專題檢測卷九電磁感應(yīng)交變電流一、選擇題(共17題,每題3分,共51分)1.有關(guān)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的下列說法中正確的是()A.感應(yīng)電流的磁場總跟原來的磁場方向相反B.穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時不一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流C.閉合線圈整個放在磁場中一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流D.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原來的磁通量的變化2.(多選)如圖所示,面積均為S的單匝線圈繞其對稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動,不能產(chǎn)生交變電流的圖是()3.(多選)一個固定的矩形線圈abcd處于范圍足夠大的可變化的勻強(qiáng)磁場中。如右圖所示,該勻強(qiáng)磁場由一對異名磁極產(chǎn)生,磁極以O(shè)O為軸勻速轉(zhuǎn)動。在t=0時刻,磁場的方向與線圈平行,磁極N離開紙面向外轉(zhuǎn)動。規(guī)定由abcda方向的感應(yīng)電流為正,則下圖中不能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖象是()4.(多選)下面關(guān)于交變電流的說法正確的是()A.交流電路設(shè)備上所標(biāo)的電壓值和電流值是交變電流的最大值B.用交流電表測定的讀數(shù)是交變電流的瞬時值C.給定的交變電流數(shù)值,在沒有特別說明的情況下都是指有效值D.在相同時間內(nèi)通過同一電阻,跟交變電流有相同熱效應(yīng)的直流電的數(shù)值是交變電流的有效值5.如圖所示,一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合線圈,則流過表G的感應(yīng)電流方向是()A.始終由a流向bB.始終由b流向aC.先由a流向b,再由b流向aD.先由b流向a,再由a流向b6.(多選)電阻R、電容C與一個線圈連成閉合回路,條形磁鐵靜止在線圈的正上方,N極朝下,如圖所示,現(xiàn)使磁鐵開始自由下落,在N極接近線圈上端的過程中,流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()A.上極板帶正電B.下極板帶正電C.從a到bD.從b到a7.如圖甲所示,已知螺線管(電阻不計)的匝數(shù)n=6,截面積S=10 cm2,線圈與R=12 的電阻連接,水平向右且均勻分布的磁場穿過螺線管,磁場與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示,規(guī)定感應(yīng)電流i從a經(jīng)過R到b的方向為正方向。忽略線圈的自感影響,下列i-t關(guān)系圖中正確的是()8.(20172018學(xué)年諸暨牌頭中學(xué)高二)為清除高壓電線上的凌冰,有人設(shè)計了這樣的融冰思路:利用電流的熱效應(yīng)除冰。若在正常供電時,高壓線上送電電壓為U,電流為I,熱損耗功率為P;除冰時,輸電線上的熱耗功率需變?yōu)?P,則除冰時(認(rèn)為輸電功率和輸電線電阻不變)()A.輸電電流為3IB.輸電電流為9IC.輸電電壓為3UD.輸電電壓為9U9.(多選)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,一個面積為S的矩形線圈勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的交流電動勢隨時間變化的波形如圖所示,線圈與一阻值R=9 的電阻串聯(lián)在一起,線圈的電阻為1 ,則()A.通過電阻R的電流瞬時值表達(dá)式為i=10sin 100t(A)B.電阻R兩端的電壓有效值為90 VC.圖中t=110-2 s時,線圈平面與磁場平行D.1 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為450 J10.將直流電源、開關(guān)S、電感線圈L(自感系數(shù)較大)和燈泡A連接成如圖所示的電路,開始時開關(guān)S斷開,下列說法正確的是()A.閉合開關(guān)S時,燈泡立即變亮B.開關(guān)S閉合一段時間后再斷開,燈泡逐漸熄滅C.開關(guān)S閉合一段時間后再斷開的瞬間,a點電勢高于b點電勢D.開關(guān)S閉合一段時間后再斷開的瞬間,b點電勢高于a點電勢11.如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101,電壓表和電流表均為理想電表,R為副線圈的負(fù)載電阻?，F(xiàn)在原線圈a、b兩端加上交變電壓u,其隨時間變化的規(guī)律u=2202sin 100t V,則()A.副線圈中產(chǎn)生的交變電流頻率為100 HzB.電壓表的示數(shù)222 VC.若電流表示數(shù)為0.1 A,則原線圈中的電流為1 AD.若電流表示數(shù)為0.1 A,則1 min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為132 J12.如圖所示的電路圖中,變壓器是理想變壓器,原線圈匝數(shù)n1=600匝,裝有熔斷電流為0.5 A的保險絲,副線圈的匝數(shù)n2=120匝。要使整個電路正常工作,當(dāng)原線圈接在180 V的交流電源上時,副線圈()A.可接耐壓值為36 V的電容器B.可接“36 V40 W”的安全燈兩盞C.可接電阻為14 的電烙鐵D.可串聯(lián)量程為0.6 A的電流表測量其電路的總電流13.如圖甲所示,電阻不計且間距為L=1 m的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置,上端連接阻值為R=1 的電阻,虛線OO下方有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)將質(zhì)量為m=0.3 kg、電阻Rab=1 的金屬桿ab從OO上方某處以一定初速釋放,下落過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸且始終水平。在金屬桿ab下落0.3 m的過程中,其加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示。已知ab進(jìn)入磁場時的速度v0=3.0 m/s,g取10 m/s2。則下列說法正確的是()A.進(jìn)入磁場后,金屬桿ab中電流的方向由b到aB.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.0 TC.金屬桿ab下落0.3 m的過程中,通過R的電荷量0.24 CD.金屬桿ab下落0.3 m的過程中,R上產(chǎn)生的熱量為0.45 J14.(多選)(2017浙江金華模擬)某實驗小組在物理老師指導(dǎo)下自制了一臺交流發(fā)電機(jī),并用自制的變壓器(可視為理想變壓器)對標(biāo)有“3.6 V0.5 A”的小燈泡供電,其原理如圖所示。已知矩形線圈匝數(shù)為10,電阻不計,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=22 T,轉(zhuǎn)速為n=10 r/s,小燈泡正常發(fā)光,圖示位置線圈平面與磁場方向平行,則下列說法正確的是()A.圖示位置線圈位于中性面,通過線圈的磁通量為0B.圖示位置線圈電動勢的瞬時值為102 VC.交流電流表的示數(shù)為0.18 AD.原副線圈匝數(shù)比為25915.如圖所示,由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場B中。一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動,滑動過程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中()A.PQ中電流先增大后減小B.PQ兩端電壓先減小后增大C.PQ上拉力的功率先減小后增大D.線框消耗的電功率先減小后增大16.(多選)如圖所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置,間距為L,其上端連接有阻值為R的電阻和電容器C,裝置區(qū)域有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,將一根水平金屬棒ab開始下滑。已知金屬棒ab的質(zhì)量為m,電阻也為R。金屬棒ab在運動中始終保持水平且與導(dǎo)軌良好接觸,且通過金屬棒ab的電流恒定不變,忽略導(dǎo)軌電阻,重力加速度為g。則下列說法正確的是()A.金屬棒ab做勻速運動,速度大小是v=2mgRB2L2B.金屬棒ab做勻變速運動,加速度大小是a=mgm+CB2L2C.電阻R的電功率P=m2g2C2B2L2Rm+CB2L2D.若金屬棒ab由靜止下滑,開始時電容器所帶電荷量為0,那么經(jīng)過時間t,電容器的電量q=BCLmgt-2C2BLmgRm+CB2L217.(2018浙江嘉興期末)如圖是一個理想變壓器,K為單刀雙擲開關(guān),P是滑動變阻器的滑動觸頭,U1為加在原線圈兩端電壓,I1為通過原線圈的電流,則()A.K合在b處,保持U1不變,使P上滑,I1將增大B.K合在b處,保持P的位置不變,減小U1,I1將增大C.保持U1及P的位置不變,K由b合向a后,I1將增大D.保持U1及P的位置不變,K由b合向a后,R消耗的功率將減小二、實驗題(共3題,共18分)18.(6分)(2017浙江臺州椒江區(qū)月考)(1)如圖1所示為探究“感應(yīng)電流方向的規(guī)律”實驗裝置,下列圖2電表中最適合該實驗的是(填字母)。(2)某同學(xué)用如圖3所示可拆變壓器,探究線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系,輸入輸出如圖4所示。將單刀雙擲開關(guān)打到1,增大副線圈匝數(shù),小燈泡的亮度將(選填“變亮”“變暗”或“不變”)。該同學(xué)利用該裝置進(jìn)一步探究電容器對交變電流的影響,他將開關(guān)打到2,小燈泡發(fā)光,現(xiàn)增大輸入端的交流電源頻率,小燈泡的亮度(選填“變亮”“變暗”或“不變”)。19.(6分)(2018浙江杭州高考命題預(yù)測)右圖為研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗裝置,部分導(dǎo)線已連接。(1)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖中未完成的電路連接好。(2)在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下,那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有:將原線圈迅速插入副線圈時,靈敏電流計指針將(選填“向右偏”“向左偏”或“不偏轉(zhuǎn)”) 。原線圈插入副線圈后,將滑動變阻器觸頭迅速向右拉時,靈敏電流計指針將(選填“向右偏”“向左偏”或“不偏轉(zhuǎn)”) ;斷開開關(guān)時,靈敏電流計指針將(選填“向右偏”“向左偏”或“不偏轉(zhuǎn)”)。20. (6分)有一個教學(xué)用的可拆變壓器,如圖甲所示,它有兩個外觀基本相同的線圈A、B(內(nèi)部導(dǎo)線電阻率、橫截面積相同),線圈外部還可以繞線。(1)某同學(xué)用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值,指針分別對應(yīng)圖乙中的a、b位置,由此可推斷 (選填“A”或“B”)線圈的匝數(shù)較多。(2)如果把它看做理想變壓器,現(xiàn)要測量A線圈的匝數(shù),提供的器材有:一根足夠長的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源,請完成實驗步驟的填空:用絕緣導(dǎo)線在線圈的外部或變壓器的鐵芯上繞制n匝線圈;將 (選填“A”或“B”)線圈與低壓交流電源相連接;用多用電表的 擋分別測量A線圈的輸入電壓UA和繞制線圈的輸出電壓U;則A線圈的匝數(shù)為。三、計算題(共2題,共31分)21.(15分)(2018浙江金麗衢十二校高三第二次聯(lián)考)某研究所正在研究一種電磁剎車裝置,試驗小車質(zhì)量m=2 kg,底部有一個匝數(shù)n=10匝,邊長L=0.1 m水平放置的正方形線圈,線圈總電阻r=1 ,在試驗中,小車從軌道起點由靜止滑下,進(jìn)入水平軌道,兩根平行直導(dǎo)軌間分布若干等間距的勻強(qiáng)磁場B=1.0 T,磁場區(qū)域的寬度和無磁場區(qū)域的寬度均為d=0.1 m,磁場方向豎直向上,整個運動過程中不計小車所受的摩擦及空氣阻力,小車在骨雕連接處運動時無能量損失,當(dāng)試驗小車從h=1.25 m 高度無初速度釋放。(小車可簡化為正方形線圈,進(jìn)入前邊與磁場邊界平行)(1)求車下線圈剛進(jìn)入磁場邊界時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小;(2)求車下線圈完全通過第一個磁場區(qū)域的過程中線圈產(chǎn)生的熱量;(3)求車下線圈剛進(jìn)入第k個磁場區(qū)域時,線圈的電功率。22.(16分)(2018浙江十校聯(lián)盟適應(yīng)性選考)如圖所示,正方形單匝均勻線框abcd質(zhì)量M=2.410-2 kg,邊長L=0.4 m,每邊電阻相等,總電阻R=0.5 。一根足夠長的絕緣輕質(zhì)細(xì)線跨過兩個輕質(zhì)光滑定滑輪,一端連接正方形線框,另一端連接質(zhì)量m=1.610-2 kg的絕緣物體P,物體P放在一個光滑的足夠長的固定斜面上,斜面傾角=30,斜面上方的細(xì)線與斜面平行,線框釋放前細(xì)線繃緊。在正方形線框正下方有一有界的勻強(qiáng)磁場,上邊界和下邊界都水平,兩邊界之間距離h1=0.65 m。磁場方向水平且垂直紙面向里?，F(xiàn)讓正方形線框的cd邊距上邊界的正上方高度h=0.5 m處由靜止釋放,線框在運動過程中dc邊始終保持水平且與磁場垂直,物體P始終在斜面上運動,線框cd邊進(jìn)入磁場上邊界時剛好勻速運動,線框ab邊剛進(jìn)入磁場上邊界時,線框上方的絕緣輕質(zhì)細(xì)線突然斷裂,不計空氣阻力,求:(1)線框cd邊從磁場上邊界進(jìn)入時的速度v0;(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B;(3)線框穿過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q。專題檢測卷九電磁感應(yīng)交變電流1.D2.BCD3.ABD4.CD5.C6.BD7.C8.A9.AD10.D11.D由交變電流的變化規(guī)律可知,副線圈中交流電的周期為T=2=2100 s=0.02 s,所以交流電的頻率為50 Hz,變壓器不改變交流電的頻率,故A錯誤。知原線圈的電壓最大值為2202 V,則有效值為22022 V=220 V,根據(jù)理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101,故副線圈的電壓的有效值為22 V,所以電壓表的示數(shù)為22 V,故B錯誤。原、副線圈的電流與匝數(shù)成反比,副線圈的電流是I=0.1 A,所以原線圈的電流是0.01 A,故C錯誤。電阻R消耗的電功率是:Q=UIt=220.160 J=132 W,故D正確。12.B根據(jù)U1U2=n1n2得U2=n1n2U1=36 V,又由I1I2=n1n2,在保險絲安全的條件下,副線圈中允許通過的最大電流為I2=n1n2I1=6001200.5 A=2.5 A,最大輸出功率Pm=I2U2=2.536 W=90 W,B選項正確;而交流電壓的最大值為362 V,所以A選項錯誤;接14 的電阻時,流過電阻的電流將達(dá)到I2=3614A>2.5 A,C選項錯誤。若副線圈串聯(lián)量程為0.6 A的電流表,則電流表可能會被燒壞,所以D選項錯誤。13.C進(jìn)入磁場后棒切割磁感線產(chǎn)生動生電動勢,根據(jù)右手定則判斷可知金屬桿ab中電流的方向由a到b,故A錯誤。由乙圖知,剛進(jìn)入磁場時,金屬桿的加速度大小a0=10 m/s2,方向豎直向上,由牛頓第二定律得:BI0L-mg=ma0,設(shè)桿剛進(jìn)入磁場時的速度為v0,則有I0=E0R+Rab=BLv0R+Rab,聯(lián)立得B2L2v0R+Rab-mg=ma0,代入數(shù)據(jù)解得B=2.0 T,故B錯誤。由圖象可知金屬桿在磁場外下落的高度為0.06 m,則在磁場中下降的高度h=h-h1=0.3-0.06=0.24 m,則通過R的電荷量q=R+Rab=BLhR+Rab=210.241+1 C=0.24 C,故C正確。由圖線可知,下落0.3 m時做勻速運動,根據(jù)平衡有mg=B2L2vR+Rab,解得金屬桿的速度v=1.5 m/s;根據(jù)能量守恒得mgh=mv2-12mv02+Q,而兩電阻串聯(lián)熱量關(guān)系為QR=QR+RabR,聯(lián)立解得QR=0.866 25 J,故D錯誤。14.BCD中性面與磁場方向垂直,A錯誤;圖示位置,線圈電動勢瞬時值最大,為nBS,代入數(shù)據(jù)得,電動勢瞬時值為102 V,B正確;原線圈輸入有效值為10 V,副線圈兩端電壓為3.6 V,匝數(shù)比為259,D正確;輸入功率等于輸出功率,為1.8 W,原線圈中電流為0.18 A,C正確。15.C設(shè)PQ左側(cè)電路的電阻為Rx,則右側(cè)電路的電阻為3R-Rx,所以外電路的總電阻為R外=Rx(3R-Rx)3R,外電路電阻先增大后減小,所以路端電壓先增大后減小,所以B錯誤;電路的總電阻先增大后減小,再根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得PQ中的電流I=ER+R外先減小后增大,故A錯誤;由于導(dǎo)體棒做勻速運動,拉力等于安培力,即F=BIL,拉力的功率P=BILv,故先減小后增大,所以C正確;外電路的總電阻R外=Rx(3R-Rx)3R,最大值為R,小于導(dǎo)體棒的電阻R,又外電阻先增大后減小,由電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系圖象可知,線框消耗的電功率先增大后減小,故D錯誤。16.BD由題可知金屬棒ab受到安培力FA=BIL=BILtt=BLQt=BLCUt=BLCBLvt=B2L2Ca對金屬棒ab根據(jù)牛頓第二定律可以得到:mg-B2L2Ca=ma整理可以得到:a=mgm+CB2L2,故選項A錯誤,選項B正確;由上面分析可知:BIL=B2L2Ca,即:I=BLCa=BLCmgm+CB2L2則電阻R的功率P=I2R=BLCmgm+CB2L22R,故選項C錯誤;經(jīng)過時間t電容器兩端的電量q=CU=C(BLv-2IR)=C(BLat-2BLCaR)=BCLmgt-2C2BLmgRm+CB2L2,故選項D正確。17.D保持U1不變,K在b處,原、副線圈匝數(shù)不變,所以副線圈電壓不變,現(xiàn)使P上滑,阻值變大,則副線圈電流減小,理想變壓器的電流與匝數(shù)關(guān)系:n1n2=I2I1,可知原線圈I1將減小,故A錯誤;K合在b處,保持P的位置不變,減小U1,根據(jù)n1n2=U1U2,可知U2減小,副線圈電流I2減小,理想變壓器的電流與匝數(shù)關(guān)系:n1n2=I2I1,可知原線圈I1將減小,故B錯誤;保持U1及P的位置不變,K由b合向a后,根據(jù)n1n2=U1U2,可知U2減小,副線圈電流I2減小,理想變壓器的電流與匝數(shù)關(guān)系:n1n2=I2I1,可知原線圈I1將減小,故C錯誤;保持U1及P的位置不變,K由b合向a后,根據(jù)n1n2=U1U2,可知U2減小,副線圈電流I2減小,根據(jù)P=I22R,可知R消耗的功率減小,故D正確。所以D正確,A、B、C錯誤。18.答案 (1)B(2)變亮變亮解析 (1)本實驗是探究“感應(yīng)電流方向的規(guī)律”,結(jié)合感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,條形磁鐵的運動,會導(dǎo)致閉合線圈內(nèi)的磁通量變化,從而產(chǎn)生較小的感應(yīng)電流,因此需要靈敏的電流計,因電流有正反方向,所以應(yīng)選擇B圖的電流表,故A、C、D錯誤,B正確。(2)將單刀雙擲開關(guān)打到1,增大副線圈匝數(shù),根據(jù)原副線圈電壓與其匝數(shù)成正比,當(dāng)增大副線圈匝數(shù),小燈泡的電壓增大,那么小燈泡的亮度將變亮,將開關(guān)打到2,小燈泡發(fā)光,根據(jù)容抗公式XC=12fC,現(xiàn)增大輸入端的交流電源頻率,通過電容器的電流更大,燈泡會變亮。19.答案 (1)見解析(2)向右偏向左偏向左偏解析 (1)將電源、開關(guān)、變阻器、原線圈串聯(lián)成一個回路,注意滑動變阻器接一上一下兩個接線柱,再將電流計與副線圈串聯(lián)成另一個回路,電路圖如圖所示。在閉合開關(guān)時,穿過線圈的磁通量增大,靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn);將原線圈迅速插入副線圈時,穿過線圈的磁通量增大,靈敏電流計指針將向右偏。原線圈插入副線圈后,將滑動變阻器觸頭迅速向右拉時,線圈中的電流減小,穿過線圈的磁通量減小,靈敏電流計指針將向左偏。斷開開關(guān)時,線圈中的電流減小,穿過線圈的磁通量減小,靈敏電流計指針將左偏。20.答案 (1)A(2)B交流電壓UAUn解析 (1)多用電表歐姆擋讀數(shù)=指針指示值倍率。A的讀數(shù)為24,倍率為1,所以電阻為24 。根據(jù)電阻定律,導(dǎo)線越長,電阻越大,因為A的電阻比B大,所以A線圈匝數(shù)多。(2)因為要測量A線圈匝數(shù),所以要把C代替B線圈,將A線圈與低壓交流電源相連接。變壓器輸入輸出電壓都是交流電,所以要用交流電壓擋測輸入和輸出電壓。根據(jù)變壓器電壓比等于匝數(shù)比,有:UAU=nAn,所以:nA=UAUn。21.答案 (1)5 V(2)1 J(3)P=(51-k10)2解析 (1)下滑過程mgh=12mv02,v0=2gh=5 m/s進(jìn)入磁場:E=nBLv=5 V(2)由動量定理-nBILt=mv1-mv0,It=nBLvrt=2nBLdr,v1=4.9 m/sQ=12m(v02-v12)=1 J(3)完整第k-1的磁場時-2n2B2L2dr=mvk-1-mvk,vk-1=v0-n2B2L2dmr2(k-1)=5-k-110=110(51-k)P=(nBLvk-1)2r=51-k10222.答案 (1) v0=2 m/s(2) B=0.5 T(3) Q=0.16 J解析 (1)從靜止開始到線框cd進(jìn)入磁場上邊界Mgh-mghsin =12M+mv02v0=2 m/s(2)正方形線框勻速進(jìn)入向下區(qū)域的過程中,設(shè)受到的安培力為F0,則:E0=BLv0,I0=E0RF0=BI0LMg=mgsin +F0,解得:B=0.5 T(3)線框ab進(jìn)入磁場開始到cd邊離開磁場過程中:Mg(h1-L)=12M(v12-v02)解得:v1=3 m/s線框離開磁場過程中:E1=BLv1,I1=E1R,F1=BI1LMg=F1所以線框離開磁場過程中做勻速運動線框進(jìn)入磁場產(chǎn)生的焦耳熱Q0=F0L=0.064 J線框離開磁場產(chǎn)生的焦耳熱:Q1=F1L=0.096 JQ=Q0+Q1=0.16 J