高考交流电电磁感应习题附答案

1．如图甲所示，电阻不计且间距为L=1m 的光滑平行金属导轨竖直放置，上端连接阻值为R=1Ω的电阻，虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场．现将质量为m=0.3kg 、电阻R ab =1Ω的金属杆ab 从OO′上方某处以一定初速释放，下落过程中与导轨保持良好接触且始终水平．在金属杆ab 下落0.3m 的过程中，其加速度a 与下落距离h

的关系图象如图乙所示．已知ab 进入磁场时的速度v 0=3.0m/s ，取g=10m/s 2

．则下列说法正确的是（ ）

A ．进入磁场后，金属杆ab 中电流的方向由b 到a

B ．匀强磁场的磁感应强度为2.0T

C ．金属杆ab 下落0.3 m 的过程中，通过R 的电荷量0.24C

D ．金属杆ab 下落0.3 m 的过程中，R 上产生的热量为0.45J 【答案】BC 【解析】

试题分析：由右手定则可知，导体棒进入磁场后，金属杆ab 中电流的方向由a 到b ，选项A 错误； ab 进入磁场时，加速度变为向上的g ，则由牛顿第二定律0

ab BLv B

L mg

mg R

R

，解得B=2T ，选项B 正确；

根据210300602411

(..)

.E BLh q I t

t t C

C R tR

R ??????，选项C 正确；当金属杆下落0.3m

时已经做匀速运动，则

mg

BIL ，其中m

ab

BLv I

R R ，解得v m =1.5m/s ；根据能量关系

22

0112

2

m Q

mv mgh

mv ，代入数据可得：Q=9.83J ，选项D 错误。 考点：法拉第电磁感应定律；牛顿定律及能量守恒定律。

2．如图所示，MN 、PQ 是两条在水平面内、平行放置的光滑金属导轨，导轨的右端接理想变压器的原线圈，变压器的副线圈与阻值为R 的电阻组成闭合回路，变压器的原副线圈匝数之比n 1∶n 2 =k ，导轨宽度为L 。质量为m 的导体棒ab 垂直MN 、PQ 放在导轨上，在水平外力作用下，从t=0时刻开始往复运动，其速度随时间变化的规律是

v=v m sin(

2T

π

t)，已知垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度为B ，导轨、导体棒、导线和线圈的电阻均不计，电流表为理想交流电表，导体棒始终在磁场中运动。则下列说法中正确的是

A ．在t=

4T

22m k R

B ．导体棒两端的最大电压为BLv m

C ．电阻R 上消耗的功率为222

22m

B L v k R

D ．从t=0至t=4

T

的时间内水平外力所做的功为222

28m B L v k R T

【答案】ABC

【解析】导体棒ab 在水平外力作用下，从t=0时刻开始往复运动，其速度随时间变化的规律是v=v m sin(

2T

π

t)，产生的感应电动势为E=BLv=BLv m sin(

2T

π

t)，为正弦交变电流，导体棒两端的最大电压为BLv m ，变压器原线圈输入电压有效值为U 1=BLv m /2，由变压公式可得副线圈输出电压有效值U 2=BLv m /(2k )，输出功率为P=222

22m

B L v k R ，电

阻R 上消耗的功率为222

22m B L v k R ，变压器原线圈电流，即任意时刻电流表的示数为2

2m

k R

，选项ABC 正确；由能量守恒定律，从t=0至t=4

T

的时间内水平外力所做的功为W=PT/4+12m 2m v =222

2

8m B L v k R T+12m 2m v ，选项D 错误。 3．在如右图所示的电路中，放在光滑金属导轨上的ab 导体向右移动，这可能发生在

A ．闭合S 的瞬间

B ．断开S 的瞬间

C ．闭合S 后，减小电阻R 时

D ．闭合S 后，增大电阻R 时 【答案】AC 【解析】

试题分析：金属杆向右运动则说明金属杆受到向右的作用力，由左手定则可知电流的方向；由楞次定律可知左侧产生的磁通量的变化；则可知左侧电流的变化情况

金属杆向右运动说明金属杆受到向右的安培力，由左手定则可知，金属杆中的电流由a 到b ；右侧线框中产生的磁通量向上；则由楞次定律可知，左侧线框中的磁场可能向下减小，也可能向上增加；左侧电流由上方进入，由安培定则可知，内部磁场方向向上；故产生以上现象只能是磁通量突然增加；故只能为A 或C ； 故选AC ．

考点：楞次定律；安培定则；左手定则．

点评：减小电阻R 的阻值时，电路中电阻减小，由欧姆定律可知电流将增大，则内部磁通量将增大．

4．如图所示为某小型水电站的电能输送示意图，A 为升压变压器，其输入功率为P 1，输出功率为P 2，输出电压为U 2 ；B 为降压变压器，其输人功率为P 3,，输入电压为U 3。A 、B 均为理想变压器，,输电电流为I ，输电线的总电阻

为r ，则下列关系正确的是

A ． U 2= U 3

B ． U 2= U 3+Ir

C ． P 1 >P 2

D ． P 2=P 3 【答案】B

【解析】由于输电线有电阻，输电线上有电压降，所以U 2= U 3+Ir ，选项A 错误B 正确。对于理想变压器，P 1 =P 2，选项C 错误；由于输电线上发热，消耗电能，所以P 2>P 3，选项D 错误。

5．如图所示为一自耦变压器，保持电阻R′和输入电压不变，以下说法正确的是（）

A．滑键P向b方向移动，滑键Q不动，电流表示数减小

B．滑键P不动，滑键Q上移，电流表示数不变

C．滑键P向b方向移动、滑键Q不动，电压表示数减小

D．滑键P不动，滑键Q上移，电压表示数增大

【答案】AC

【解析】左侧输入一定电压,在右侧感应到变化后的电压.起变压作用。pa是左侧电路,输入恒定电压V1，ab是右侧电路,输出感应电压V2, V2=V1*(ab/pa)。根据能量守恒,左侧电路和右侧电路功率相同。pa增加,右侧输出电压减小-->右侧电路功率降低-->左侧电路功率降低-->左侧是恒压,只有电流降低。A正确。Q上移,右侧电路电阻减小-->右侧电路功率增加-->左侧电路功率增加-->左侧是恒压,只有电流增加。B错。pa增加,右侧输出电压减小。C正确。右侧电压只和P的位置有关,Q的位置不影响。D错。故本题选AC。

6．一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1，原线圈接入电压为220V的正弦交流电，各元件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上，如图所示，电压表和电流表均为理想交流电表。则下列说法正确的是

A．原、副线圈中的电流之比为5∶1

B．电压表的读数约为44V

C．若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω，则1 分钟内产生的热量为2904 J

D．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均增大

【答案】C

【解析】

试题分析：理想二极管的作用是正向的电流通过时电阻很小，反向的电流通过时电阻很大，认为断路，故理想二极管的作用是只允许正向的电流通过，再根据变压器的原理电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，即可求得结论。由于原、副线圈中的电流与匝数成反比，所以电流之比为1：5，A选项错误；原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为U2=44 V，但二极管具有单向导电性，

根据有效值的定义有

22

2

2

U U

T

T

R R

?=?，从而求得电压表两端电压有效值为U=222V,B选项错误；则

1 min内产生的热量为

2

U

Q t

R

==2904 J，C选项正确；将滑动变阻器滑片向下滑动，接入电路中的阻

值变大，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，电流表的读数变小，所以D错误。

考点：变压器的原理理想二极管的作用

7．如图所示，理想变压器，原副线圈的匝数比为n。原线圈接正弦交流电压U，输出端A、A1、A2、A3为理想的交流电流表，R为三个完全相同的电阻，L为电感，C为电容，当输入端接通电源后，电流表A读数为I。下列判断正确的是

A ．副线圈两端的电压为nU B

．通过副线圈的最大电流2I

C ．电流表

A 1的读数I 1大于电流表A 2的读数I 2 D ．电流表A 3的读数I 3=0 【答案】BC 【解析】

考点：变压器的构造和原理．

分析：（1）根据原副线圈电压之比等于电流之比即可求得R 1两段的电压；

（2）电流表的读数是副线圈的电流的有效值，根据有效值与最大值的关系即可求得通过副线圈的最大电流； （3）根据线圈会产生感应电流阻碍原电流即可判断I 1和I 2的大小； （4）电容器通交流阻直流，故有电流通过电流表A 3 解：A 、根据

21U U =21n n =n 得：1U U =n ，所以R 1两端的电压为：U n

，故A 错误； B 、根据题意得副线圈的电流为I ，所以通过副线圈的最大电流为2I ，故B 正确；

C 、线圈会产生感应电流阻碍原电流即I 1＞I 2，故C 正确；

D 、电容器通交流阻直流，故有电流通过电流表A 3，即I 3≠0，故D 错误． 本题选不正确的 故选BC

8．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的高电压，所用的器材叫电压互感器。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是

【答案】B 【解析】

9．如图所示，LC 振荡回路中，电容器两极板间的电场方向向下，且线圈中有沿图示方向的磁场，则

A ．振荡回路中电流正在增大

B ．磁场能正在转化为电场能

C ．线圈L 中振荡电流的方向从上向下

D ．线圈L 产生的自感电动势正在阻碍电流增大 【答案】B

【解析】根据图示电路知，该LC 振荡电路正在充电，电流方向自下而上，电流在减小，磁场能转化为电场能． 解决本题的关键知道在LC 振荡电路中，当电容器充电时，电流在减小，电容器上的电荷量增大，磁场能转化为电场能；当电容器放电时，电流在增大，电容器上的电荷量减小，电场能转化为磁场能．

10．如图甲所示，abcd 是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m ，电阻为R 。在金属线框的下方有一匀强磁场区域，MN 和M′N′是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc 边平行，磁场方向与线框平面垂直。现金属线框由距MN 的某一高度从静止开始下落，图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的速度－时间图象，图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量。可知

A.金属框初始位置的bc 边到边界MN 的高度为v 1t 1

B.金属框的边长为

121()

2

v t t C.磁场的磁感应强度为211

1()mgR B t t v ＝

－ D.在进入磁场过程中金属框产生的热为mgv 1（t 2-t 1）

【答案】D 【解析】

试题分析：由图知在0-t 1时间内金属线框做匀加速运动，金属框初始位置的bc 边到边界MN 的高度为 1

12v h

t ．故A 错误．由图象可知，金属框进入磁场过程中是做匀速直线运动，速度为v 1，运动时间为t 2-t 1，故金属框的边长：l=v 1（t 2-t 1）．故B 错误．在金属框进入磁场的过程中，金属框所受安培力等于重力，则得：mg=BIl ，1

Blv I

R

，又 l=v 1（t 2-t 1），联立解得：1211

1()mgR

B

v t t v ，故C 错误；金属框在进入磁场过程中金属框产生的热为Q ，

重力对其做正功，安培力对其做负功，由能量守恒定律得：Q=mgl=mgv 1（t 2-t 1），故D 正确。 考点：v-t 图线；法拉第电磁感应定律；能量守恒定律。

11．如图所示，相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R ，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m 的导体棒由静止释放，当速度达到v 时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P ，导体棒最终以2v 的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是

A ．P ＝mgvsinθ

B ．P ＝3mgvsinθ

C ．当导体棒速度达到

2v 时加速度大小为2

g

sinθ D ．在速度达到2v 以后匀速运动的过程中，R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功

【答案】C 【解析】

试题分析：当导体棒以v 匀速运动时受力平衡，则22B L v

mgsin BIl r θ==，当导体棒以2v 匀速运动时受力平衡，

则 222B L v

F mgsin BIl r θ+==，故 F mgsin θ=，拉力的功率2P Fv mgvsin θ==，故A B 错误；当导体棒速

度达到 2v 时，由牛顿第二定律，222B L v mgsin ma r θ-=，解得2

g

a sin θ=，故C 正确；由能量守恒，当速度达到2v 以后匀速运动的过程中，R 上产生的焦耳热等于拉力及重力所做的功，故D 错误。

考点：考查了导体切割磁感线运动

12．如图，足够长的U 型光滑金属导轨平面与水平面成θ角（0＜θ＜90°)，其中MN 和PQ 平行且间距为L ，导轨平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab 棒接入电路的电阻为R ，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，使棒ab 由静止开始沿导轨下滑，当流过ab 棒某一横截面的电量为q 时，它的速度大小为v ，则金属棒ab 在这一过程中：（ ）

A. 棒ab 运动的平均速度大小为1

2ν B. 滑行距离为

qR BL

C. 产生的焦耳热为qBL ν

D. 受到的最大安培力大小为22sin B L R

ν

θ 【答案】BD 【解析】

试题分析：金属棒ab 开始做加速度逐渐减小的变加速运动，不是匀变速直线运动，平均速度不等于1 2

v ，而是大

于1

2v ，故A 错误；由电量计算公式,E q I t I E R t ??=??==?，，联立得BsL q R R

??==可得，下滑的位移大小为qR s BL =

，故B 正确；产生的焦耳热2

Q I Rt qIR ==，而这里的电流I 比棒的速度大小为v 时的电流BLv I R

'=小，故这一过程产生的焦耳热小于qBLv ，故C 错误；金属棒ab 做加速运动，或先做加速运动，后做匀速运动，速度

为v 时产生的感应电流最大，受到的安培力最大，最大安培力大小为22B L F BI L R

ν='=，故D 正确．

考点：考查了导体切割磁感线运动

13．（18分）如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角030=θ的斜面上，导轨电阻不计，间距L=0.4m ，导轨所在空间被分成区域I 和II ，两区域的边界与斜面的交线为MN ，I 中的匀强磁场方向垂直斜面向下，II 中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5T 。在区域I 中，将质量kg 1.01=m ，电阻

Ω=1.01R 的金属条ab 放在导轨上，ab 刚好不下滑。然后，在区域II 中将质量kg 4.02=m ，电阻Ω=1.02R 的

光滑导体棒cd 置于导轨上，由静止开始下滑，cd 在滑动过程中始终处于区域II 的磁场中，ab 、cd 始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取2

s /m 10=g ，问

（1）cd 下滑的过程中，ab 中的电流方向； （2）ab 刚要向上滑动时，cd 的速度v 多大？

（3）从cd 开始下滑到ab 刚要向上滑动的过程中，cd 滑动的距离x=3.8m ，此过程中ab 上产生的热量Q 是多少？ 【答案】（1）由a 流向b ；（2）s /m 5=v ；（3）J 3.1=Q ；

【解析】 试题分析：（1）由右手定则可以判断电流方向由a 流向b

（2）开始放置ab 刚好不下滑时，ab 所受摩擦力为最大摩擦力，设其为F max ，有

θsin 1max g m F = ①

设ab 刚好要上滑时，cd 棒的感应电动势为E ，由法拉第电磁感应定律有

BLv E = ②

设电路中的感应电流为I ，由闭合电路欧姆定律有

2

1R R E

I +=

③

设ab 所受安培力为F 安，有

BIL F =安 ④

此时ab 受到的最大摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有

max 1sin F g m F +=θ安 ⑤

联立①②③④⑤式，代入数据解得：

s /m 5=v ⑥

（3）设cd 棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q 总，由能量守恒定律有

2222

1

sin v m Q gx m +=总θ ⑦

由串联电路规律有

总Q R R R Q 2

11

+=

⑧

联立解得： J 3.1=Q ⑨

考点：共点力平衡、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、能量守恒定律、串并联电路特点

14．（10分）截面积为0.2m 2

的100匝的线圈A ，处在均匀磁场中，磁场的方向垂直线圈截面，如图所示，磁感应强度为B =（0.6－0.2t ）T （t 为时间，以秒为单位）， R 1= 3Ω，R 2=6Ω，线圈电阻为r = 1Ω，C=3μF，求：

（1）闭合S 1、S 2后，通过R 2的电流大小和方向； （2）只把S 1切断后，通过R 2的电量。 【答案】⑴ 0.4A a→b ⑵

【解析】

试题分析：（1）为磁感应强度的变化率，大小为

根据楞次定律判断知，通过R 2的电流方向为a→b。 （2）U=IR 2=2.4V ，

，

S 1切断后，电容器所带电量通过R 2全部释放，故通过R 2的电量

。

考点：本题考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、电容器。 15．（18分）如图，两根足够长平行光滑的金属导轨相距为l ，导轨与水平面夹角为θ,并处于磁感应强度为B 2、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中。两金属导轨的上端与阻值为R 的灯泡连接，并连接水平放置、长和宽都为d 的平行金属板，板内存在垂直纸面向里的磁感应强度为B 1的匀强磁场。长为l 的金属棒ab 垂直于金属导轨，且始终与导轨接触良好。当金属棒固定不动时，质量为m 、电荷量为q 的粒子流沿中线射入金属板内，恰好在金属板的左下边沿穿出。粒子重力不计，重力加速度为g ，导轨和金属棒的电阻不计。 （1） 粒子流带何种电荷，速度多大？

（2） 现将金属棒由静止释放，待棒沿导轨匀速下滑后，粒子流水平通过，求金属棒质量M 。

【答案】（1）m dqB v 4510= （2）θ

sin 452221mgR lq

d B B M =

【解析】

试题分析：（1） 由左手定则，可判定粒子流带正电。 ………（2分） 粒子流在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律，

r

v m B qv 20

10= ………………（3分）

得：1

qB mv r =

…………（1分） 粒子流恰好在金属板的边沿穿出，由几何关系得