2023届高考物理一轮复习情景应用专练（10）电磁感应与交变电流

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（10）电磁感应与交变电流1.实验发现，钇钡铜氧合金用液氮冷却后电阻几乎为零。在课堂上，物理老师把条形磁铁N极朝上竖直放在讲桌上，把从液氮中取出的钇钡铜氧合金圆环平放在条形磁铁N极正上方，发现钇钡铜氧合金圆环悬浮在磁铁的上方，如图所示。下列说法正确的是(   )
 A.钇钡铜氧合金圆环中产生顺时针（俯视）方向的感应电流B.钇钡铜氧合金圆环中产生逆时针（俯视）方向的感应电流C.钇钡铜氧合金圆环受到的安培力的合力大于所受重力D.钇钡铜氧合金圆环受到的安培力的合力小于所受重力2.某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是(   )
 A.开关S由断开到闭合的瞬间B.开关S由闭合到断开的瞬间C.保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P加速向右滑动D.保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P匀速向右滑动3.电磁炉具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点。如图所示，关于电磁炉加热食物的过程，下列说法正确的是(   )
 A.电磁炉是通过炉面板发热来加热食物的B.电磁炉是通过锅底部产生的涡流发热来加热食物的C.只要是环保、绝缘材料做成的锅具均可以加热食物D.线圈中通入足够大的恒定电流也能加热食物4.如图为电磁刹车实验装置，小车底面安装有矩形导线框，线框平面平行于地面，在小车行进方向有与等宽、等长的有界匀强磁场区域，磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力，小车穿过磁场后滑行一段距离停止。则小车(   )

A.进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为B.穿过磁场的过程中，中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流
C.小车进入磁场前的速度越大，滑行的距离越远
D.穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左
5.图1是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图。其原理是用通电线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得物件内部是否断裂及位置的信息。图2是一个由带铁芯的线圈L、开关S和电源连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起。对以上两个实例的理解正确的是(   )。
 A.涡流探伤技术运用了电流的热效应，跳环实验演示了自感现象B.能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料C.金属探伤时接的是交流电，跳环实验装置中接的是直流电D.以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是恒压直流电源6.一台教学用手摇式交流发电机如图所示。若已知大皮带轮的半径为0.2 m，小皮带轮的半径为0.02 m，摇动手柄以每分钟60圈匀速转动，且摇动过程中皮带不打滑，则下列说法中正确的是(   )。
 A.发电机产生的交变电流的频率为10 HzB.大皮带轮与小皮带轮转动的角速度之比为10:1C.若手摇手柄的转速减半，产生交流电的最大值不变D.若手摇手柄的转速减半，产生交流电的有效值也减半7.图1为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数匝，电阻，在它的两端接一阻值的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间按图2所示的规律变化，可在受电线圈中产生电动势的最大值为20 V的正弦交流电，设磁场竖直向上。则(   )。
 A.在时，受电线圈中产生的电流为2.0 AB.在时，c端电势低于d端C.在一个周期内，电阻R上产生的热量为D.从到时间内，通过电阻R的电荷量为8.航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去。现在固定线圈左侧同一位置，先后放入分别用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率。闭合开关S的瞬间(   )
 A.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向 B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C.若将环放置在线圈右方，环将向左运动 D.电池正负极调换后，金属环不能向左弹射9.扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是图中的(   )
 A. B. C. D.10.风电是一种清洁、绿色的可再生能源，中国的风电装机容量目前处于世界领先地位。图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则(   )
 A.磁铁的转速为10 r/sB.线圈两端电压的有效值为C.交流电压的瞬时值表达式为D.该交变电流的频率为50 Hz


    答案以及解析1.答案：A解析：钇钡铜氧合金圆环悬浮在磁铁的上方，说明受到斥力作用，即钇钡铜氧合金圆环中电流产生的磁场方向向下，由安培定则可判断出钇钡铜氧合金圆环中产生顺时针（俯视）方向的感应电流，A正确，B错误；由于钇钡铜氧合金圆环悬浮在磁铁的上方，说明受力平衡，钇钡铜氧合金圆环受到的安培力的合力等于所受重力，CD错误。2.答案：A解析：若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管产生的磁场互相排斥，根据楞次定律可知，M中磁通量增大，M向右移动阻碍磁通量增大，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，或开关S闭合，滑动变阻器滑片向左滑动的过程，故A正确，BCD错误。3.答案：B解析：电磁炉的工作原理为通电线圈中通入交变电流，其产生的周期性变化的磁场在锅底中产生涡流，发热功率较大，从而加热食物。结合上述分析可知，锅具一定要用非绝缘材料制成，通入恒定的电流无法加热食物，B正确，ACD错误。4.答案：CD解析：根据楞次定律可知，进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为，A错误；因为有界匀强磁场与等宽、等长，所以穿过磁场的过程中，边刚要离开磁场时边进入磁场，故穿过磁场的过程中，矩形导线框中始终有感应电流，B错误；根据动量定理可得，即，则可得，又，穿过磁场的整个过程通过导线框某一截面的电荷量q恒定，可以看出，小车进入磁场前的速度越大，离开磁场时的速度越大，根据可知离开磁场后滑行的距离越远，C正确；根据左手定则可知，进入磁场时，受到的安培力方向水平向左，离开磁场时，根据楞次定律可知，矩形导线框中感应电流的方向为，根据左手定则可知受到的安培力方向也是水平向左，D正确。5.答案：BC解析：涡流探伤技术的原理是用通电线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变；跳环实验中线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量改变，套环中产生感应电流，会跳起，属于演示楞次定律，A项错误。无论是涡流探伤技术，还是演示楞次定律,都需要产生感应电流，而感应电流的产生需在导电材料内，B项正确。金属探伤时，是探测器中通过交变电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场中时，该金属中会感应出涡流；演示楞次定律的实验中，线圈接在直流电源上，C项正确，D项错误。6.答案：AD解析：摇动手柄以每分钟60圈的转速匀速转动，即，角速度，大轮与小轮通过皮带相连，与皮带接触的点线速度大小相等，由，可知，则小轮转动的角速度，故产生交流电的频率，A项正确，B项错误；若手摇手柄的转速减半，小轮的角速度减半，由知，产生交流电的最大值减半，根据可知，有效值减半，C项错误，D项正确。7.答案：AD解析：由题图2知时受电线圈中产生的电动势最大，为，线圈中产生感应电流的大小，A项正确；由楞次定律可以得到此时c端电势高于d端，B项错误；通过电阻的电流的有效值，电阻在一个周期内产生的热量，C项错误；线圈中感应电动势的平均值，通过电阻R的电流的平均值，通过电阻R的电荷量，由题图2知，在的时间内，，解得，D项正确。8.答案：AB解析：本题考查了楞次定律，体现了科学思维中科学推理要素。线圈中电流从右侧流入，磁场方向向左，在闭合开关的瞬间，磁场变强，则由楞次定律可知，环中感应电流从左侧看为顺时针方向，选项A正确；由于铜环的电阻较小，则铜环中感应电流较大，故铜环受到的安培力要大于铝环，选项B正确；若将环放在线圈右方，根据楞次定律可得，环将向右运动，选项C错误；电池正负极调换后，金属环受力仍向左，故仍将向左弹出，选项D错误。9.答案：A解析：底盘上的紫铜薄板出现扰动时，其扰动方向不确定，在选项C这种情况下，紫铜薄板出现上下或左右扰动时，穿过薄板的磁通量难以改变，不能发生电磁感应现象，没有阻尼效应；在选项B、D这两种情况下，紫铜薄板出现上下扰动时，也没有发生电磁阻尼现象；在选项A这种情况下，不管紫铜薄板出现上下或左右扰动时，都发生电磁感应现象，产生电磁阻尼效应，故选项A正确。10.答案：BC解析：由图乙可知，电压的周期为，因此磁铁的转速为，频率，AD错误；通过题图乙可知电压的最大值为12 V，因此有效值，B正确；周期，因此，因此电压的瞬时值表达式为，C正确。