高考物理专题28 电磁感应实际运用（解析版）

高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练专题28电磁感应实际运用一．选择题1.（2022浙江嘉兴高二期末）某兴趣小组设计了一辆“电磁感应车”，在一个车架底座上固定了一块塑料板，板上固定了线圈和红、绿两个二极管，装置和连成的电路如图甲所示。用强磁铁插入和拔出线圈，电流传感器记录了线圈中电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）A.在t=3s时刻，线圈中的磁通量最大B.当磁铁从线圈左端插入时，小车将会向左运动C.乙图显示了磁铁先后两次插入和拔出线圈的过程D.若插入线圈的磁铁磁性足够强，红、绿两个二极管会同时发光【参考答案】C【名师解析】根据线圈中的磁通量最大时，磁通量变化率为零，产生的感应电动势和感应电流为零，可知A错误；根据楞次定律，当磁铁从线圈左端插入时，小车将会向右运动，B错误；乙图显示了磁铁先后两次插入和拔出线圈的过程，C正确；若插入线圈的磁铁磁性足够强，根据二极管单向导电性，红、绿两个二极管会间断发光，D错误。2.（2022北京海淀二模）加速性能、电能利用率、动能回收等是电动汽车电机的重要指标。如图所示，甲、乙分别是目前被广泛采用的两种电机的简化原理示意图，它们的相同点是利用作为定子的电磁铁（二组线圈，图中1和4；2和5；3和6所示）交替产生磁场，实现了电磁铁激发的磁场在平面内沿顺时针方向转动的效果，以驱动转子运动；不同的是甲图所示电机的转子是一个永磁铁，而乙图所示电机的转子是绕在软铁上的闭合线圈。通过电磁驱动转子转动，可以为电动汽车提供动力。假定两种电机的每组电磁铁中电流变化周期和有效值均相同，下列说法正确的是（ ）A.电机稳定工作时，乙电机转子的转速与电磁铁激发磁场的转速相同B.电机稳定工作时，乙电机产生的焦耳热相对较少C.电机稳定工作时，乙电机转子的转速越接近电磁铁激发磁场的转速，其所受安培力就越大D.刹车（停止供电）时，甲电机转子由于惯性旋转，可以通过反向发电从而回收动能【参考答案】D【名师解析】乙电机中，转子也是线圈，乙转子的转动是由于穿过转子线圈的磁通量发生变化而产生感应电流，电流受安培力作用而运动，相当于电磁驱动，安培力阻碍定子和转子间的相对运动，但不能阻止，故转子比定子转得慢一些，故A错误；乙电机中，转子也会产生焦耳热，故产生的焦耳热较多，故B错误；转速越接近，则磁通量变化越慢，感应电流越小，所受安培力越小，故C错误；停止供电后，甲的转子是磁铁，甲电机转子由于惯性旋转，使得线圈中磁通量发生变化，产生反向感应电流，反向发电从而回收动能，故D正确。3.（2022广州培正中学三模）一跑步机的原理图如图所示，该跑步机水平底面固定有间距L＝0.8m的平行金属电极，电极间充满磁感应强度大小B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，且接有理想电压表和阻值为的定值电阻R，匀速运动的绝缘橡胶带上镀有电阻均为的平行细金属条，金属条间距等于电极长度d且与电极接触良好。某人匀速跑步时，电压表的示数为0.8V。下列说法正确的是（ ）A.通过电阻R的电流为0.08AB.细金属条的速度大小为2.5m/sC.人克服细金属条所受安培力做功的功率为0.2WD.每2s内通过电阻R的电荷量为0.2C【参考答案】BD【名师解析】由题知单根细金属条电阻为，匀速跑步时，始终只有一根细金属条在切割磁感线，其产生的电动势为电压表测量R两端电压，由题知其示数为0.8V，即解得，通过电阻R的电流为，A错误，B正确；人克服细金属条所受安培力做功的功率为，C错误；每2s内通过电阻R的电荷量为，D正确。4.（2022山东济南重点高中高二质检）如图甲所示，磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E—t关系如图乙所示。如果只将刷卡速度改为2v0，线圈中E—t的关系可能是（ ）A. B. C. D.【参考答案】A【名师解析】根据感应电动势公式E=BLv可知，其他条件不变时，感应电动势与导体的切割速度成正比，只将刷卡速度改为2v0，则线圈中产生的感应电动势的最大值将变为原来的2倍，磁卡通过刷卡器的时间与速率成反比，所用时间变为原来的一半。A正确。5.（2022湖北新高考协作体高二质检）关于课本中下列图片的解释错误的是（ ）A.真空冶炼炉利用涡流通过金属产生的热量使金属融化B.使用电磁炉加热食物时使用陶瓷锅也可以C.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流D.用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用涡流工作的【参考答案】B【名师解析】真空冶炼炉利用涡流通过金属产生的热量使金属融化，故A正确；使用电磁炉加热食物时，陶瓷锅内没有自由电子，不能产生涡流，所以不可以，故B错误；用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流，故C正确；用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用涡流工作的，故D正确。本题选错误项，故选B。6.(2018·北京海淀区期末)(多选)现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图11所示，上面为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈中电流的大小可以变化；下面为磁极之间真空室的俯视图。现有一电子在真空室中做圆周运动，从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动。则下列判断正确的是( )A.通入螺线管的电流在增强B.通入螺线管的电流在减弱C.电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力D.电子在轨道中加速的驱动力是电场力【参考答案】AD【名师解析】 从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动，表明感应电场沿顺时针方向。图示电磁铁螺线管电流产生的磁场方向竖直向上，根据楞次定律和右手定则，当磁场正在增强时，产生的感应电场沿顺时针方向，故选项A正确，B错误；电子所受感应电场力方向沿切线方向，电子在轨道中做加速圆周运动是由电场力驱动的，选项C错误，D正确。7.自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率．如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压．图乙为霍尔元件的工作原理图．当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差．下列说法正确的是（  ）A. 根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小B. 自行车的车速越大，霍尔电势差越高C. 图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的D. 如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小【参考答案】A,D【名师解析】根据单位时间内的脉冲数，可求得车轮转动周期，从而求得车轮的角速度，最后由线速度公式，结合车轮半径，即可求解车轮的速度大小．故A正确．根据qvB=q 得，UH=，由电流的微观定义式：I=nesv，n是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所带的电量，s是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度．整理得：v=．联立解得：UH=，可知用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度，保持电流不变，霍尔电压UH与车速大小无关．故B错误．霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的．故C错误．由公式UH=，若长时间不更换传感器的电源，那么电流I减小，则霍尔电势差将减小，故D正确；．【分析】依据单位时间内的脉冲数，即可知转动周期，再结合角速度与周期，与线速度与角速度关系，即可求解；根据左手定则得出电子的偏转方向，抓住电子所受的电场力和洛伦兹力平衡得出霍尔电压的表达式，从而进行分析．8．（2021·浙江百校联考）如图是漏电保护器的部分电路图，由金属环、线圈、控制器组成，其工作原理是控制器探测到线圈中有电流时会把入户线断开，即称电路跳闸。下列有关漏电保护器的说法正确的是（  ）  A.当接负载的电线中电流均匀变化时，绕在铁芯上的线圈中有稳定的电流B.当接负载的电线短路或电流超过额定值时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸C.只有当接负载的电线漏电时，绕在铁芯上的线圈中才会有电流通过D.当接负载的电线中电流不稳定时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸【参考答案】C【名师解析】因为通过金属环的两根导线电流方向相反，引起的磁通量为零，不管两根导线的电流如何变化，两根导线一起引起的磁通量为零，所以漏电保护器工作原理是当零线和火线中的电流大小不同是就会自动断开电路，起到安全保护的作用，所以只有当负载的电线漏电时，绕在铁芯上的线圈中才会有电流通过，故C正确，ABC错误。9．（2021·广东揭阳市·高三月考）如图是公路上安装的一种测速“电子眼”。在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设两个通电线圈，当车辆通过线圈上方的道路时，会引起线圈中电流的变化，系统根据两次电流变化的时间及线圈之间的距离，对超速车辆进行抓拍。下列判断正确的是（ ）A．汽车经过线圈会产生感应电流B．线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的C．“电子眼”测量的是汽车经过第二个线圈的瞬时速率D．如果某个线圈出现故障，没有电流，“电子眼”还可以正常工作【参考答案】AB 【名师解析】A．由题意可知，汽车经过线圈会产生感应电流，故A正确；B．根据楞次定律，线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的，故B正确；C．测量的是经过两个线圈的平均速度，故C错误；D．如果某个线圈出现故障，没有电流，就会无计时起点或终点，无法计时，电子眼不能正常工作，故D错误。10（2021江西赣州重点高中质检）在一些学校教室为了保证照明条件,采用智能照明系统,在自然光不足时接通电源启动日光灯,而在自然光充足时,自动关闭日光灯,其原理图如图所示.R为一光敏电阻,L为一带铁芯的螺线管,在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁,一端用铰链固定在墙上可以自由转动,另一端用一绝缘棒连接两动触头.有关这套智能照明系统工作原理的描述正确的是 ( )A.光照越强,光敏电阻阻值越大,衔铁被吸引下来B.在光线不足时,光敏电阻阻值变大,衔铁被弹簧拉上去C.上面两接线柱应该和日光灯电路连接D.下面两接线柱应该和日光灯电路连接【参考答案】BC【名师解析】根据光敏电阻的特点可知，光照越强，光敏电阻阻值越小，则电路中的电流值越大，衔铁被吸引下来．故A错误；根据光敏电阻的特点可知，在光线不足时，光敏电阻阻值变大，电路中的电流值减小，衔铁被弹簧拉上去．故B正确；根据题意可知，在自然光不足时接通电源启动日光灯，在自然光充足时，自动关闭日光灯，结合A、B的分析可知，当衔铁被弹簧拉上去时，照明电路被接通，所以上面两接线柱应该和日光灯电路连接．故C正确，D错误．11（2020高考全国II卷压轴卷）随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是( )A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电【参考答案】 C【名师解析】 无线充电的原理是电磁感应，而不是电流的磁效应，故A错误；发生电磁感应的条件是电流要发生变化，故不能接到直流电源上，B错误；发生互感时，两个线圈中交流电的频率应该相同，故C正确；有无线充电底座，当手机内部的线圈与底座上的线圈频率相同时才可以进行充电，故D错误。12.（2020浙江名校联盟模拟）电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需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。是一种高效节能厨具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是 电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好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