专项训练（5）电路与电磁感应 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 电路和电磁感应专项训练以模块为单位系统覆盖核心考点，题型兼顾基础判断与综合应用，注重科学思维与物理观念的融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |感应电流与楞次定律|3题|选择（含多选）|从感应电流产生条件到楞次定律应用，结合磁场分布与运动分析，培养运动和相互作用观念| |动态电路分析|4题|选择（含多选）|围绕电源特性、电路动态变化，通过U-I图像与功率分析，强化科学推理能力| |非纯电阻电路与电动机|1题|选择|区分纯电阻与非纯电阻电路，结合能量转化，深化能量观念| |感应电动势与图像分析|2题|选择|通过B-t图像与电磁炮模型，考查法拉第电磁感应定律，注重模型建构| |电磁感应与综合计算|3题|计算|综合安培力、电荷量、焦耳热，从受力到能量守恒，提升科学论证能力| |电学实验|2题|实验题|伏安法测电动势内阻及电阻测量，强调实验设计与误差分析，落实科学探究要素|

2027届高考物理一轮复习 专题五：电路和电磁感应 一、感应电流与楞次定律 1．下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是（　　） A．图（a）中，圆环在匀强磁场中向左加速平移 B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴匀速转动 C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 D．图（d）中，圆环向条形磁铁N极平移 2．电磁炉又名电磁灶（图1），它无须明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。图2是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好 B．电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C．在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用 D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差 （多选）3．如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，在圆心的正上方一定高度处有一个竖直的条形磁体。把条形磁体水平向右移动时，金属圆环始终保持静止。下列说法正确的是 （　　） A．金属圆环相对桌面有向右的运动趋势 B．金属圆环对桌面的压力小于其自身重力 C．金属圆环有扩张的趋势 D．金属圆环受到水平向右的摩擦力 二、动态电路分析 4．如图所示，直线A为电源的图线，直线B为电阻丝的图线，用该电源和电阻丝组成闭合电路，下列说法正确的是（   ） A．电源的电动势为3V，内阻为 B．电阻丝的电阻为 C．电源的效率约为66.7% D．电阻丝的电功率为9W 5．如图所示，电源电动势E、内阻r恒定，定值电阻的阻值等于r，定值电阻的阻值等于2r，闭合开关S，平行板电容器两板间有一带电液滴刚好处于静止状态。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表、、的示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表A示数变化量的绝对值为，下列说法错误的是（　　） A．带电液滴将向下运动，定值电阻中有从a流向b的瞬间电流 B． C．、、均不变 D．电源的输出功率变大，电源效率变小 （多选）6．某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图所示,下列说法正确的是      (    ) A．反映Pr变化的图线是c B．电源的电动势为8 V C．电源的内阻为2 Ω D．当电流为0.5 A时，外电路的电阻为4 Ω （多选）7．在如图所示的电路中，定值电阻R大于电源内阻r。现闭合开关S，将滑动变阻器的滑片向上滑动，电表A、V1、V2、V3都为理想电表，测得电压表V3示数变化量的绝对值为U3，电流表A示数变化量的绝对值为I，则下列说法正确的是（     ） A．电流表A的示数减小，电压表V1的示数增大，电压表V2的示数增大 B．U3与I的比值不变 C．电源的输出功率一定减小 D．滑动变阻器的功率一定增大 三、非纯电阻电路与电动机 8．如图所示，一直流电动机与阻值R=9Ω的电阻串联在电源上，电源电动势E=30V，内阻r=1Ω，用理想电压表测出电动机两端电压U=10V，已知电动机线圈电阻RM=1Ω，则下列说法中正确的是（　　） A．通过电动机的电流为10A B．电源内阻的电功率为4W C．电动机线圈电阻的电功率为2W D．电动机的输出功率为20W 四、感应电动势与图像分析 9．在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环面积为，导体环的总电阻为。磁场向上为正，磁感应强度B随时间t的变化如乙图所示，。下列说法正确的是（　　） A．时，导体环中电流为零 B．第2s内，导体环中电流为俯视顺时针方向 C．第3s内，导体环中电流的大小为0.1A D．第4s内，通过导体环中某一截面的电荷量为零 10．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进武器。如图所示是导轨式电磁炮的原理结构示意图。一对足够长的光滑水平金属加速导轨M、N与可控电源相连，导轨电阻不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场。装有“电磁炮”弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上，且始终与导轨接触良好，空气阻力不计。在某次试验发射时（　　） A．若要导体棒向右加速，则电流需从a端流向b端 B．导轨间磁场方向若改为水平向右导体棒仍可加速 C．若电源为恒压源，则导体棒可做匀加速直线运动 D．若电源为恒流源，则导体棒可做匀加速直线运动 五、电磁感应与综合计算 11．如图所示，电阻不计的金属框宽度为，固定在倾角的斜面上，下端接一电动势，内阻的电源。金属框所在的区域加一磁感应强度大小的匀强磁场，磁场方向垂直斜面向下。现把一根质量的金属杆ab垂直放在导轨上，ab接入电路的有效电阻，当开关闭合后ab处于静止状态。取重力加速度，，，，求： (1)金属杆ab中的电流大小； (2)金属杆ab受到的安培力大小； (3)金属杆ab给导轨的摩擦力。 12．如图所示，一单匝矩形闭合线圈abcd的质量m=3kg，总电阻R=0.12Ω，ab边的长l1=0.6m， bc边的长l2=0.2m，置于光滑的绝缘水平桌面（纸面）上，虚线右侧存在范围足够大、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T。现使线圈以初速度v0=0.5m/s向右运动进入磁场，直到线圈全部进入磁场，运动过程中线圈的左右边始终与磁场边界平行，不考虑线圈产生磁场对原磁场分布和空气阻力的影响。求： (1)线圈的ab边刚进入磁场时，ab边受到的安培力大小； (2)线圈全部进入磁场过程中，流过ab的电荷量； (3)线圈全部进入磁场时的速度大小以及线圈进入磁场过程中产生的焦耳热。 13. 如图（a），固定在光滑绝缘水平面上的单匝正方形导体框，置于始终竖直向下的匀强磁场中，边与磁场边界平行，边中点位于磁场边界。导体框的质量，电阻、边长。磁感应强度B随时间t连续变化，内图像如图（b）所示。导体框中的感应电流I与时间t关系图像如图（c）所示，其中内的图像未画出，规定顺时针方向为电流正方向。 (1)求时边受到的安培力大小F； (2)画出图(b)中内图像（无需写出计算过程）； (3)从开始，磁场不再随时间变化。之后导体框解除固定，给导体框一个向右的初速度，求ad边离开磁场时的速度大小。 六、电学实验 14．某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A．待测干电池一节 B．电流表A：量程0-0.6A，内阻为0.6Ω C．电压表：量程0-3V，内阻未知 D．电压表：量程0-15V，内阻未知 E.滑动变阻器：0-20Ω，2A F.滑动变阻器：0-20Ω，1A G.开关、导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，为消除上述系统误差，尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 (1)在上述器材中请选择适当的器材：电压表 ，滑动变阻器选 （填写器材前的序号字母）。 (2)实验电路图应选择下图中的 （填“甲”或“乙”） (3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图所示的图像。由此可知电池电动势 V，干电池的内电阻 Ω（结果保留2位有效数字）。 15．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）用电压表（内阻约为）和电流表（内阻约为）测量一个电阻的阻值（约为）。要求尽量减小实验误差，应该选择的测量电路是图1中的 （选填“甲”或“乙”）。 （2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为 （填各实验步骤前的字母）。 A．将选择开关置于“”位置 B．将选择开关置于“”位置 C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0” （3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d 时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则 （选填选项前的字母）。 A．导线断路 B．滑动变阻器断路 C．导线断路 1D．滑动变阻器短路 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题五：电路和电磁感应（答案） 1．A 【详解】A．图（a）中，圆环在匀强磁场中向左加速平移，穿过圆环的磁通量不发生变化，金属圆环中不能产生感应电流，故A正确； B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴匀速转动，穿过圆环的磁通量会发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故B错误； C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移，离通有恒定电流的长直导线越远，导线产生的磁感应强度越弱，所以穿过圆环的磁通量会发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故C错误； D．图（d）中，圆环向条形磁铁N极平移，根据条形磁铁周围的磁场分布特征可知，穿过圆环的磁通量会发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故D错误。 故选A。 2．B 【详解】A．电磁炉通电线圈加直流电，会产生恒定磁场，穿过锅底的磁通量不会发生变化，不能产生涡流，所以没有加热效果，故A错误； B．电磁炉的原理是磁场感应涡流加热，即利用交变电流通过线圈产生交变磁场，所以电磁炉通过线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作，故B正确； C．在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，不会影响涡流的产生，因此不会影响电磁炉的加热作用，故C错误； D．金属锅自身产生无数小涡流而直接加热锅，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，不会产生涡流，而不是因为导热性能较差，故D错误。 故选B。 3．ABC 【详解】ABD．根据“来拒去留”规律，把条形磁体水平向右移动时，条形磁铁远离金属环，二者相互吸引，金属环受到向右上方的引力作用，所以金属圆环相对桌面有向右的运动趋势，金属圆环对桌面的压力小于其自身重力，金属圆环受到水平向左的摩擦力，故AB正确，D错误； C．条形磁铁向右移动时，穿过金属环的磁通量减少，根据“增缩减扩”规律，金属圆环有扩大的趋势，故C正确。 故选ABC。 4．C 【详解】A．由 可知，图线A纵截距等于电源的电动势，斜率的绝对值等于电源的内阻，则 故A错误； B．两图线的交点表示电阻丝的工作点，此时电路中电流为I=2A 电阻丝两端的电压，即路端电压为 所以电阻丝的电阻为 故B错误； C．电源的效率是 故C正确； D．电阻丝的功率为 故D错误； 5．B 【详解】A．将滑动变阻器滑片向下滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻变小，由闭合电路欧姆定律 可知电路电流增大，根据 可知电容器极板间电压减小，根据 可知电容器的电荷量减少，电容器放电，所以定值电阻中有从a流向b的瞬间电流，由 可知极板间匀强电场的电场强度减小，向上的电场力减小，则带电液滴将向下运动。A正确； BC．理想电压表测量定值电阻两端的电压，根据欧姆定律可得 理想电压表测量电源的路端电压，根据闭合电路欧姆定律可得 理想电压表测量滑动变阻器两端的电压，根据闭合电路欧姆定律可得 则有，， 可知、、均不变，由于定值电阻的阻值等于，则有，B错误，C正确； D．电源的输出功率为 可知当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大；由于定值电阻的阻值等于电源内阻，则电路的外电阻大于内阻且在减小，则电源的输出功率变大；电源效率为 由于外电阻减小，则电源效率减小，D正确。 此题选择说法错误的，故选B。 6．AC 【详解】A.电源内部的发热功率 ，图象是抛物线，而且是增函数，则反映变化的图线是c，故A正确． B.直流电源的总功率 ，图象的斜率等于电动势E，则有 ， 故B错误； C.图中I＝2A时，电源内部的发热功率Pr与电源的总功率相等，则有 ， 得到 ， 故C正确； D.当电流为0.5A时，根据闭合电路欧姆定律得： ， 代入解得 ． 故D错误； 7．BC 【详解】A．分析电路可知，当开关S闭合，滑动变阻器与定值电阻R串联后接在电源两端；将滑动变阻器的滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路总电阻增大，电路电流减小；而理想电压表V2测量电源的路端电压，据闭合电路欧姆定律 可得将滑动变阻器的滑片向上滑动，电路电流减小，电流表A的示数减小，定值电阻两端电压减小，则电压表V1的示数减小，内阻上分得的电压变小，电源路端电压增大，理想电压表的示数V2增大，故A错误； B．理想电压表V3测量滑动变阻器两端的电压，根据闭合电路欧姆定律可得 滑动变阻器滑动后，有 两式相减，所以U3与I的比值为 则比值保持不变，故B正确； C．电源的输出功率与外电阻变化的图像如下 当电路中定值电阻R的阻值大于电源内阻r的阻值，将滑动变阻器的滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路的外电阻阻值比内阻大，电源的输出功率减小，故C正确； D．将定值电阻等效为电源内阻，当滑动变阻器电阻与等效内阻相等时，滑动变阻器的功率最大，所以无法分析滑动变阻器功率的变化，故D错误； 故选BC。 8．B 【详解】A．根据欧姆定律可得，回路中的电流大小为 A错误； B．电源内阻的电功率为 B正确； C．电动机线圈电阻的电功率即为热功率，有 C错误； D．电动机的输出功率为 D错误。 9．B 【详解】A．时，穿过导体环的磁通量变化率不为零，则导体环中感应电流不为零，A错误； B．第2s内，向上穿过导体环的磁通量增大，根据楞次定律感应磁场方向向下，由安培定则可知，导体环中电流为俯视顺时针方向，B正确； C．第3s内，导体环中电流大小为 C错误； D．第3s内与第4s内产生的感应电流相同，则第4s内，通过导体环中某一截面的电荷量为 D错误； 10．D 【详解】A．由左手定则知，若要导体棒向右加速，则电流需从b端流向a端，A错误； B．由左手定则知，导轨间磁场方向若改为水平向右，若电流方向b端流向a端，则电流产生安培力向下，若电流方向a端流向b端，则电流产生安培力向上，两种情况都不会使导体棒加速，B错误； C．若电源输出电压恒定，随着导体棒运动的速度增加，导体棒产生的反向电动势增加，从而回路电流强度减小，使棒受到的安培力减小，导体棒不会做匀加速直线运动，C错误； D．若电源为恒流源，导体棒所受安培力为 回路电流强度不变，使棒受到的安培力恒定，导体棒做匀加速直线运动，D正确； 11．(1)3A (2)3N (3)1N，方向沿斜面向下 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律 （2）根据安培力大小公式，有 （3）对金属杆ab受力分析如图所示 根据沿斜面方向受力平衡有 得 根据牛顿第三定律，金属杆ab给导轨的摩擦力大小为1N，方向沿斜面向下。 12．(1)1.5N (2)1C (3)m/s，0.24J 【详解】（1）当线圈的ab边进入磁场时，感应电动势 电流为 ab边受到的安培力 解得N （2）设ab边进入磁场后，经过时间∆t，cd边恰好进入磁场，此过程流过ab边的电荷量 平均电动势为 磁通量变化量为 平均电流为 解得C （3）线圈进入磁场的过程由动量定理有 解得m/s 由能量转换与守恒定律，有 解得J 13．(1)0.015N (2) (3)0.01m/s 【详解】（1）由法拉第电磁感应定律 由闭合电路欧姆定律可知，内线框中的感应电流大小为 由图（b）可知，时磁感应强度大小为 所以此时导线框的安培力大小为 （2）内线框内的感应电流大小为，根据楞次定律及安培定则可知感应电流方向为顺时针，由图（c）可知内的感应电流大小为 方向为逆时针，根据欧姆定律可知内的感应电动势大小为 由法拉第电磁感应定律 可知内磁感应强度的变化率为 解得时磁感应强度大小为 方向垂直于纸面向里，故的磁场随时间变化图为 （3）由动量定理可知 其中 联立解得经过磁场边界的速度大小为 14．(1) C E (2) 甲 (3) 1.5 0.40 【详解】（1）[1]一节干电池的电动势约为，路端电压通常在之间变化。为了减小读数误差并保证指针偏转明显，应选择量程为的电压表，故选C。 [2] 题目中两个滑动变阻器最大阻值都是，主要区别在于允许通过的最大电流。干电池允许通过的电流较小（通常小于），虽然F（）也能用，但E（）的安全系数更大，且在实验中滑动变阻器主要用于调节电流，阻值较小（）比较合适，调节时电流变化较明显，故选E。 （2）电流表测量的是通过电源的真实电流，但由于电流表内阻已知，我们可以把电流表看作电源内阻的一部分，从而可以修正得到真实的内阻，故选甲； 电压表测量的是准确电压，但电流表测量的电流不包括电压表的分流，且电压表内阻未知，无法修正分流带来的误差，会导致系统误差，故不选乙。 （3）[1][2]根据图甲，闭合电路欧姆定律为 得 所以图像和纵轴的截距代表电源电动势 斜率代表 所以 15． 甲 ADCB C 【详解】（1）[1]因为待测电阻约为，而 故为了减小误差应该采用电流表的外接法，即选用甲图； （2）[2]测量过程中应该先选择合适挡位，根据题意选择“”挡位，然后进行欧姆调零，再进行测量，测量完成后要将开关置于“”挡，故顺序为ADCB。 （3）[3]闭合电键后，却发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数始终为零，可能是电路中出现断路，电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中；当试触b、c时依然是这个情况说明b、c段是正常的，试触d时，电压表没有示数说明在cd之间某处发生了断路，故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $