为C。质量为m的金属棒始终与导轨接触良好并保持垂直，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，金属导轨和金属棒的电阻均不计。开关S开始处于闭合状态，对金属棒施加水平向右的恒定拉力，使其从静止开始运动，经时间t金属棒达到最大速度，此时断开开关S，改变水平拉力大小，使金属棒保持速度匀速运动。整个过程中电容器始终未击穿，下列说法正确的是（    ） A．开关断开前水平拉力大小为 B．开关断开前金属棒运动的位移为 C．开关断开后，当外力的功率为定值电阻功率的3倍时，电容器两端的电压为 D．从开关断开到外力功率为定值电阻功率的3倍时，外力做的功为 【答案】AD 【详解】A．开关S闭合后，当外力与安培力相等时，金属棒的速度最大，则 由闭合电路欧姆定律 金属棒切割磁感线产生的感应电动势为 联立可得，恒定的外力为 故A正确； B．开关断开前，金属棒达到最大速度过程，由动量定理又解得金属棒运动的位移大小故B错误； CD．开关闭合后，金属棒做匀速直线运动，当外力的功率为定值电阻功率的3倍时，设回路的电流为I，则 由平衡条件知，外力 联立，解得 金属棒产生的感应电动势 则电容器两端的电压 此时电容器所带的的电荷量即通过电源的电荷量，为 由功能关系知，外力做功 故C错误；D正确。 故选AD。 4．（2025·山东青岛·一模）如图所示，两根相距为的平行光滑金属导轨倾斜放置，处于垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，两导轨顶端与电容器相连，质量为、长度为的金属杆垂直导轨放置，金属杆与导轨接触良好。开始时电容器不带电，金属杆被锁定在距倾斜导轨底端处。已知两导轨倾角均为，电容器电容为，重力加速度为，不计一切电阻。现解除锁定，下列说法正确的是（　　） A．金属杆下滑过程中做加速度减小的变加速直线运动 B．若增大电容器电容，金属杆下滑时间变短 C．金属杆下滑到导轨底端时电容器极板间电压 D．金属杆下滑到导轨底端时电容器储存的电能 【答案】CD 【详解】A．t时刻电容器两端的电压为：U=E=BLv 棒沿导轨下滑时，根据牛顿第二定律有：mgsinθ-F=ma 又棒所受的安培力为：F=BIL 电路中电流为： 联立以上三式得： 式中各量均不变，说明加速度不变，可知导体棒做匀加速直线运动，故A错误； B．若增大电容器电容，加速度减小，则根据 可知金属杆下滑时间变长，故B错误； C．金属杆下滑到导轨底端时的速度 电容器极板间电压 故C正确； D．金属杆下滑到导轨底端时电容器储存的电能 故D正确。故选CD。 电磁感应中的双棒问题 5．（2025·山东济南·一模）如图所示，光滑平行金属导轨M1N1和M2N2固定在水平面内，导轨间某个区域存在竖直向下的匀强磁场，金属棒P和Q分别静置在磁场两侧的导轨上，金属棒P的质量为m。某时刻金属棒P以初速度水平向右运动，穿过磁场区域后与金属棒Q发生非弹性碰撞，金属棒P刚好再次穿出磁场区域，金属棒Q碰后的速度为。下列说法正确的是（　　） A．金属棒P两次穿过磁场区域的过程中，速度变化量的大小相等 B．金属棒Q的质量为5m C．金属棒P碰撞前的速度大小为 D．整个过程中，金属棒P和Q产生的焦耳热为 【答案】AB 【详解】A．设金属导轨间距为L，磁场为B，磁场宽度为d，回路总电阻为，金属棒两次穿过磁场区域过程中，根据动量定理可得， 可得 由此可知，两次穿过磁场的速度变化量的大小相等，故A正确； B．设第一次穿过磁场的速度为，由A可知第二次穿过磁场的速度 PQ发生碰撞，根据动量守恒定律可得 解得 即金属棒Q的质量为5m，故B正确； CD．由于PQ发生非弹性碰撞，无法求解碰撞之后P的速度，无法求解金属棒P碰撞前的速度大小和整个过程中金属棒P和Q产生的焦耳热，故CD错误。 故选AB。 6．（2025·山东菏泽·一模）如图所示，两段足够长但不等宽的光滑平行金属导轨水平放置，b、g两点各有绝缘材料（长度忽略不计）平滑连接导轨，ac、fh段间距为l，de、jk段间距为2l。整个空间处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。导轨af端接有电容的电容器（初始不带电），导体棒Ⅱ静止于de、jk段。导体棒I、Ⅱ的质量分别为m、2m，电阻分别为R、2R，长度分别为l、2l，导体棒I从靠近 af位置以初速度向右运动，到达bg左侧前已达到稳定速度（未知）。两导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g，导轨电阻和空气阻力忽略不计。求： (1)导体棒I到达bg时速度的大小； (2)导体棒I在bc、gh段水平导轨上运动的过程中，导体棒I达到稳定时的速度 的大小； (3)导体棒I在bc、gh段运动过程中，导体棒I上产生的焦耳热。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据电容的定义式有 在bg左侧运动过程中，对Ⅰ棒进行分析，切割磁感线的感应电动势 根据动量定理有 根据电流的定义式有 解得 （2）Ⅰ棒在bc、gh段运动过程中，对Ⅰ棒进行分析，根据动量定理有 对Ⅱ棒进行分析，根据动量定理有 Ⅰ、Ⅱ棒稳定时有 解得， （3）Ⅰ棒在bc、gh段运动过程中，设Ⅰ棒产生的产生的焦耳热为Q1，Ⅱ棒产生的产生的焦耳热为Q2，由于回路电路相等，则有 根据能量守恒定律有 解得 电磁感应中的单棒问题 7．（2025·山东临沂·一模）如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计。在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以初速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中（　　）    A．通过R的电流方向由外向内 B．通过R的电流方向由内向外 C．R上产生的热量为 D．流过R的电荷量为 【答案】AC 【详解】AB．由楞次定律得，穿过闭合电路的竖直向上的磁通量减少，所以感应电流产生的磁场竖直向上，即感应电流通过R时由外向内，A正确，B错误； C．若棒从cd在拉力的作用下开始以速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动，其水平方向速度始终与磁场垂直，所以根据法拉第电磁感应定律，其感应电动势为 而当它运动一段时间后与0点连线与竖直方向夹角为时，因为是匀速圆周运动，所以，在水平方向的分速度为 所以它的感应电动势为 所以有效值为 所以电流有效值为 从cd到ab时间为 所以产生的热量为 C正确；     D．流过R的电荷量为 所以 D错误。 故选AC。 8．（2025·山东潍坊·一模）如图甲所示，间距的金属轨道与水平面成角放置，上端接定值电阻，下端接定值电阻，其间分布着两个有界匀强磁场区域：区域Ⅰ内的磁场垂直轨道平面向下，磁感应强度；区域Ⅱ内的磁场平行轨道向下，磁感应强度。金属棒MN的质量，接入电路的电阻，金属棒与轨道间的动摩擦因数。现从区域Ⅰ的上方某处沿轨道静止释放金属棒，当金属棒MN刚到达区域Ⅰ的下边界时，开始均匀变化。整个过程中金属棒的速度随下滑时间的变化情况如图乙所示，图像中除ab段外均为直线，Oa段与cd段平行。金属棒在下滑过程中始终与磁场边界平行，且与轨道间接触良好，轨道电阻及空气阻力忽略不计，两磁场互不影响，，g取。下列说法正确的是（　　） A．图乙中c点对应的速度大小为1m/s B．区域Ⅰ的宽度为0.8m C．金属棒穿过区域Ⅰ过程，回路中产生的焦耳热为0.192J D．均匀变化时的变化率为 【答案】BD 【详解】A．图乙中c点对应金属棒出区域Ⅰ，由受力平衡得 其中 解得 故A错误； B．金属棒进入区域Ⅰ之前的过程中，根据动量定理有 求得 设区域Ⅰ的宽度为，金属棒穿过区域Ⅰ的过程中，根据动量定理有 又， 其中， 联立得 C．金属棒穿过区域Ⅰ的过程中，由能量守恒得 解得 故C错误； D．由图乙可知 得 金属棒穿过区域Ⅱ的过程中做匀速直线运动，有 另外，金属棒穿过区域Ⅱ时均匀变化，回路中产生感生电动势，电动势为 金属棒与并联，再与串联，所以回路中的总电阻为 金属棒中的电流为 联立解得 故D正确。 故选BD。 9．（2025·山东烟台·一模）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度为，一端连接阻值为的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量为的导体棒放在导轨上，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。给导体棒一个向右的初速度，并以此时刻作为计时起点，在求导体棒的速度随时间变化的函数关系时，可与放射性元素的原子核发生衰变的情形作类比。放射性元素的原子核发生衰变时，单位时间内发生衰变的原子核个数与现存的，未衰变的原子核个数成正比：，其中为比例常数，“-”表示原子核个数减少，上述方程的解为：，其中为时刻未衰变的原子核个数，为时刻未衰变的原子核个数。则导体棒的速度随时间变化的函数关系为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】在极短的时间内，由动量定理可得 安培力为 导体棒切割磁感线产生的电动势为 电路中的电流为 联立上式可得 整理得 结合题目中的信息可得 故选A。 交变电流的产生 10．（2025·山东临沂·一模）如图所示，匀强磁场方向与水平面成角斜向右下方，矩形线圈以恒定角速度绕水平面内的轴按图示方向转动，线圈通过换向器与电阻R相连。以图中时刻为计时起点，规定电流由a通过R流向b方向为电流正方向，则通过R的电流i随时间变化图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】从图示位置顺时针转角的过程中，线圈的磁通量在减小，由楞次定律可知，感应电流方向由b通过R流向a，即为负方向。这段时间为 当转到线圈平面与磁场方向平行时，线圈的感应电流最大。继续转角的过程中，线圈的磁通量在增大，由楞次定律可知，感应电流方向由b通过R流向a，即为负方向。这段时间为 继续转角的过程中，线圈的磁通量在增大，线圈两个接头通过换向器改变了与R两端的连接，由楞次定律可知，感应电流方向由a通过R流向b，即为正方向。这段时间为 此时，线圈平面与磁场方向垂直，感应电流为0。 故选A。 11．（2025·山东潍坊·一模）如图所示，N匝矩形线圈abed置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈的面积为S，bc边与磁场右边界重合，线圈以bc边为轴逆时针（俯视）匀速转动的周期为T。时刻，线圈从图示位置开始转动，下列说法正确的是（　　） A．0时刻感应电动势为零 B．一个周期内线圈中电流方向不发生变化 C．时刻，穿过线圈的磁通量 D．此线圈产生交变电流电动势的有效值 【答案】AD 【详解】A．在图示位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小为零，故0时刻感应电动势为零，故A正确； B．一个周期内线圈中电流方向变化一次，故B错误； C．对应线圈转过的角度为 则此时穿过线圈的磁通量为 故C错误； D．此线圈产生交变电流电动势的最值为 又 解得 由题分析，可知线圈转一圈，只有半个周期有交变电流，设此线圈产生的交变电流电动势的有效值为，则有 解得此线圈产生交变电流电动势的有效值 故D正确。 故选AD。 变压器 12．（2025·山东济南·一模）如图所示，电路中四个灯泡完全相同，其中两个灯泡与理想变压器的原线圈串联接在交流电源上，另外两个灯泡并联接在副线圈的两端。若四个灯泡都正常发光，则交流电源的电压与副线圈两端的电压之比为（　　） A．2:1 B．3:1 C．4:1 D．6:1 【答案】C 【详解】设灯泡正常发光的电压为UL，电流为IL，原线圈输入电压为U1，根据理想变压器原副线圈功率相等，可得 可得 则交流电源的电压为 交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为 故选C。 13．（2025·山东烟台·一模）如图所示，理想变压器原线圈与理想电流表串联后接在交流电源上，变压器原，副线圈匝数比，定值电阻的阻值为，电动机M线圈的电阻为。调节变阻器的阻值，当变阻器接入电路的阻值为时，电动机恰好正常工作，此时电流表的示数为0.5A，下列说法正确的是（    ） A．定值电阻消耗的功率为11W B．变压器的输入功率为77W C．电动机消耗的功率为11W D．电动机的输出功率为33W 【答案】D 【详解】A．电流表的示数为,根据 可得 定值电阻消耗的功率为 A错误； B．变压器的输入电压为 变压器的输入功率为 B错误； CD．根据 可得变压器的输出电压为 电动机两端电压为 通过电动机的电流为 电动机消耗的功率为 电动机的输出功率为 C错误，D正确。 故选D。 14．（2025·山东青岛·一模）如图所示，是边长为的等边三角形金属线框，处于磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，线框与理想变压器相连。已知变压器原、副线圈匝数分别为和，电表均为理想电表，不计线框的电阻。时刻线框从图示位置绕轴以角速度匀速转动，下列说法正确的是（　　） A．时线框感应电动势最大 B．电压表的示数为 C．若滑动变阻器的阻值减小，则电流表示数将减小 D．若线框转动角速度加倍，则电流表示数变为原来的4倍 【答案】B 【详解】A．时线框垂直于磁场，磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，故A错误； B．该线框在磁场中匀速转动产生正弦式交流电，其峰值为 其中 有效值为 变压器输入电压为 又 解得电压表的示数为 故B正确； C．因线框电阻不计，所以滑动变阻器的阻值变化时，变压器输入电压、输出电压不变，若滑动变阻器的阻值减小，则副线圈中的电流增大，原线圈中的电流也增大，即电流表示数将增大，故C错误； D．若线框转动角速度加倍，由以上推导可知，变压器输出电压加倍，副线圈中的电流加倍，原线圈中的电流也加倍，即电流表示数加倍，故D错误。 故选B。 15．（2025·山东菏泽·一模）交流发电机产生的感应电动势如图所示，通过自耦变压器给一电阻R供电，不计发电机内阻。下列说法正确的是（　　） A．通过电阻R的电流方向每秒钟改变10次 B．改变滑片P 的位置可以使电压表的示数为12V C．t=0.05s时发电机线圈平面与磁场方向平行 D．自耦变压器滑片 P 向上滑动时，电阻 R 热功率增大 【答案】AC 【详解】A．由图可知，周期为0.2s，一个周期电流方向改变两次，则发电机线圈中电流方向每秒钟改变10次，故A正确； B．电动势有效值为，则电压表的示数为，故B错误； C．由图可知，时，电动势最大，此时磁通量变化率最大，磁通量为零，则发电机线圈平面与磁场方向平行，故C正确； D．自耦变压器滑片P向上滑动时，原线圈匝数增大，根据可知，电阻R两端电压减小，电阻 R 热功率减小，故D错误。 故选AC。 远距离输电 16．（2025·山东日照·一模）某风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.2T，线圈的匝数为100、面积为，不计线圈的电阻，磁体转动的角速度为。发电机产生的交变电流经过变压器升压后向远处输电，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输电线总电阻为8Ω，输电线上损失的功率为5kW，在用户端用降压变压器把电压降为220V。假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（    ） A．当磁场与线圈平行时，感应电动势为零 B．发电机输出电压的有效值为450V C．输电线上的电流为 D．降压变压器原、副线圈的匝数比为 【答案】BD 【详解】A．当磁场与线圈平行时，线圈切割磁感线最快（垂直切割），此时感应电动势最大，故A错误； B．发电机输出电压的最大值为 发电机输出电压的有效值为 故B正确； C．输电线上损失的功率为 代入数据，解得 故C错误； D．根据 可知，升压变压器的输出电压为 输电线上损失的电压为 则减压变压器的输入电压为 根据 解得降压变压器原、副线圈的匝数比为 故D正确。 故选BD。 17．（2025·山东淄博·一模）图为通过远距离输电方式给新能源汽车充电桩供电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别为、，输电线总电阻为。在的原线圈两端接入一电压为的交流电。不考虑其它因素的影响，下列说法正确的是（　　） A．充电桩上交流电的周期为0.01s B．当充电桩使用个数增多时，的输出电压减小 C．当的输入功率为时，输电线上损失的电功率为 D．当的输入功率为时，的输出电压有效值为 【答案】BD 【详解】A．由可知，则周期为s 故A错误 B．若充电桩消耗的功率增大，则电源输入总功率变大，因为总电压不变，由可知升压变压器原线圈电流变大，升压变压器副线圈电流变大，则输电线上的损耗电压变大，降压变压器原线圈电压变小，则的输出电压减小,故B正确。 C．的输入电压为V的输入功率为时，则电流为A根据解得A 输电线上损失的电功率为 故C错误； D．根据解得V输电线两端的电压为V则V根据解得V故D正确；故选BD。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$