专题02 电磁感应定律的应用(3大考点)（上海专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理下学期期末真题分类汇编

专题02 自感现象与电磁振荡 自感现象 一、单选题 1．（23-24高二下·上海嘉定·期末）如图所示的实验电路中，L是自感线圈，R为定值电阻，电源内阻不可忽略。t=0时闭合开关S，一段时间后断开开关，则电流传感器所记录的电流i随时间t变化的图像可能为（　　）    A．   B．   C．   D．   二、解答题 2．（23-24高二下·上海·期末）电感线圈 电感线圈是重要的电学元件。 1. 小李同学用图中两个电路研究通电自感和断电自感现象。图中L是自感系数很大的线圈，直流电阻忽略不计，A、B是两个相同的小灯泡，直流电源为一节新的干电池。请将左侧栏对电键的实验操作与右侧栏可能观察到的小灯泡的现象用直线连接起来：对电键的操作以及实验过程中可能会观察到灯泡的现象； 三、综合题 （23-24高二下·上海虹口·期末）电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，是电磁学领域中最伟大的成就之一，它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路。 3．下列现象属于电磁感应现象的是（　　） A．电磁炮发射出膛 B．通电导线在磁场中受到力的作用 C．一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性 D．当交变电流通过变压器的原线圈，能使副线圈中产生感应电动势 4．关于电磁感应在生产、生活中的应用，下列说法正确的是（　　） A．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼作用 B．真空冶炼炉的工作原理主要是电流的磁效应 C．变压器使用硅钢作为铁芯材料，原因是硅钢是铁磁性材料且电阻率较小 D．电磁炉可以用陶瓷材料的锅加热食物 5．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。实验过程中两灯泡均未烧坏，下列说法正确的是（　　） A．开关S由断开变为闭合时，A灯泡逐渐变亮 B．开关S由断开变为闭合时，B灯保持亮度不变 C．开关S由闭合变为断开时，A灯泡逐渐变暗 D．开关S由闭合变为断开时，B灯先变亮再逐渐变暗，直到熄灭 6．面积为S的单匝矩形线圈，放在磁感应强度为的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕轴匀速转动；从图示位置开始计时，则磁通量随时间的变化规律为 ；感应电动势的大小随时间变化的规律为 。 7．如图甲所示，间距为L的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的左端连接一阻值为R的定值电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m、长度为L、电阻为r的导体棒cd放在导轨上。导体棒运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好，导轨的电阻可忽略不计。 （1）若对导体棒cd施加一水平向右的恒力，使其以速度v向右做匀速直线运动，求此力的大小。 （2）若对导体棒cd施加一水平向右的瞬时冲量，使其以速度开始运动，并最终停在导轨上。 ①求整个过程中，电阻R产生的热量； ②求整个过程中，通过电阻R的电荷量q； ③在图乙中定性画出导体棒cd两端的电势差随位移x变化的图像。 电磁振荡与电磁波 一、实验题 1．（23-24高二下·上海·期末）为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为）。某光敏电阻在不同照度下的阻值如下表 照度 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻 7.5 4.0 2.8 2.3 2.0 1.8 (1)如图为街道路灯自动控制电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在 （填“”或“”）之间； (2)已知线圈的电阻为140Ω，直流电源的电动势，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于10mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器的阻值应调为 Ω时，才能使天色渐暗照度低于时点亮路灯。 (3)为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，变阻器的阻值应适当调 些（选填“大”或“小”）。 二、解答题 （23-24高二下·上海虹口·期末）5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验。5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（比特率、比特/秒），是4G网络的50-100倍。 2．在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A．5G使用的电磁波是横波 B．5G使用的电磁波是纵波 C．5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的快 D．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象 3．关于5G网络使用的无线电波相比4G网络，下列说法正确的是（　　） A．在真空中的传播速度更快 B．在真空中的波长更长 C．衍射的本领更弱 D．频率更高，相同时间传递的信息量更大 4．产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A．线圈中磁场的方向向上 B．电容器两极板间电场强度正在变大 C．电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加 D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反 5．目前困扰5G发展的难题之一是供电，5G基站单系统功耗为4kW（基站用电器功率），信号覆盖半径约为100m，而在4G时代，基站单系统功耗仅为1kW，信号覆盖半径约为2km，如图所示，某5G基站距离100kV主供电线路一定距离，线路电阻为，线路损耗功率占总功率的20%（变压器均视作理想变压器）。 （1）求输电回路的电流； （2）高压变压器原、副线圈的匝数比； （3）为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，试估算全市的5G基站运行一天将消耗约多少？（保留一位有效数字） 三、综合题 6．（23-24高二下·上海嘉定·期末）电磁振荡与电磁波：将电感器、电容器与电池、单刀双掷开关、电压传感器按如图所示电路连接，把开关置于1，先给电容器充电。 (1)充电过程中，自由电荷在 力作用下向两极板积聚，电源正极与正极板之间的电势差逐渐 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (2)已知电容器的电容为C，充电完毕时电容器所带的电荷量为Q，则关于充电过程中总电流I与电池电动势E，有（　　） A．I减小，E=CQ B．I减小，E=Q/C C．I增大，E=CQ D．I增大，E=Q/C (3)电容器充电完毕后将开关置于2组成振荡回路，计算机记录到如图所示的电压变化，由图可知，回路中t= s时电场能最大，t= s时磁场能最大。 (4)若回路中电阻不可忽略，则将开关置于2后回路中的能量转化情况应为： 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 自感现象与电磁振荡 自感现象 一、单选题 1．（23-24高二下·上海嘉定·期末）如图所示的实验电路中，L是自感线圈，R为定值电阻，电源内阻不可忽略。t=0时闭合开关S，一段时间后断开开关，则电流传感器所记录的电流i随时间t变化的图像可能为（　　）    A．   B．   C．   D．   【答案】D 【详解】闭合S瞬间，线圈中产生自感电动势阻碍电流增加，则线圈相当于断路，此时通过电流传感器的电流最大；随线圈阻碍作用的减小，通过线圈的电流逐渐变大，通过电流传感器的电流逐渐减小，电路稳定后，外电路电阻不变，外电压不变，通过电流传感器的电流不变；断开开关S瞬间，由于自感现象，电感线圈阻碍电流减小，通过线圈L的电流此时从左向右流过电流传感器，与原来方向相反，且逐渐减小。 故选D。 二、解答题 2．（23-24高二下·上海·期末）电感线圈 电感线圈是重要的电学元件。 1. 小李同学用图中两个电路研究通电自感和断电自感现象。图中L是自感系数很大的线圈，直流电阻忽略不计，A、B是两个相同的小灯泡，直流电源为一节新的干电池。请将左侧栏对电键的实验操作与右侧栏可能观察到的小灯泡的现象用直线连接起来：对电键的操作以及实验过程中可能会观察到灯泡的现象； 【答案】 【详解】电键S1由断开到闭合，线圈和灯泡串联，因为线圈产生自感现象阻碍电流增加，所以灯泡慢慢变亮，最后亮度不变；电键S1由闭合到断开，虽然线圈也会产生断电自感，但不能形成闭合回路，故灯泡立即熄灭； 电键S2由断开到闭合，线圈和灯泡并联，线圈会产生通电自感，所以灯泡立即发光，但是稳定后灯泡会熄灭；电键S2由闭合到断开，线圈产生断电自感，由于灯泡此时能和线圈组成回路，所以灯泡会闪亮一下，然后熄灭。 三、综合题 （23-24高二下·上海虹口·期末）电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，是电磁学领域中最伟大的成就之一，它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路。 3．下列现象属于电磁感应现象的是（　　） A．电磁炮发射出膛 B．通电导线在磁场中受到力的作用 C．一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性 D．当交变电流通过变压器的原线圈，能使副线圈中产生感应电动势 4．关于电磁感应在生产、生活中的应用，下列说法正确的是（　　） A．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼作用 B．真空冶炼炉的工作原理主要是电流的磁效应 C．变压器使用硅钢作为铁芯材料，原因是硅钢是铁磁性材料且电阻率较小 D．电磁炉可以用陶瓷材料的锅加热食物 5．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。实验过程中两灯泡均未烧坏，下列说法正确的是（　　） A．开关S由断开变为闭合时，A灯泡逐渐变亮 B．开关S由断开变为闭合时，B灯保持亮度不变 C．开关S由闭合变为断开时，A灯泡逐渐变暗 D．开关S由闭合变为断开时，B灯先变亮再逐渐变暗，直到熄灭 6．面积为S的单匝矩形线圈，放在磁感应强度为的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕轴匀速转动；从图示位置开始计时，则磁通量随时间的变化规律为 ；感应电动势的大小随时间变化的规律为 。 7．如图甲所示，间距为L的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的左端连接一阻值为R的定值电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m、长度为L、电阻为r的导体棒cd放在导轨上。导体棒运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好，导轨的电阻可忽略不计。 （1）若对导体棒cd施加一水平向右的恒力，使其以速度v向右做匀速直线运动，求此力的大小。 （2）若对导体棒cd施加一水平向右的瞬时冲量，使其以速度开始运动，并最终停在导轨上。 ①求整个过程中，电阻R产生的热量； ②求整个过程中，通过电阻R的电荷量q； ③在图乙中定性画出导体棒cd两端的电势差随位移x变化的图像。 【答案】3．D 4．A 5．AD 6． 7．（1）；（2）①；②；③ 【解析】3．A．电磁炮发射出膛是电磁驱动现象，不是电磁感应现象，故A错误； B．通电导线在磁场中受到力的作用不是电磁感应现象，故B错误； C．一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性，这是物体被磁化，不是电磁感应现象，故C错误； D．当交变电流通过变压器的原线圈，能使副线圈中产生感应电动势，这是电磁应现象。故D正确。 故选D。 4．A．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的作用，故A正确； B．真空冶炼炉的工作原理主要是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，故B错误； C．变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，原因是硅钢是铁磁性材料且电阻率较大，从而减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，故C错误； D．电磁炉是在金属锅中产生的涡流发热来加热食物的，电磁炉不可以用陶瓷材料的锅来加热食物，故D错误。 故选A。 5．AB．当开关S由断开变为闭合时，电路接通，由于电感的自感作用产生感应电动势，阻碍电流的流过，则相当于A、B串联，两灯均立即变亮，接着电感的自感效应减弱，电感中电流逐渐变大，B灯电流逐渐减小，最后电感将B灯短路，B灯熄灭，由于A灯分压变大，所以A灯变亮，故A正确，B错误； CD．当开关S由闭合变为断开时，电路断开，A灯立即熄灭，电感由于自感效应，相当于电源并与B灯构成回路，则B灯突然变亮，并逐渐变暗直至熄灭，故C错误，D正确。 故选AD。 6．[1]图示位置线圈处于中性面，从此位置开始计时，磁通量随时间的变化规律为 [2]线圈产生的感应电动势 其中 则感应电动势的大小随时间变化的规律为 7．（1）根据法拉第电磁感应定律可知导体棒产生的感应电动势 根据闭合电路欧姆定律有 根据共点力平衡 联立解得 （2）①若对导体棒cd施加一水平向右的瞬时冲量，使其以速度开始运动，并最终停在导轨上。整个过程中，根据能量守恒可知，电路中产生的总热量等于导体棒的初动能 则电阻R产生的热量 ②设向右为正方向，由动量定理有 又 解得 ③由电路可知 其中 由动量定理有 又 联立可得 导体棒cd两端的电势差随位移x变化的图像如图所示 电磁振荡与电磁波 一、实验题 1．（23-24高二下·上海·期末）为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为）。某光敏电阻在不同照度下的阻值如下表 照度 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻 7.5 4.0 2.8 2.3 2.0 1.8 (1)如图为街道路灯自动控制电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在 （填“”或“”）之间； (2)已知线圈的电阻为140Ω，直流电源的电动势，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于10mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器的阻值应调为 Ω时，才能使天色渐暗照度低于时点亮路灯。 (3)为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，变阻器的阻值应适当调 些（选填“大”或“小”）。 【答案】(1)AB (2)1460 (3)小 【详解】（1）由于天亮时照度较大，光敏电阻的阻值较小，电路中的电流较大，衔铁被吸下，间断开，间接通，为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在间。 （2）由题意可知，当照度降到时，电路电流降低到，根据闭合电路欧姆定律可知，电路的总电阻为 由表格数据可知此时光敏电阻的阻值为，则滑动变阻器的阻值应调为 （3）为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，可知亮灯时，光敏电阻的阻值变大，则变阻器的阻值应适当调小些。 二、解答题 （23-24高二下·上海虹口·期末）5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验。5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（比特率、比特/秒），是4G网络的50-100倍。 2．在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A．5G使用的电磁波是横波 B．5G使用的电磁波是纵波 C．5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的快 D．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象 3．关于5G网络使用的无线电波相比4G网络，下列说法正确的是（　　） A．在真空中的传播速度更快 B．在真空中的波长更长 C．衍射的本领更弱 D．频率更高，相同时间传递的信息量更大 4．产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A．线圈中磁场的方向向上 B．电容器两极板间电场强度正在变大 C．电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加 D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反 5．目前困扰5G发展的难题之一是供电，5G基站单系统功耗为4kW（基站用电器功率），信号覆盖半径约为100m，而在4G时代，基站单系统功耗仅为1kW，信号覆盖半径约为2km，如图所示，某5G基站距离100kV主供电线路一定距离，线路电阻为，线路损耗功率占总功率的20%（变压器均视作理想变压器）。 （1）求输电回路的电流； （2）高压变压器原、副线圈的匝数比； （3）为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，试估算全市的5G基站运行一天将消耗约多少？（保留一位有效数字） 【答案】2．A 3．CD 4．B 5．（1）5A；（2）100:1；（3） 【解析】2．AB.5G使用的电磁波是横波，故A正确，B错误； C.5G使用的电磁波频率更高，所以5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的慢，故C错误； D.5G使用的电磁波频率更高，与4G信号相遇不会产生干涉现象，故D错误。 故选A。 3．A.无线电波（电磁波）在真空的传播速度与光速相同，保持不变，其速度与频率没有关系，故A错误； BC.由公式 可知频率变大，波长变短，衍射本领变弱，故B错误，C正确； D.无线电波（电磁波）频率越高，周期越小，相同时间内可承载的信息量越大，故D正确。 故选CD。 4．A.根据线圈中电流方向，应用右手螺旋定则判断出线圈中磁场方向向下，故A错误； B.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，板间电场强度在变大，故B正确； CD.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，电路中电流在减小，线圈储存的磁场能正在减小，逐渐转化成电场能，根据“增反减同”可知，线圈中感应电流的方向与线路中原电流方向相同，故CD错误。 故选B。 5．（1）由题意可知，总功率为 线路损耗功率为 由 得 （2）高压变压器副线圈两端的电压为 由 得 （3）需要的基电站个数 每个基电站一天的耗电量为 总耗电量为 三、综合题 6．（23-24高二下·上海嘉定·期末）电磁振荡与电磁波：将电感器、电容器与电池、单刀双掷开关、电压传感器按如图所示电路连接，把开关置于1，先给电容器充电。 (1)充电过程中，自由电荷在 力作用下向两极板积聚，电源正极与正极板之间的电势差逐渐 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (2)已知电容器的电容为C，充电完毕时电容器所带的电荷量为Q，则关于充电过程中总电流I与电池电动势E，有（　　） A．I减小，E=CQ B．I减小，E=Q/C C．I增大，E=CQ D．I增大，E=Q/C (3)电容器充电完毕后将开关置于2组成振荡回路，计算机记录到如图所示的电压变化，由图可知，回路中t= s时电场能最大，t= s时磁场能最大。 (4)若回路中电阻不可忽略，则将开关置于2后回路中的能量转化情况应为： 。 【答案】(1) 电场 减小 (2)B (3) 3.03 3.033 (4)见解析 【详解】（1）[1]充电过程中，自由电荷在电场力作用下向两极板积聚。 [2]随着极板上电荷量的增加，正极板的电势越来越接近电源正极的电势，二者之间的电势差逐渐减小。 （2）充电过程中随着电容器极板上电荷量的增加，充电电流逐渐减小，充电完毕时，有 解得 故选B。 （3）由图可知，回路中t=3.03s时电容器极板间电压最大，电场能最大，t=3.033s时电容器极板间电压为零，放电完毕，磁场能最大。 （4）若回路中电阻不可忽略，则将开关置于2后回路中的能量转化情况应为电能的一部分转化为内能，另一部分以电磁波的形式转化成电磁能。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$