专题03 交变电流、电磁波和传感器-2022-2023学年高二物理下学期期中期末考点大串讲（人教版2019）

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专题03 交变电流、电磁波和传感器







一、 交变电流的两个特殊位置
1.两个特殊位置的对比：

中性面位置（甲、丙）
与中性面垂直位置（乙、丁）
位置
线圈平面与磁场垂直
线圈平面与磁场平行
磁通量
最大
零
磁通量变化率
零
最大
感应电动势
零
最大
感应电流
零
最大
电流方向
改变
不变
2.交变电流的变化特点
（1）线圈转至与磁感线平行时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故线圈每转一周，电动势最大值出现两次。
（2）线圈每经过中性面一次，感应电流和感应电动势的方向都要改变一次。线圈转动一周，两次经过中性面，感应电动势和感应电流的方向都改变两次。
【例1】如图所示，甲→乙→丙→丁→甲过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为，转动过程中电路中的最大电流为。下列选项正确的是（　　）

A．在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流最大
B．从图乙位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为
C．在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
D．在图丁位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为d→c
【答案】D
【详解】A．在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量变化量为零，感应电动势为零，感应电流为零，故A错误；
B．从图乙位置开始计时，此时线圈中的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，感应电流最大，线圈中电流i随时间t变化的关系式为故B错误；
C．在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故C错误；
D．在图丁位置时，线圈中的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，根据右手定则可知，cd边电流方向为d→c，故D正确。故选D。
二、交变电流的四值问题
1.峰值：
（1）由e＝NBSωsin ωt可知，电动势的峰值Em＝NBSω。
（2）交变电动势的最大值，由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω及线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场，因此如图所示几种情况，若N、B、S、ω相同，则电动势的最大值相同。

（3）电流的峰值可表示为Im＝。
2.正弦交变电流的瞬时值表达式：
（1）从中性面位置开始计时
e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt。
（2）从与中性面垂直的位置开始计时
e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt。
3.有效值的计算方法：
求解交变电流的有效值，通常采用以下两种方法：
（1）若按正（余）弦规律变化的交变电流，可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解，即E＝，U＝，I＝。
（2）对于非正弦式交变电流，必须根据有效值的定义进行计算。
第一步：计算交变电流在一个周期内产生的热量Q；
第二步：将热量Q用相应的物理量的有效值表示Q＝I2RT或Q＝T；
第三步：代入数值，求解有效值。
4.提醒：
（1）在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值，在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流指的都是有效值。
（2）在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值，如电功率的计算式P＝UI中，U、I均为有效值；若计算通过电路某一横截面的电量，必须用交变电流的平均值。
【例2】如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。下列说法正确的是（　　）

A．在图示位置，线圈中的电流瞬时值为
B．从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为
C．当线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为
D．当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为
【答案】AC
【详解】A．在图示位置，线圈中感应电动势有最大值在图示位置，线圈中的电流瞬时值为

B．从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为，B错误；
C．电流的有效值为由图示位置转过所用的时间电阻R产生的焦耳热，C正确；
D．由、、由图示位置转过所用的时间；得电荷量为，D错误。故选AC。
三、变压器的基本关系和动态分析
1.电压、电流、功率的制约关系：
（1）电压制约：输入电压U1决定输出电压U2。当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2＝。
（2）电流制约：输出电流I2决定输入电流I1。当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝。而变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，即I2＝。
（3）功率制约：输出功率P2决定输入功率P1。变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，即P2＝P负1＋P负2…。P2增大，P1增大；P2减小，P1减小；P2为零，P1为零。
2.对理想变压器进行动态分析的两种常见情况：
（1）原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1。
（2）负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1。
【例3】图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端M、N所接的正弦式交变电压随时间t的变化关系如图乙所示。为定值电阻，为滑动变阻器，两电压表均为理想交流电表，下列判断正确的是（　　）

A．原线圈所接交变电压的瞬时值表达式为
B．电压表的示数为
C．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，示数变小
D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，示数变小
【答案】AC
【详解】A．根据题意，由图乙可知，原线圈电压的最大值为周期为
则则原线圈所接交变电压u的瞬时值表达式为故A正确；
B．根据题意可知，原线圈输入电压的有效值为原、副线圈的匝数比为，则副线圈两端电压为25V，电压表测的是两端电压，小于25V，故B错误；
C．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，接入电路部分的电阻减小，副线圈总电阻减小，电流增大，两端的电压变大，则两端的电压变小，即示数变小，故C正确；
D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电压表测的是原线圈两端电压，也就是输入电压u的有效值，电压表示数不变，故D错误。故选AC。
【例4】如图所示，理想变压器原线圈c、d两端接入稳定的交流电压，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，滑动变阻器R的滑片处于变阻器正中间，电表均为理想电表，下列说法中正确的是（　　）

A．只将S从a拨接到b，电流表的示数将减半
B．只将S从a拨接到b，电压表的示数将减半
C．只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电流表的示数将减半
D．只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，c、d两端输入的功率将为原来的
【答案】C
【详解】AB．只将S从a拨接到b，原线圈的匝数n1减半，输入电压不变，根据可知副线圈的输出电压U2增大到原来的2倍，即电压表的示数增大到原来的2倍，根据欧姆定律可知，副线圈的输出电流I2增大到原来的2倍，根据可知原线圈的输入电流I1增大到原来的4倍，即电流表的示数将增大到原来的4倍，A、B错误；
CD．只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，负载增大到原来的2倍，因副线圈的输出电压U2不变，根据欧姆定律可知副线圈的输出电流I2减小到原来的一半，根据可知副线圈输出功率减小到原来的一半，所以原线圈输出功率减小到原来的一半，即c、d两端输入功率减小到原来的一半，根据原线圈的输入电流减小到原来的一半，即电流表示数将减半，C正确，D错误。故选C。
四、远距离输电
1.远距离输电的几个基本关系式：

（1）功率关系：P1＝P2，P2＝P损＋P3，P3＝P4。
（2）电压关系：＝，U2＝U线＋U3，＝。
（3）电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝。
（4）输电电流：I线＝＝＝＝。
（5）输电导线上损耗的电功率：P损＝P2－P3＝IR线＝＝U线I线。
（6）输电导线上的电压损失：U线＝I线R线＝U2－U3。
2.两个联系：
（1）线圈1（匝数为n1）和线圈2（匝数为n2）中各个量间的关系是：＝，I1n1＝I2n2，P1＝P2。
（2）线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝数为n4）中各个量间的关系是：＝，I3n3＝I4n4，P3＝P4。
3.掌握一个定律：根据能量守恒定律得P2＝ΔP＋P3。
【例5】如图为远距离输电的示意图。升压变压器的原副线圈匝数比为，输电线总电阻为R，不计升压变压器和降压变压器的各种损耗，发电厂输出的电压恒为U，若由于用户端负载变化，使输电线损失的功率增加了ΔP。下述正确的是（　　）

A．是由于用户端消耗的总功率减小的缘故
B．电流表A1、A2的示数均增大
C．电流表A1的示数必定增加了
D．发电机的输出功率增加了
【答案】B
【详解】AB．设电流表A1、A2的示数分别为、，降压变压器原副线圈的匝数分别为、，输电线损失的功率为由于输电线损失的功率增大，可知增大，根据可知增大，即电流表A1、A2的示数均增大，输电线损失的功率增大，是由于用户端消耗的总功率增大的缘故，故A错误，B正确；
C．设原来电流表A1的示数为，变化后电流表A1的示数为，则有
可知电流表A1的示数增加量满足
故C错误；
D．设升压变压器副线圈的输出电压为，则有可得则发电机的输出功率增加量为
故D错误。故选B。
五、电磁振荡
1.电磁振荡过程各物理量变化情况规律：

时刻（时间）
工作过程
q
E
i
B
能量
0→
放电过程
qm→0
Em→0
0→im
0→Bm
E电→E磁
→
充电过程
0→qm
0→Em
im→0
Bm→0
E磁→E电
→
放电过程
qm→0
Em→0
0→im
0→Bm
E电→E磁
→T
充电过程
0→qm
0→Em
im→0
Bm→0
E磁→E电
2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像（如图所示）：

3.LC振荡电路充、放电过程的判断方法
（1）根据电流流向判断，当电流流向带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程。
（2）根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q（U、E）增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程。
（3）根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电。
4.发射电磁波的条件：
（1）要有足够高的振荡频率。理论研究表明，振荡电路向外界辐射能量的本领，即单位时间内辐射出去的能量，与振荡频率密切相关，频率越高，发射电磁波的本领越大。
（2）开放电路，要使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。
5.电磁波的发射示意图（如图所示）：

【例6】如图所示，图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻，下列说法正确的是（　　）

A．图乙中的a是电场能最大的时刻，对应图甲中的时刻
B．图乙中的b是电场能最大的时刻，此后的内电流方向为正
C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，对应图甲中的时刻
D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后电容C的下极板将充上负电荷
【答案】BD
【详解】A．题图乙中的a是电场能最大的时刻，由上极板带正电，此后的内电容器放电，电流沿逆时针方向，对应题图甲中的0时刻或T时刻，故A错误；
B．题图乙中的b是电场能最大的时刻，由下极板带正电，此后的内电容器放电，电流沿顺时针方向，故B正确；
C．题图乙中的c是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，根据右手螺旋定则，电流方向为逆时针方向，对应题图甲中的时刻，故C错误；
D．题图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，电流方向为顺时针方向，此后电容C的下极板将充上负电荷，故D正确。故选BD。
六、电磁波谱及特点
1.电磁波谱的排列：
按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
2.不同电磁波的特点及应用：

特点
用途
无线电波
波动性强
广播和通讯，天体卫星研究
红外线
热作用强
红外线摄影；红外线遥感
可见光
感光性强
复色光波长（红）（紫）（频率）
没有大气；天空蓝色原因短波散射；傍晚阳光红色原因短波吸收
紫外线
化学作用；荧光效应
灭菌消毒，促进人体对钙的吸收，利用荧光效应防伪
X射线
穿透力强
检查、探测、透视、治疗
γ射线
穿透力最强
治疗疾病、探测金属部件内部缺陷
【例7】关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　）
A．红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，有时物体温度较低，不发射红外线，导致无法使用
B．紫外线的频率比可见光低，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康
C．铁路，民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测
D．手机通信使用的是无线电波，其波长较长
【答案】D
【详解】A．红外体温计的工作原理是利用红外线的热效应，人的体温越高，发射的红外线越强，有时物体温度较低，仍发射红外线，A错误；
B．由电磁波谱可知，紫外线的波长比可见光的波长小，由波长与频率的关系式，可知紫外线的频率比可见光频率高，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康，B错误；
C．铁路，民航等安检口使用X射线安检仪对行李内物品进行检测，C错误；
D．手机通信使用的是无线电波中的微波，由电磁波谱可知，无线电波的波长较长，D正确。故选D。
七、各类传感器

热敏电阻
金属热电阻
光敏电阻
电阻应变片
特点
正温度系数的热敏电阻，随温度升高电阻变大；负温度系数的热敏电阻，随温度升高电阻减小
电阻率随温度的升高而增加
在强光下电阻小，
在暗光下电阻大
受到拉力时，电阻变小；受到压力时，电阻变大
敏感
材料
半导体
金属
把硫化镉涂敷在绝缘板上，其表面镀银
金属材料
优点
灵敏度好
测温范围大
灵敏度好
灵敏度好
原理
温度影响电阻率
无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好
R＝ρ

应用
空调机
电饭煲
照相机
电子秤
【例8】某学校创建绿色校园，新装了一批节能灯，如图甲所示，该路灯通过光控开关实现自动控制；电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。现减小光照强度，则下列判断不正确的是（　　）

A．电源的效率变大 B．A灯和B灯都变亮
C．两端电压变小 D．电源内部发热的功率不变
【答案】D
【详解】A．电源的效率为减小光照强度，光敏电阻阻值增大，则外电阻增大，电源的效率增大，故A正确；
BC．光照强度增加时，其电阻值减小，现减小光照强度，其电阻值增大，总电流减小，路端电压增大，通过A灯的电流增大变亮，通过R0的电流减小，其两端电压减小，则B灯两端电压增大，B灯变亮，故BC正确；
D．减小光照强度，外电阻增大，总电流减小，根据知，电源内部发热的功率减小，故D错误。
由于本题选择错误的，故选D。

1．（2022春·重庆·高二重庆巴蜀中学期中）如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴，以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．在图示位置，电压表示数为零
B．线圈转过90°时，流过电阻R的电流方向发生变化
C．电阻R上所产生的热量
D．通过电阻R的电荷量
【答案】C
【详解】A．电压表测量有效值，故电压表示数不为零，故A错误；
B．根据交流电的产生原理可知，图示位置流过电阻R的电流方向发生变化，故B错误；
C．电路中产生的感应电动势的最大值为电动势的有效值为由闭合电路欧姆定律得回路中电流的有效值为该过程中电阻R上产生的热量为
故C正确；
D．通过R的电荷量故D错误。故选C。
2．（2022春·吉林长春·高二长春市第二实验中学期中）某兴趣小组利用电磁感应知识，自制一个风力发电机。发电机与一理想变压器相连，变压器原、副线圈匝数分别为500匝和1000匝，装置示意图如图甲所示。在某一恒定风力作用下，风叶带动与其固定在一起的磁铁转动，转速与风速成正比。变压器原线圈两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示。现将滑片P往下移动到某一位置后，风叶的转速随之变为原来的。已知发电机内阻可忽略，所有电表均为理想交流电表，则（　　）

A．电流表A的读数变小
B．电压表V2的读数变为160V
C．发电机的输出功率变为原来的
D．风速加倍时变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
【答案】B
【详解】B．根据根据图像得；；；解得
将滑片P往下移动到某一位置后，风叶的转速随之变为原来的，ω变为原来的，电压表V2的读数为
故B正确；
A．风叶的转速随之变为原来的，ω变为原来的，由上知，副线圈电压变为原来的，但不知道R变化的大小，无法判断电流表的变化情况，故A错误；
C．发电机的输出功率为将滑片P往下移动到某一位置后，风叶的转速随之变为原来的，ω变为原来的，但R也减小，故发电机的输出功率变为大于原来的，故C错误；
D．风速加倍时，ω变为原来的两倍，即则变为原来的两倍，即
原线圈两端电压的瞬时值表达式为故D错误。故选B。
3．（2021春·重庆南岸·高二重庆市第十一中学校校考期中）图中两个互相连接的单匝金属环的缺口小到可以忽略不计，细环的电阻是粗环电阻的2倍，理想变压器的原线圈（匝数n1=100）接在正弦交流电源上，当细环套在铁芯上时，A、B两点间的电压的有效值为0.2V，则加在原线圈两端电压的有效值为（　　）

A．20V B．30V C．40V D．60V
【答案】D
【详解】根据变压器原理可知两个相互连接的单匝金属环，细环充当电源，则A、B两点间的电压为粗环的电压值代入数据得故选D。
4．（2022春·广西南宁·高二校考期中）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数的比值为（　　）

A．2 B．3 C．4 D．5
【答案】B
【详解】设原、副线圈的匝数比为k，原线圈的电流为，则有副线圈的电流为；
原线圈的电压因为电源电压的有效值恒定，所以有
代入数据则有解得故选B。
5．（2022秋·贵州黔东南·高二凯里一中校考期中）手机无线充电技术越来越普及，如图甲所示是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比，两个线圈中所接电阻的阻值均为。当ab间接上的正弦交变电源后，受电线圈中产生交变电流给手机充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　）

A．充电时，送电线圈中的电流为
B．充电时，间电压
C．的值为
D．充电时，送电线圈的输入功率为
【答案】C
【详解】A．设通过送电线圈和受电线圈的电流分别为I1、I2，根据理想变压器的电流关系
故A错误；
BC．根据理想变压器电压与匝数关系有、、、
整理可得、联立解得、、故B错误，C正确；
D．充电时，送电线圈的输入功率为故D错误。故选C。
6．（2022春·内蒙古赤峰·高二期中）如图所示，一理想变压器原线圈与定值电阻、理想电流表一起接入电压恒为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可通过调节触头P进行改变，副线圈和滑动变阻器R、定值电阻以及理想电流表连接在一起，下列说法正确的是（　　）

A．保持R不变，将触头P向上移动，则的示数不变，的示数变小
B．保持R不变，将触头P向下移动，电源输出的总功率变小
C．保持P的位置不动，增大R，则的示数减小，的示数减小
D．保待P的位置不动，增大R，则R的电功率变小，的电功率变小
【答案】A
【详解】A．由图知 ，可知的示数不变；触头P向上移动则增大，减小，则的示数变小，故A正确；
B．触头P向下移动，则减小，由A项分析知增大， 的示数变大，由 得知原线圈中的电流变大，由 知电源输出的总功率变大，故B错误；
C．保持P的位置不动，则 不变，增大R，则减小， 不变，故C错误；
D．保待P的位置不动， 不变，增大R，由知R的电功率变小，由 知的电功率不变，故D错误。故选A。
7．（2022春·广东佛山·高二佛山一中期中）一水电站交流发电机的输出电压有效值为恒定值，通过理想升压变压器和理想降压变压器向城市用户供电，输电线总电阻为R，远距离输电示意图如图所示。的原、副线圈匝数分别、，输入电压和输入功率分别为和，输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，输出电压和输出功率分别为和。下列说法正确的是（　　）

A．当用户的用电器增多时，增大
B．当用户的用电器增多时，增大
C．在输入功率不变的条件小要减小线路的损耗，应增大升压变压器的
D．输电线上损失的电功率为
【答案】C
【详解】A．由 可知的大小与用电器的多少无关，故A错误；
B．当用户的用电器增多时， 的功率为因此可知当输电线上的电流为时P3功率最大，因此用电器增多功率不一定变大，故B错误；
C．由可知当增大时，增大，由可知输电线上的电流减小，所以减小，故C正确；
D．输电线上损失的电功率为故D错误。故选C。
8．（2022春·山西·高二统考期中）如图是一个简易电子拉力计的电路图。轻质金属弹簧的右端点固定有金属滑片P，P可在均匀电阻丝ab上滑动，弹簧处于原长时P恰好位于a端。ab长为12cm，电阻丝的总阻值，弹簧的电阻忽略不计，定值电阻，E=3V，内阻不计。已知弹簧的劲度系数为N/m。则（　　）

A．拉环的拉力越大，理想电流表示数越小
B．当拉环拉到b处时，电流表的示数为0.1A
C．该测力计可测的最大拉力为1000N弹簧拉环F
D．当电流表示数为0.2A时，拉力F的大小为800N
【答案】D
【详解】A．环的拉力越大，R1接入电路的电阻越小，电路中的电流越大，A错误；
BC．当拉环拉到b处时，电路中的电流为此时拉力最大，据胡克定律F=kx知
Fm=×0.12N=1200N，BC错误；
D．当电流表示数为0.2A时，设弹簧伸长量为x，R1接入电路的电阻
解得x=8cm则拉力大小为，D正确。
故选D。
9．（2022春·新疆喀什·高二统考期中）图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈绕转轴匀速转动．A为电流传感器（与计算机相连），R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计．图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（　　）

A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中或时刻
B．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中或时刻
C．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最大，磁通量变化率最小
D．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最大，磁通量变化率最小
【答案】AC
【详解】金属线圈恰好处于图甲所示的位置时，为中性面，磁通量最大，感应电动势为0，此时瞬时电流0，对应图乙中或时刻，A正确；
由A项分析可知，B错误；
、时刻电流为0，感应电动势为0，此时线圈平面处于中性面，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，磁通量变化率最小，C正确；
、时刻电流最大，感应电动势最大，此时线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，D错误．故选AC。
10．（2022春·陕西宝鸡·高二陕西省宝鸡市长岭中学期中）单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．时刻线框平面与中性面重合
B．线框的感应电动势有效值为
C．线框转一周外力所做的功为
D．从到过程中线框的平均感应电动势为
【答案】AC
【详解】A．由图像可知时刻线圈的磁通量最大，因此此时线圈处于中性面位置，故A正确；
B．由图可知交流电的周期为T，则有又因为交流电的电动势的最大值由
则有效值为故B错误；
C．线圈转一周所做的功为转动一周的发热量故C正确；
D．从0时刻到时刻的平均感应电动势为故D错误。故选AC。
11．（2021春·广东深圳·高二深圳市宝安中学（集团）校考期中）如图所示，边长为的正方形单匝线圈，电阻为，外电路的电阻为，的中点和的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为，若线圈从图示位置开始，以角速度绕轴匀速转动，则以下判断正确的是（　　）

A．图示位置线圈中的感应电动势最大为
B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为
C．细圈从图示放置转过的过程中，流过电阻的电荷量为
D．线圈转动一周的过程中，电阻上产生的热量为
【答案】BD
【详解】A．图示位置为中性面，此时磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，所以感应电动势为零，故A错误；
B．当线圈与磁场平行时感应电动势最大，最大值为从图示位置开始计时，瞬时值表达式为故B正确；
C．线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈磁通量的变化量大小为
流过电阻R的电荷量为故C错误；
D．感应电动势的有效值为感应电流有效值为，R产生的热量为，
联立解得故D正确。故选BD。
12．（2022春·辽宁沈阳·高二沈阳市第一二〇中学期中）如图所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，电阻为R，它通过两个小金属环与电阻不计的长直金属杆导通，图中a、b间距离为L，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是d，已知该金属导线与ab段金属杆围成的面积为，右边虚线范围内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于弯曲导线所在平面向里的匀强磁场，磁场区域的宽度为L，现在外力作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动，t=0时刻a环刚从O点进入磁场区域，则下列说法正确的是（　　）

A．时刻，回路中的感应电流第一次开始改变方向
B．从t=0到时间内，流过导线横截面的电荷量为
C．时刻，回路中的感应电动势的大小为Bdv
D．从t=0到时间内，回路产生的电热为
【答案】BCD
【详解】A．由右手定则判断知时刻前ab中感应电流方向由a→b；时刻后，ab中感应电流方向由b→a，则知时刻，回路中的感应电流第一次开始改变方向，故A错误；
B．从t=0到时间内，流过导线横截面的电荷量为故B正确；
C．时刻，效切割长度为d，回路中的感应电动势为Bdv，故C正确；
D．从t=0到时间内,，电动势的最大值为Em=Bdv有效值为回路产生的电热为
故D正确。故选BCD。
13．（2022春·内蒙古呼和浩特·高二期中）图甲是某燃气炉点火装置的原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，V为理想交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是（　　）

A．电压表的示数为3.5V B．电压表的示数为5V
C．实现点火的条件是小于1000 D．实现点火的条件是大于1000
【答案】AD
【详解】AB．理想电压表的示数为有效值，所以故A正确，B错误；
CD．点火条件为副线圈电压最大值大于5000V，由以下公式可知，点火条件为大于1000，故C错，D正确。故选AD。
14．（2022春·山东济宁·高二曲阜一中校考期中）手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置的原理图。当a、b间接如乙图所示的正弦交流电压，受电线圈给手机充电，手机电池两端的电压为6V。若把装置线圈视为理想变压器，二极管视为理想元件（正向电阻为0，反向电阻无穷大），则（　　）

A．该充电装置的工作原理是自感现象
B．基座线圈中电流方向每秒变化50次
C．受电线圈两端电压的有效值为
D．基座线圈和受电线圈的匝数比
【答案】CD
【详解】A．该充电装置通过在基座线圈中输入交变电流而产生交变磁场，从而使受电线圈中产生感应电动势，所以工作原理是互感现象，故A错误；
B．由题图乙可知基座线圈中电流的周期为2×10-2s，每个周期电流方向改变2次，所以基座线圈中电流方向每秒变化100次，故B错误；
C．设受电线圈两端电压的有效值为U2，由于二极管在一个周期内只有半个周期有电流通过，且通过二极管之后的输出电压等于手机电池两端的电压6V，根据等效热值法有解得故C正确；
D．基座线圈两端电压的有效值为根据理想变压器原、副线圈电压与匝数成正比可知
故D正确。故选CD。
15．（2022春·安徽合肥·高二校考期中）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，定值电阻接在原线圈所在的回路中，电阻与电动机串联接在副线圈两端，电动机的内阻。电阻是由某种金属氧化物制成的导体，实验研究表明通过它的电流的有效值与它两端电压的有效值遵循的关系为，其中系数。已知电动机正常工作时，其热功率为，电动机两端的电压是电阻两端电压的倍，下列说法正确的是（　　）

A．电动机正常工作时的电流为 B．两端的电压为
C．定值电阻两端的电压为 D．变压器原线圈两端的电压为
【答案】AD
【详解】A．设电动机正常工作时的电流为，则有解得，A正确；
B．根据可得两端的电压为，B错误；
C．假设原线圈的电流为，根据解得则定值电阻两端的电压为
，C错误；
D．副线圈两端电压为根据可得变压器原线圈两端的电压
D正确；故选AD。
16．（2022春·辽宁·高二校联考期中）如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（　　）

A．两互感器均起到降压作用
B．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则线路输送电功率为220kW
C．若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少
D．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移
【答案】BD
【详解】A．根据两个互感器原、副线圈的匝数比可知电压互感器起到降压的作用，电流互感器起到降流（升压）的作用，故A错误；
B．设输电电流为I2，根据理想变压器变压和变流规律可得；解得U2＝2200V；I2＝100A
所以线路输送的电功率为P＝U2I2＝2200×100W＝220kW故B正确；
C．由理想变压器变压和变流规律可得；；设输电线路总电阻为r，根据闭合电路欧姆定律有U3＝U2－I2r设用户端总电阻为R，根据欧姆定律有联立以上五式解得
若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则U2增大，R不变，所以I2增大，而输电线损耗功率为所以输电线损耗功率增大，故C错误；
D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大，可将滑片P上移，故D正确。故选BD。
17．（2022春·浙江·高二校联考期中）关于LC电磁振荡和电磁波，以下说法中正确的是（　　）

A．如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，则此时电容器正在充电
B．在线圈中插入铁芯可使振荡周期变小
C．LC振荡电路辐射的电磁波传播需要介质
D．由空气进入水中时，电磁波的波长变小
【答案】AD
【详解】A．如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，由线圈内的磁场方向可知，线圈中的电流方向由上到下，而此时电容器下极板为正，则此时电容器正在充电，选项A正确；
B．在线圈中插入铁芯，则L变大，根据可知，振荡周期变大，选项B错误；
C．LC振荡电路辐射的电磁波传播不需要介质，选项C错误；
D．由空气进入水中时，电磁波的波速要减小，周期和频率不变，则根据λ=vT可知，波长变小，选项D正确。故选AD。
18．（2022春·重庆永川·高二重庆市永川北山中学校期中）如图所示是电磁波发射电路中LC电磁振荡电路，某时刻电路中形成如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则以下说法正确的是（　　）

A．线圈中的磁场向上且正在增强
B．电容器中的电场向下且正在增大
C．若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变大
D．若增大电容器极板间的距离，则发射电磁波的波长变小
【答案】BD
【详解】A．由图可知，电容器正在充电，则电流正在减小，即线圈中的磁场向上且正在减弱，A错误；
B．电容器正在充电，则电容器中的电场向下且正在增强，B正确；
C．若在线圈中插入铁芯，则自感系数L变大，根据可知，发射电磁波的频率变小，C错误；
D．若增大电容器极板间的距离，根据可知C减小，根据则发射电磁波的频率变大，波长变小，D正确。故选BD。
19．（2022春·北京·高二期中）太赫兹辐射通常是指频率在、即频率在微波与红外线之间的电磁辐射，其频率高于微波，低于红外线、紫外线，远低于X射线，太赫兹波对人体安全，可以穿透衣物等不透明物体，实现对隐匿物体的成像，近年来太赫兹技术在国家安全、信息技术等诸多领域取得了快速发展，被誉为“改变未来世界十大技术”之一，由上述信息可知，太赫兹波（　　）
A．其光子的能量比红外线光子的能量小
B．比微波更容易发生衍射现象
C．比紫外线更难使金属发生光电效应
D．比X射线穿透性更强
【答案】AC
【详解】A．因为太赫兹波的频率高于微波，低于红外线，根据爱因斯坦的光子说可知，它的光子的能量比红外线光子的能量更小，A正确；
B．它的频率大于微波，但波长小于微波，而发生衍射现象的条件是尺度或孔径小于波长，但是它的波长比微波还小，所以很难有物体的尺度能达到这么小，故比微波不容易发生衍射现象，B错误；
C．由于它的频率比紫外线更小，所以它的能量小于紫外线，故它更难使金属发生光电效应，C正确；
D．由于频率越高，其穿透强，故它比X射线穿透性更弱，D错误。故选AC。
20．（2020春·山东·高二统考期中）压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置。如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电压表示数为，电源内阻不能忽略，若在某个运动过程中，电压表的示数变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A．0对间内电梯内的物体处于超重状态
B．时间内电梯内的物体处于失重状态
C．～时间内电梯可能处于匀加速直线运动状态
D．时间内电梯可能处于匀减速直线运动状态
【答案】BC
【详解】A．在0~t1时间内，电压表的示数从U0开始逐渐变大，则电路中的电流减小，总电阻变大，压敏电阻的阻值增大，则所受压力减小，则电梯内的物体处于失重状态，选项A错误；
BD．在t2~t3时间内，电压表的示数逐渐变小，则电流变大，总电阻变小，压敏电阻的阻值减小，则所受压力变大，则电梯内的物体处于超重状态；由于电压表读数是变化的，则外电阻是变化的，压敏电阻阻值是变化的，所受压力是变化的，则电梯不可能做匀变速运动，选项B正确，D错误；
C．在t1~t2时间内，电压表的示数大于静止时的读数且保持不变，说明外电路电阻变大且保持不变，压敏电阻受压力减小，电梯内的物体处于失重状态，电梯的加速度向下且保持不变，则电梯可能处于向下的匀加速直线运动状态，选项C正确；故选BC。