2022届高考物理一轮复习题：电磁感应、交变电流、传感器（含答案）

这是一份2022届高考物理一轮复习题：电磁感应、交变电流、传感器（含答案），共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1、图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是( )
2、电阻R、电容C与一个线圈连成闭合回路，条形磁铁静止在线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（ ）
A．从a到b，上极板带正电 B．从a到b，下极板带正电
C．从b到a，上极板带正电 D．从b到a，下极板带正电
3、（双选）根据法拉第电磁感应定律的数学表达式，电动势的单位V可以表示为（ ）
A．T／s B．Wb／s C．T·m2／s D．Wb·m2／s
4、(双选)如图所示，理想变压器原线圈接电压为220 V的正弦交流电，开关S接1时，原、副线圈的匝数比为11:1，滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω，电压表和电流表均为理想电表．下列说法正确的有( )
A．变压器输入功率与输出功率之比为1:1
B．1 min内滑动变阻器上产生的热量为40 J
C．仅将S从1拨到2，电流表示数减小
D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小
5、变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则( )
A．副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数少
B．副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数多
C．原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数少
D．原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数多
6、(双选)如图所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、“220 V 900 W”的电饭锅及“220 V 200 W”的抽油烟机。现接入u=311sin 100πt(V)的交流电，下列说法正确的是( )
A.交流电压表的示数为311 V
B.1 s内流过保险丝的电流方向改变100次
C.电饭锅的热功率是抽油烟机热功率的4.5倍
D.为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于5 A
7、(双选)海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电．在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图甲所示．浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，该线圈与阻值R＝15 Ω的灯泡相连．浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中斜线阴影部分)，如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数N＝200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B＝0．2 T，线圈直径D＝0．4 m，电阻r＝1 Ω．取重力加速度g＝10 m/s2，π2≈10．若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v＝0．4πsin (πt) m/s．则下列说法正确的是( )
A．波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为e＝16sin (πt)V
B．灯泡中电流i的瞬时表达式为i＝4sin (πt)A
C．灯泡的电功率为120 W
D．灯泡两端电压的有效值为eq \f(15\r(2),2) V
8、(多选)如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿顺时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为L1，ad边的边长为L2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时( )
A．线圈中感应电流的方向为abcda
B．线圈中的感应电动势为2nBL2ω
C．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大
D．线圈ad边所受安培力的大小为eq \f(n2B2L1L2ω,R)，方向垂直纸面向里
9、（双选）如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，V是理想电压表．现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5．0 V，则( )
A．此时原线圈两端电压的最大值约为34 V
B．此时原线圈两端电压的最大值约为24 V
C．原线圈两端原来的电压有效值为68 V
D．原线圈两端原来的电压有效值为48 V
10、(多选)一自耦变压器如图所示，其a、b端接到一电压有效值不变的交变电源两端，在c、d间接有一定值电阻R1和滑动变阻器R0。电压表均可视为理想交流电压表，输电导线的电阻均可忽略不计。则下列说法正确的是( )
A．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，三个电压表的示数均减小
B．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，V1、V2的示数不变，而V3的示数减小
C．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，三个电压表的示数均减小
D．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，V1示数不变，而V2、V3示数均减小
11、1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子——磁单极子，如图所示，如果有一个磁单极子（单N极）从a点开始穿过线圈后从b点飞过，那么（ ）
A．线圈中感应电流的方向上沿PMQ方向
B．线圈中感应电流的方向是沿QMF方向
C．线圈中感应电流的方向先是沿QMP方向，然后是PMQ方向
D．线圈中感应电流的方向先是沿PMQ方向，然后是QMP方向
12、如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为的是（ ）

A．乙和丁 B．甲、乙、丁 C．甲、乙、丙、丁 D．只有乙
13、(双选)在如图所示的含有理想变压器的电路中，变压器原、副线圈匝数比为20:1，图中电表均为理想电表，R为光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小)，L1和L2是两个完全相同的灯泡，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是( )
A．电压表的示数为22 V
B．交流电的频率为50 Hz
C．若L1的灯丝烧断，则电压表的示数会变大
D．当照射R的光强增大时，电流表的示数变大
14、同样的交流电分别给甲、乙两个电路同样的灯泡供电，结果两个电路中的灯泡均能正常发光，乙图中理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶3，则甲、乙两个电路的电功率之比为( )
A．5∶3 B．5∶2 C．1∶1 D．25∶9
15、一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是( )
二、非选择题。
16、如图所示，线圈abcd的面积是0．05 m2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝eq \f(1,π) T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时．问：

(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)线圈转过eq \f(1,30) s时电动势的瞬时值是多大？
(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？
(4)从中性面开始计时，经eq \f(1,30) s通过电阻R的电荷量是多少？
17、图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u ­ t图象如图乙所示，若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为P＝80 W.
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值的表达式；
(2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1；
(3)求ce和de间线圈的匝数比eq \f(nce,nde).

2022届高考物理：电磁感应、交变电流、传感器一轮复习题含答案
一、选择题。
1、图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是( )
【答案】C
2、电阻R、电容C与一个线圈连成闭合回路，条形磁铁静止在线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（ ）
A．从a到b，上极板带正电 B．从a到b，下极板带正电
C．从b到a，上极板带正电 D．从b到a，下极板带正电
【答案】D
3、（双选）根据法拉第电磁感应定律的数学表达式，电动势的单位V可以表示为（ ）
A．T／s B．Wb／s C．T·m2／s D．Wb·m2／s
【答案】BC
4、(双选)如图所示，理想变压器原线圈接电压为220 V的正弦交流电，开关S接1时，原、副线圈的匝数比为11:1，滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω，电压表和电流表均为理想电表．下列说法正确的有( )
A．变压器输入功率与输出功率之比为1:1
B．1 min内滑动变阻器上产生的热量为40 J
C．仅将S从1拨到2，电流表示数减小
D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小
【答案】AC
5、变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则( )
A．副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数少
B．副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数多
C．原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数少
D．原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数多
【答案】A
6、(双选)如图所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、“220 V 900 W”的电饭锅及“220 V 200 W”的抽油烟机。现接入u=311sin 100πt(V)的交流电，下列说法正确的是( )
A.交流电压表的示数为311 V
B.1 s内流过保险丝的电流方向改变100次
C.电饭锅的热功率是抽油烟机热功率的4.5倍
D.为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于5 A
【答案】B、D。
7、(双选)海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电．在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图甲所示．浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，该线圈与阻值R＝15 Ω的灯泡相连．浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中斜线阴影部分)，如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数N＝200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B＝0．2 T，线圈直径D＝0．4 m，电阻r＝1 Ω．取重力加速度g＝10 m/s2，π2≈10．若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v＝0．4πsin (πt) m/s．则下列说法正确的是( )
A．波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为e＝16sin (πt)V
B．灯泡中电流i的瞬时表达式为i＝4sin (πt)A
C．灯泡的电功率为120 W
D．灯泡两端电压的有效值为eq \f(15\r(2),2) V
【答案】BC．
8、(多选)如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿顺时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为L1，ad边的边长为L2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时( )
A．线圈中感应电流的方向为abcda
B．线圈中的感应电动势为2nBL2ω
C．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大
D．线圈ad边所受安培力的大小为eq \f(n2B2L1L2ω,R)，方向垂直纸面向里
【答案】AC
9、（双选）如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，V是理想电压表．现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5．0 V，则( )
A．此时原线圈两端电压的最大值约为34 V
B．此时原线圈两端电压的最大值约为24 V
C．原线圈两端原来的电压有效值为68 V
D．原线圈两端原来的电压有效值为48 V
【答案】AD．
10、(多选)一自耦变压器如图所示，其a、b端接到一电压有效值不变的交变电源两端，在c、d间接有一定值电阻R1和滑动变阻器R0。电压表均可视为理想交流电压表，输电导线的电阻均可忽略不计。则下列说法正确的是( )
A．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，三个电压表的示数均减小
B．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，V1、V2的示数不变，而V3的示数减小
C．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，三个电压表的示数均减小
D．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，V1示数不变，而V2、V3示数均减小
【答案】BD
11、1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子——磁单极子，如图所示，如果有一个磁单极子（单N极）从a点开始穿过线圈后从b点飞过，那么（ ）
A．线圈中感应电流的方向上沿PMQ方向
B．线圈中感应电流的方向是沿QMF方向
C．线圈中感应电流的方向先是沿QMP方向，然后是PMQ方向
D．线圈中感应电流的方向先是沿PMQ方向，然后是QMP方向
【答案】B
12、如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为的是（ ）

A．乙和丁 B．甲、乙、丁 C．甲、乙、丙、丁 D．只有乙
【答案】B
13、(双选)在如图所示的含有理想变压器的电路中，变压器原、副线圈匝数比为20:1，图中电表均为理想电表，R为光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小)，L1和L2是两个完全相同的灯泡，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是( )
A．电压表的示数为22 V
B．交流电的频率为50 Hz
C．若L1的灯丝烧断，则电压表的示数会变大
D．当照射R的光强增大时，电流表的示数变大
【答案】BD
14、同样的交流电分别给甲、乙两个电路同样的灯泡供电，结果两个电路中的灯泡均能正常发光，乙图中理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶3，则甲、乙两个电路的电功率之比为( )
A．5∶3 B．5∶2 C．1∶1 D．25∶9
【答案】A
15、一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是( )
【答案】D。
二、非选择题。
16、如图所示，线圈abcd的面积是0．05 m2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝eq \f(1,π) T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时．问：

(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)线圈转过eq \f(1,30) s时电动势的瞬时值是多大？
(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？
(4)从中性面开始计时，经eq \f(1,30) s通过电阻R的电荷量是多少？
【答案】(1)e＝50sin 10πt (V) (2)43．3 V
(3)31．86 V 3．54 A (4)eq \f(1,4π) C
解析：(1)e＝Emsin ωt＝nBS·2πfsin(2πft)
＝100×eq \f(1,π)×0．05×2π×eq \f(300,60)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2π×\f(300,60)t))V
＝50sin 10πt (V)．
(2)当t＝eq \f(1,30) s时，
e＝50sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(10π×\f(1,30))) V≈43．3 V．
(3)电动势的有效值为E＝eq \f(Em,\r(2))＝eq \f(50,\r(2)) V≈35．4 V
电流表示数I＝eq \f(E,R＋r)＝eq \f(35.4,9＋1) A＝3．54 A
电压表示数U＝IR＝3．54×9 V＝31．86 V．
(4)eq \f(1,30) s内线圈转过的角度
θ＝ωt＝eq \f(300,60)×2π×eq \f(1,30)＝eq \f(π,3)
该过程中，ΔΦ＝BS－BScs θ＝eq \f(1,2)BS
由eq \(I,\s\up12(－))＝eq \f(q,Δt)，eq \(I,\s\up12(－))＝eq \f(eq \(E,\s\up12(－)),R＋r)，eq \(E,\s\up12(－))＝eq \f(nΔΦ,Δt)
得q＝eq \f(nΔΦ,R＋r)＝eq \f(nBS,2(R＋r))＝eq \f(100×\f(1,π)×0.05,2×(9＋1)) C＝eq \f(1,4π) C．
17、图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u ­ t图象如图乙所示，若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为P＝80 W.
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值的表达式；
(2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1；
(3)求ce和de间线圈的匝数比eq \f(nce,nde).
【答案】(1)uab＝400sin 200πt(V) (2)0.28 Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(或\f(\r(2),5) A)) (3)eq \f(4,3)
解析：(1)由题图乙知周期T＝0.01 s，uab最大值为Um＝400 V，所以角速度ω＝eq \f(2π,T)＝200π rad/s
电压瞬时值uab＝400sin 200πt(V)
(2)电压有效值U1＝eq \f(Um,\r(2))＝200eq \r(2) V
理想变压器输入功率P1＝P
原线圈中的电流I1＝eq \f(P1,U1)
解得I1＝eq \f(\r(2),5) A≈0.28 A
(3)设ab间匝数为n1，
则eq \f(U1,n1)＝eq \f(Uce,nce)同理eq \f(U1,n1)＝eq \f(Ude,nde)
由题意知eq \f(U\\al(2,ce),Rce)＝eq \f(U\\al(2,de),Rde)，
解得eq \f(nce,nde)＝eq \r(\f(Rce,Rde))
代入数据得eq \f(nce,nde)＝eq \f(4,3)