第七章 电磁感应定律的应用（单元自测·基础卷）物理沪科版选择性必修第二册

2025-2026学年高二年级选择性必修二物理单元自测 第七章·基础通关 建议用时：75分钟，满分：100分 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．以下说法正确的是(　　) A．高温物体辐射电磁波，低温物体不辐射电磁波 B．实验表明，两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变 C．探测地雷的探雷器是利用超声波工作的 D．奥斯特把磁针放在通电导线的延长线上，发现了电流的磁效应 2．交流发电机是现代电力系统的基础，其核心原理是法拉第电磁感应定律。在实验室中，常通过模拟发电机装置测量感应电动势、电流随时间的变化规律，验证相关理论。如图所示，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度，线圈匝数，线圈的总电阻，线圈所围面积，转速。若从中性面开始计时，则线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为(　　) A． B． C． D． 3．一台交流发电机为一套可视为纯电阻电路的工业电热设备供电，设备额定功率 45kW，正常工作时该设备所能达到的最大瞬时功率约为(　　) A．23kW B．32kW C．64kW D．90kW 4．在如图所示的电路中，L是自感线圈，A是灯泡。下列关于这个电路及现象的分析正确的是 (　　) A.合上开关S，A逐渐变亮 B.合上开关S，A立即变亮，且亮度一定保持不变 C.若断开S瞬间，A闪亮一下后熄灭，表明：断开S瞬间，电源提供给A的功率瞬间增大 D.合上S瞬间，电源的电功率大于灯泡A和线圈L的热功率之和 5．一变压器，原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，下面说法正确的是(　　) A．若是降压变压器有：n1<n2 B．若是升压变压器有：n1<n2 C．若是升压变压器有：n1>n2 D．以上说法均不对 6．如图，某装置通过光伏组件将光能转化为电能，再经逆变器产生交流电，后通过理想变压器向反应室（可视为纯电阻）供电。已知变压器原副线圈匝数比，反应器工作时两端的电压为20V，消耗功率为40W，则原线圈中电流为(　　) A．0.2A B．2A C．5A D．20A 7．如图为火花塞点火的原理图，直流电源转换为的交流电，经升压变压器（视为理想变压器）升压后，通过理想二极管D（正向导通时电阻为零，反向截止时电阻无限大），加在点火针和金属板上，当二者间的电压峰值达到20kV，就会引发电火花。为了使火花塞正常工作，则副、原线圈的匝数之比至少为(　　) A． B． C． D． 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8．如图所示，该图是一正弦式交流电的电压随时间变化的图像，下列说法正确的是(　　) A．它的频率是 B．电压的有效值为 C．电压的周期是 D．电压的瞬时表达式是 9．如图所示为变压器给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，用户数量发生变化时输入电压基本稳定。两条输电线的总电阻为R0，当用户的用电功率增加时，下列关于电表读数的说法正确的是(　　) A．A1减小 B．A2增大 C．V2减小 D．V3减小 10．如图甲为某景区的电动汽车应急充电站，由山下的光伏储能电站供电。由于充电站与储能电站距离较远，需要通过变压器远程输电。图乙为远程输电示意图，升压变压器原线圈的电压为，降压变压器原、副线圈的匝数比。充电桩的额定电压为、额定功率为11kW，输电线上的电阻，其余电阻不计，变压器均视为理想变压器。充电桩正常工作时，下列说法正确的是(　　) A．降压变压器的输入电压 B．输电线上电阻r消耗的功率为500W C．升压变压器的原、副线圈匝数之比为 D．升压变压器的输入功率为12kW 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．(6分)在“探究影响感应电流方向的因素”实验中， (1)下列操作正确的是_______； A．为方便观察电流计指针偏转方向，条形磁铁插入或拔出的速度越慢越好 B．可以用多用电表的欧姆挡来检测灵敏电流计指针偏转方向与磁场方向的关系 C．应选择匝数更多的线圈，从而增大感应电流，使实验现象更明显 (2)小明在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”实验中，为研究变压器横梁的作用，把没有安装横梁跟安装了横梁的变压器进行对比实验，结果如下表所示，则在安装横梁的情况下所获得的数据是______ 组别 原线圈/匝 副线圈/匝 原线圈 副线圈 第Ⅰ组 100 200 4.00 4.68 第Ⅱ组 100 200 4.00 6.99 A．第Ⅰ组 B．第Ⅱ组 C．不确定 12．(10分)在“探究变压器电压与匝数关系”的实验中，某小组使用如图甲所示的可拆式变压器进行探究。 (1)关于实验原理与操作，下列说法正确的是(　　) A．该实验主要用了控制变量法 B．副线圈电压可用多用电表直流电压挡测量，测量时应先用大量程挡试测 C．为了人身安全，应将不超过16V的低压交流电源接在乙图左侧线圈的两接线柱上 D．变压器工作时，电流从原线圈通过铁芯传到副线圈 (2)变压器铁芯通常采用表面覆盖绝缘层的薄硅钢片平行叠压制成，而非整块铁芯。如图丙是顶部铁芯横梁的示意图，为了更好的传导磁场和减小涡流，安装横梁时应使每片硅钢片平面平行于(　　) A．平面abcd B．平面abfe C．平面aehd (3)该小组组装变压器如图乙，选用匝数标注为n1=800匝的原线圈和n2=400匝的副线圈进行实验。原线圈接学生交流电源“6V”输出端，测得副线圈输出电压U2=2.6V。造成此实验结果的原因可能是________。（写出一条合理原因即可） 13．(10分)如图所示，交流发电机的矩形金属线圈，AB边和CD边的长度cm，BC边和AD边的长度cm，匝数n＝100匝，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度B＝0.05T的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过BC和AD边中点、且垂直于磁场的转轴OO＇以角速度rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）判断图示位置时，线框中感应电流的方向； （2）推导图示位置时，线框中感应电动势大小； （3）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式； （4）求线圈转动过程中电阻R的发热功率； （5）从线圈经过图示位置开始计时，求经过四分之一周期时间通过电阻R的电荷量。 14．(14分)发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。 (1)画出上述输电全过程的线路图； (2)若发电机的输出功率是100kW，输出电压是250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：25，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流； (3)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻； (4)计算降压变压器的输出功率。 15．(14分)如图1所示，平行导轨由光滑金属材料构成，和均是半径为的四分之一圆轨道，和处的切线方向均为水平，金属棒可沿切线方向先后进入两圆轨道．导轨和所在区域均存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度．间接有智能电源，右侧接有阻值为的定值电阻．初始时棒静止于左侧，现闭合开关，在智能电源的调控下，金属棒向右加速运动，加速度与位移的关系如图2所示，图线斜率为．已知棒对导轨处恰好无压力．金属棒的质量为，接入电路部分的长度为，不计空气阻力和其余电阻，处绝缘． (1)判断智能电源哪端为正极； (2)求初始时金属棒与的距离； (3)当棒运动至处时，施加外力，使棒保持速率不变，沿着轨道运动至处，求该过程中做的功和通过电阻的电荷量． / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修二物理单元自测 第七章·基础通关 建议用时：75分钟，满分：100分 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．以下说法正确的是(　　) A．高温物体辐射电磁波，低温物体不辐射电磁波 B．实验表明，两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变 C．探测地雷的探雷器是利用超声波工作的 D．奥斯特把磁针放在通电导线的延长线上，发现了电流的磁效应 【答案】B 【详解】A．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，低温物体同样会辐射电磁波，只是辐射的电磁波强度较低，故A错误；B．根据库仑定律，两个点电荷之间的作用力只与它们的电荷量和距离有关，与第三个点电荷是否存在无关，故B正确；C．探测地雷的探雷器是利用涡流工作的，故C错误； D．奥斯特把通电导线放在磁针的上方，发现了电流的磁效应，故D错误。故选B。 2．交流发电机是现代电力系统的基础，其核心原理是法拉第电磁感应定律。在实验室中，常通过模拟发电机装置测量感应电动势、电流随时间的变化规律，验证相关理论。如图所示，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度，线圈匝数，线圈的总电阻，线圈所围面积，转速。若从中性面开始计时，则线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为(　　) A． B． C． D． 【答案】C 【详解】矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，若从中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式为，其中，，则线圈中产生的交变电流，ABD错误，C正确。故选C。 3．一台交流发电机为一套可视为纯电阻电路的工业电热设备供电，设备额定功率 45kW，正常工作时该设备所能达到的最大瞬时功率约为(　　) A．23kW B．32kW C．64kW D．90kW 【答案】D 【详解】额定功率，而交流发电机的峰值电流，所以设备的最大峰值功率 ，故选D。 4．在如图所示的电路中，L是自感线圈，A是灯泡。下列关于这个电路及现象的分析正确的是 (　　) A.合上开关S，A逐渐变亮 B.合上开关S，A立即变亮，且亮度一定保持不变 C.若断开S瞬间，A闪亮一下后熄灭，表明：断开S瞬间，电源提供给A的功率瞬间增大 D.合上S瞬间，电源的电功率大于灯泡A和线圈L的热功率之和 【答案】D 【详解】合上开关S，A立即变亮，由于线圈的自感现象，线圈中对电流的阻碍作用逐渐减小，相当于并联部分电阻逐渐减小，干路电流增大，电源内电压增大，路端电压减小，灯泡逐渐变暗，A、B错误；断开S瞬间，电源中电流立即消失，线圈中产生一个阻碍线圈中电流减小的感应电动势，若A闪亮一下后熄灭，说明开关断开前线圈中的电流大于A中电流，C错误；合上S瞬间，由于线圈将一部分电场能转化为磁场能储存起来，且电源内阻也消耗电功率，所以电源的电功率大于灯泡A和线圈L的热功率之和，D正确。 5．一变压器，原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，下面说法正确的是(　　) A．若是降压变压器有：n1<n2 B．若是升压变压器有：n1<n2 C．若是升压变压器有：n1>n2 D．以上说法均不对 【答案】B 【详解】若是升压变压器则原线圈的匝数小于副线圈的匝数，即n1<n2，若是降压变压器则原线圈的匝数大于副线圈的匝数n1>n2，故选B。 6．如图，某装置通过光伏组件将光能转化为电能，再经逆变器产生交流电，后通过理想变压器向反应室（可视为纯电阻）供电。已知变压器原副线圈匝数比，反应器工作时两端的电压为20V，消耗功率为40W，则原线圈中电流为(　　) A．0.2A B．2A C．5A D．20A 【答案】D 【详解】副线圈中的电流为，根据，可得原线圈中的电流为，故选D。 7．如图为火花塞点火的原理图，直流电源转换为的交流电，经升压变压器（视为理想变压器）升压后，通过理想二极管D（正向导通时电阻为零，反向截止时电阻无限大），加在点火针和金属板上，当二者间的电压峰值达到20kV，就会引发电火花。为了使火花塞正常工作，则副、原线圈的匝数之比至少为(　　) A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由于引发电火花时的电压峰值为瞬时值，需满足，解得 故选B。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8．如图所示，该图是一正弦式交流电的电压随时间变化的图像，下列说法正确的是(　　) A．它的频率是 B．电压的有效值为 C．电压的周期是 D．电压的瞬时表达式是 【答案】AC 【详解】AC．由图可知，周期，则频率，故AC正确；B．由图像可知交流电的最大值为，则有效值为，故B错误；D．根据图示可知，电压的瞬时表达式是，故D错误。故选AC。 9．如图所示为变压器给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，用户数量发生变化时输入电压基本稳定。两条输电线的总电阻为R0，当用户的用电功率增加时，下列关于电表读数的说法正确的是(　　) A．A1减小 B．A2增大 C．V2减小 D．V3减小 【答案】BD 【详解】A．当用户的用电功率增加时，变压器的输入功率也增加，由，依题意不变，则增大，故A1增大，A错误；B．由，知增大，则A2增大，B正确；C．由，知不变，则V2不变，C错误；D．由，知减小，V3减小，D正确。故选BD。 10．如图甲为某景区的电动汽车应急充电站，由山下的光伏储能电站供电。由于充电站与储能电站距离较远，需要通过变压器远程输电。图乙为远程输电示意图，升压变压器原线圈的电压为，降压变压器原、副线圈的匝数比。充电桩的额定电压为、额定功率为11kW，输电线上的电阻，其余电阻不计，变压器均视为理想变压器。充电桩正常工作时，下列说法正确的是(　　) A．降压变压器的输入电压 B．输电线上电阻r消耗的功率为500W C．升压变压器的原、副线圈匝数之比为 D．升压变压器的输入功率为12kW 【答案】AD 【详解】A．对降压变压器进行分析，根据电压匝数关系有，解得，故A正确；B．充电桩的额定电压为、额定功率为11kW，则充电桩的电流，根据电流匝数关系有，解得，则输电线上电阻r消耗的功率为，故B错误；C．升压变压器副线圈电压，结合上述解得，根据电压匝数关系有 解得，故C错误；D．理想变压器不消耗功率，则升压变压器的输入功率 结合上述解得P1=12kW，故D正确。故选AD。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．(6分)在“探究影响感应电流方向的因素”实验中， (1)下列操作正确的是_______； A．为方便观察电流计指针偏转方向，条形磁铁插入或拔出的速度越慢越好 B．可以用多用电表的欧姆挡来检测灵敏电流计指针偏转方向与磁场方向的关系 C．应选择匝数更多的线圈，从而增大感应电流，使实验现象更明显 (2)小明在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”实验中，为研究变压器横梁的作用，把没有安装横梁跟安装了横梁的变压器进行对比实验，结果如下表所示，则在安装横梁的情况下所获得的数据是______ 组别 原线圈/匝 副线圈/匝 原线圈 副线圈 第Ⅰ组 100 200 4.00 4.68 第Ⅱ组 100 200 4.00 6.99 A．第Ⅰ组 B．第Ⅱ组 C．不确定 【答案】(1)C (2)B 【详解】（1）A．为方便观察电流计指针偏转方向，条形磁铁插入或拔出的速度越快越好，产生的感应电流更大，实验现象更明显，故A错误；B．多用电表内部含有直流电源的为欧姆挡，因此可用电表的欧姆挡检测灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系，不是磁场方向，故B错误；C．应选择匝数更多的线圈，感应电动势更大，感应电流更大，实验现象更明显，故C正确。故选C。（2）根据可得第Ⅱ组的实验数据与理论符合得更好，是因为变压器横梁用于形成闭合磁路，可以减少漏磁和磁阻，从而尽可能准确得出变压器线圈两端的电压与匝数的关系。故选B。 12．(10分)在“探究变压器电压与匝数关系”的实验中，某小组使用如图甲所示的可拆式变压器进行探究。 (1)关于实验原理与操作，下列说法正确的是(　　) A．该实验主要用了控制变量法 B．副线圈电压可用多用电表直流电压挡测量，测量时应先用大量程挡试测 C．为了人身安全，应将不超过16V的低压交流电源接在乙图左侧线圈的两接线柱上 D．变压器工作时，电流从原线圈通过铁芯传到副线圈 (2)变压器铁芯通常采用表面覆盖绝缘层的薄硅钢片平行叠压制成，而非整块铁芯。如图丙是顶部铁芯横梁的示意图，为了更好的传导磁场和减小涡流，安装横梁时应使每片硅钢片平面平行于(　　) A．平面abcd B．平面abfe C．平面aehd (3)该小组组装变压器如图乙，选用匝数标注为n1=800匝的原线圈和n2=400匝的副线圈进行实验。原线圈接学生交流电源“6V”输出端，测得副线圈输出电压U2=2.6V。造成此实验结果的原因可能是________。（写出一条合理原因即可） 【答案】(1)C (2)B (3)原线圈匝数标注值与实际值不符（或副线圈存在漏磁、实验存在测量误差等） 【详解】（1）A．本实验探究变压器电压与匝数关系，没有采用控制变量法，故A错误；B．为了确保多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，故B错误；C．为了人身安全，应将不超过16V的低压交流电源接在乙图左侧线圈的两接线柱上，故C正确；D．变压器工作时，通过电磁感应使得副线圈中产生感应电流，并不是电流从原线圈通过铁芯传到副线圈，故D错误。故选C。（2）硅钢片的作用是形成闭合磁路，硅钢片中磁场变化引起在垂直于abcd平面内产生感应电流，所以为了减小涡流产生的热量，硅钢片应平行于平面abfe。故选B。（3）由于原线圈匝数标注值与实际值不符或副线圈存在漏磁或实验存在测量误差、实验所用的变压器会产生电能损耗，其实际测量得到的副线圈电压将小于利用理想变压器变压公式得到的值。 13．(10分)如图所示，交流发电机的矩形金属线圈，AB边和CD边的长度cm，BC边和AD边的长度cm，匝数n＝100匝，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度B＝0.05T的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过BC和AD边中点、且垂直于磁场的转轴OO＇以角速度rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）判断图示位置时，线框中感应电流的方向； （2）推导图示位置时，线框中感应电动势大小； （3）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式； （4）求线圈转动过程中电阻R的发热功率； （5）从线圈经过图示位置开始计时，求经过四分之一周期时间通过电阻R的电荷量。 【详解】（1）根据右手定则可以判断图示位置时，线框中感应电流的方向为 （2）图示位置时，线框中感应电动势最大，对于n匝线圈，AB边与CD边一起切割磁感线的情况，应有 代入数据求得 （3）根据闭合电路欧姆定律有 从线圈经过图示位置开始计时，圈内的电流随时间变化的函数关系式为 （4）电路中电流的有效值为 电阻R的发热功率 （5）线框从此位置转过四分之一周期的过程中 平均感应电动势 平均感应电流 通过电阻R的电荷量 14．(14分)发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。 (1)画出上述输电全过程的线路图； (2)若发电机的输出功率是100kW，输出电压是250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：25，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流； (3)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻； (4)计算降压变压器的输出功率。 【详解】（1）输电全过程的线路图如图 （2）由得升压变压器的输出电压为 由 可得输送电流为 （3）能耗为 由 得输电导线的总电阻为 代入数据得 （4）变压器都是理想变压器，降压变压器的输出功率为 15．(14分)如图1所示，平行导轨由光滑金属材料构成，和均是半径为的四分之一圆轨道，和处的切线方向均为水平，金属棒可沿切线方向先后进入两圆轨道．导轨和所在区域均存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度．间接有智能电源，右侧接有阻值为的定值电阻．初始时棒静止于左侧，现闭合开关，在智能电源的调控下，金属棒向右加速运动，加速度与位移的关系如图2所示，图线斜率为．已知棒对导轨处恰好无压力．金属棒的质量为，接入电路部分的长度为，不计空气阻力和其余电阻，处绝缘． (1)判断智能电源哪端为正极； (2)求初始时金属棒与的距离； (3)当棒运动至处时，施加外力，使棒保持速率不变，沿着轨道运动至处，求该过程中做的功和通过电阻的电荷量． 【详解】（1）金属棒向右加速运动是因为受向右的安培力，根据左手定则，可判断回路中电流方向是顺时针方向，故N端为正极 （2）图线与横轴包围的面积 处 解得 （3）金属棒从至由机械能守恒定律有 得 金属棒从处到TV处，由能量守恒有 又 又， 联立解得， / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $