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专题检测卷九电磁感应交变电流一、选择题(共17题,每题3分,共51分)1.有关电磁感应现象的下列说法中正确的是()A.感应电流的磁场总跟原来的磁场方向相反B.穿过闭合回路的磁通量发生变化时不一定能产生感应电流C.闭合线圈整个放在磁场中一定能产生感应电流D.感应电流的磁场总是阻碍原来的磁通量的变化2.(多选)如图所示,面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动,不能产生交变电流的图是()3.(多选)一个固定的矩形线圈abcd处于范围足够大的可变化的匀强磁场中。如右图所示,该匀强磁场由一对异名磁极产生,磁极以OO为轴匀速转动。在t=0时刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N离开纸面向外转动。规定由abcda方向的感应电流为正,则下图中不能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图象是()4.(多选)下面关于交变电流的说法正确的是()A.交流电路设备上所标的电压值和电流值是交变电流的最大值B.用交流电表测定的读数是交变电流的瞬时值C.给定的交变电流数值,在没有特别说明的情况下都是指有效值D.在相同时间内通过同一电阻,跟交变电流有相同热效应的直流电的数值是交变电流的有效值5.如图所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈,则流过表G的感应电流方向是()A.始终由a流向bB.始终由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.(多选)电阻R、电容C与一个线圈连成闭合回路,条形磁铁静止在线圈的正上方,N极朝下,如图所示,现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()A.上极板带正电B.下极板带正电C.从a到bD.从b到a7.如图甲所示,已知螺线管(电阻不计)的匝数n=6,截面积S=10 cm2,线圈与R=12 的电阻连接,水平向右且均匀分布的磁场穿过螺线管,磁场与线圈平面垂直,磁感应强度大小B随时间t变化的关系如图乙所示,规定感应电流i从a经过R到b的方向为正方向。忽略线圈的自感影响,下列i-t关系图中正确的是()8.(20172018学年诸暨牌头中学高二)为清除高压电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰。若在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热损耗功率为P;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9P,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)()A.输电电流为3IB.输电电流为9IC.输电电压为3UD.输电电压为9U9.(多选)在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个面积为S的矩形线圈匀速转动时所产生的交流电动势随时间变化的波形如图所示,线圈与一阻值R=9 的电阻串联在一起,线圈的电阻为1 ,则()A.通过电阻R的电流瞬时值表达式为i=10sin 100t(A)B.电阻R两端的电压有效值为90 VC.图中t=110-2 s时,线圈平面与磁场平行D.1 s内电阻R上产生的热量为450 J10.将直流电源、开关S、电感线圈L(自感系数较大)和灯泡A连接成如图所示的电路,开始时开关S断开,下列说法正确的是()A.闭合开关S时,灯泡立即变亮B.开关S闭合一段时间后再断开,灯泡逐渐熄灭C.开关S闭合一段时间后再断开的瞬间,a点电势高于b点电势D.开关S闭合一段时间后再断开的瞬间,b点电势高于a点电势11.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为101,电压表和电流表均为理想电表,R为副线圈的负载电阻。现在原线圈a、b两端加上交变电压u,其随时间变化的规律u=2202sin 100t V,则()A.副线圈中产生的交变电流频率为100 HzB.电压表的示数222 VC.若电流表示数为0.1 A,则原线圈中的电流为1 AD.若电流表示数为0.1 A,则1 min内电阻R上产生的焦耳热为132 J12.如图所示的电路图中,变压器是理想变压器,原线圈匝数n1=600匝,装有熔断电流为0.5 A的保险丝,副线圈的匝数n2=120匝。要使整个电路正常工作,当原线圈接在180 V的交流电源上时,副线圈()A.可接耐压值为36 V的电容器B.可接“36 V40 W”的安全灯两盏C.可接电阻为14 的电烙铁D.可串联量程为0.6 A的电流表测量其电路的总电流13.如图甲所示,电阻不计且间距为L=1 m的光滑平行金属导轨竖直放置,上端连接阻值为R=1 的电阻,虚线OO下方有垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量为m=0.3 kg、电阻Rab=1 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0.3 m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v0=3.0 m/s,g取10 m/s2。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aB.匀强磁场的磁感应强度为1.0 TC.金属杆ab下落0.3 m的过程中,通过R的电荷量0.24 CD.金属杆ab下落0.3 m的过程中,R上产生的热量为0.45 J14.(多选)(2017浙江金华模拟)某实验小组在物理老师指导下自制了一台交流发电机,并用自制的变压器(可视为理想变压器)对标有“3.6 V0.5 A”的小灯泡供电,其原理如图所示。已知矩形线圈匝数为10,电阻不计,磁感应强度大小为B=22 T,转速为n=10 r/s,小灯泡正常发光,图示位置线圈平面与磁场方向平行,则下列说法正确的是()A.图示位置线圈位于中性面,通过线圈的磁通量为0B.图示位置线圈电动势的瞬时值为102 VC.交流电流表的示数为0.18 AD.原副线圈匝数比为25915.如图所示,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中()A.PQ中电流先增大后减小B.PQ两端电压先减小后增大C.PQ上拉力的功率先减小后增大D.线框消耗的电功率先减小后增大16.(多选)如图所示,足够长的光滑平行金属导轨竖直放置,间距为L,其上端连接有阻值为R的电阻和电容器C,装置区域有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为B,将一根水平金属棒ab开始下滑。已知金属棒ab的质量为m,电阻也为R。金属棒ab在运动中始终保持水平且与导轨良好接触,且通过金属棒ab的电流恒定不变,忽略导轨电阻,重力加速度为g。则下列说法正确的是()A.金属棒ab做匀速运动,速度大小是v=2mgRB2L2B.金属棒ab做匀变速运动,加速度大小是a=mgm+CB2L2C.电阻R的电功率P=m2g2C2B2L2Rm+CB2L2D.若金属棒ab由静止下滑,开始时电容器所带电荷量为0,那么经过时间t,电容器的电量q=BCLmgt-2C2BLmgRm+CB2L217.(2018浙江嘉兴期末)如图是一个理想变压器,K为单刀双掷开关,P是滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端电压,I1为通过原线圈的电流,则()A.K合在b处,保持U1不变,使P上滑,I1将增大B.K合在b处,保持P的位置不变,减小U1,I1将增大C.保持U1及P的位置不变,K由b合向a后,I1将增大D.保持U1及P的位置不变,K由b合向a后,R消耗的功率将减小二、实验题(共3题,共18分)18.(6分)(2017浙江台州椒江区月考)(1)如图1所示为探究“感应电流方向的规律”实验装置,下列图2电表中最适合该实验的是(填字母)。(2)某同学用如图3所示可拆变压器,探究线圈两端电压与匝数的关系,输入输出如图4所示。将单刀双掷开关打到1,增大副线圈匝数,小灯泡的亮度将(选填“变亮”“变暗”或“不变”)。该同学利用该装置进一步探究电容器对交变电流的影响,他将开关打到2,小灯泡发光,现增大输入端的交流电源频率,小灯泡的亮度(选填“变亮”“变暗”或“不变”)。19.(6分)(2018浙江杭州高考命题预测)右图为研究电磁感应现象的实验装置,部分导线已连接。(1)用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好。(2)在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后可能出现的情况有:将原线圈迅速插入副线圈时,灵敏电流计指针将(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”) 。原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向右拉时,灵敏电流计指针将(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”) ;断开开关时,灵敏电流计指针将(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)。20. (6分)有一个教学用的可拆变压器,如图甲所示,它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同),线圈外部还可以绕线。(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值,指针分别对应图乙中的a、b位置,由此可推断 (选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。(2)如果把它看做理想变压器,现要测量A线圈的匝数,提供的器材有:一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源,请完成实验步骤的填空:用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈;将 (选填“A”或“B”)线圈与低压交流电源相连接;用多用电表的 挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U;则A线圈的匝数为。三、计算题(共2题,共31分)21.(15分)(2018浙江金丽衢十二校高三第二次联考)某研究所正在研究一种电磁刹车装置,试验小车质量m=2 kg,底部有一个匝数n=10匝,边长L=0.1 m水平放置的正方形线圈,线圈总电阻r=1 ,在试验中,小车从轨道起点由静止滑下,进入水平轨道,两根平行直导轨间分布若干等间距的匀强磁场B=1.0 T,磁场区域的宽度和无磁场区域的宽度均为d=0.1 m,磁场方向竖直向上,整个运动过程中不计小车所受的摩擦及空气阻力,小车在骨雕连接处运动时无能量损失,当试验小车从h=1.25 m 高度无初速度释放。(小车可简化为正方形线圈,进入前边与磁场边界平行)(1)求车下线圈刚进入磁场边界时产生感应电动势的大小;(2)求车下线圈完全通过第一个磁场区域的过程中线圈产生的热量;(3)求车下线圈刚进入第k个磁场区域时,线圈的电功率。22.(16分)(2018浙江十校联盟适应性选考)如图所示,正方形单匝均匀线框abcd质量M=2.410-2 kg,边长L=0.4 m,每边电阻相等,总电阻R=0.5 。一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮,一端连接正方形线框,另一端连接质量m=1.610-2 kg的绝缘物体P,物体P放在一个光滑的足够长的固定斜面上,斜面倾角=30,斜面上方的细线与斜面平行,线框释放前细线绷紧。在正方形线框正下方有一有界的匀强磁场,上边界和下边界都水平,两边界之间距离h1=0.65 m。磁场方向水平且垂直纸面向里。现让正方形线框的cd边距上边界的正上方高度h=0.5 m处由静止释放,线框在运动过程中dc边始终保持水平且与磁场垂直,物体P始终在斜面上运动,线框cd边进入磁场上边界时刚好匀速运动,线框ab边刚进入磁场上边界时,线框上方的绝缘轻质细线突然断裂,不计空气阻力,求:(1)线框cd边从磁场上边界进入时的速度v0;(2)匀强磁场的磁感应强度大小B;(3)线框穿过磁场过程中产生的焦耳热Q。专题检测卷九电磁感应交变电流1.D2.BCD3.ABD4.CD5.C6.BD7.C8.A9.AD10.D11.D由交变电流的变化规律可知,副线圈中交流电的周期为T=2=2100 s=0.02 s,所以交流电的频率为50 Hz,变压器不改变交流电的频率,故A错误。知原线圈的电压最大值为2202 V,则有效值为22022 V=220 V,根据理想变压器原、副线圈的匝数比为101,故副线圈的电压的有效值为22 V,所以电压表的示数为22 V,故B错误。原、副线圈的电流与匝数成反比,副线圈的电流是I=0.1 A,所以原线圈的电流是0.01 A,故C错误。电阻R消耗的电功率是:Q=UIt=220.160 J=132 W,故D正确。12.B根据U1U2=n1n2得U2=n1n2U1=36 V,又由I1I2=n1n2,在保险丝安全的条件下,副线圈中允许通过的最大电流为I2=n1n2I1=6001200.5 A=2.5 A,最大输出功率Pm=I2U2=2.536 W=90 W,B选项正确;而交流电压的最大值为362 V,所以A选项错误;接14 的电阻时,流过电阻的电流将达到I2=3614A2.5 A,C选项错误。若副线圈串联量程为0.6 A的电流表,则电流表可能会被烧坏,所以D选项错误。13.C进入磁场后棒切割磁感线产生动生电动势,根据右手定则判断可知金属杆ab中电流的方向由a到b,故A错误。由乙图知,刚进入磁场时,金属杆的加速度大小a0=10 m/s2,方向竖直向上,由牛顿第二定律得:BI0L-mg=ma0,设杆刚进入磁场时的速度为v0,则有I0=E0R+Rab=BLv0R+Rab,联立得B2L2v0R+Rab-mg=ma0,代入数据解得B=2.0 T,故B错误。由图象可知金属杆在磁场外下落的高度为0.06 m,则在磁场中下降的高度h=h-h1=0.3-0.06=0.24 m,则通过R的电荷量q=R+Rab=BLhR+Rab=210.241+1 C=0.24 C,故C正确。由图线可知,下落0.3 m时做匀速运动,根据平衡有mg=B2L2vR+Rab,解得金属杆的速度v=1.5 m/s;根据能量守恒得mgh=mv2-12mv02+Q,而两电阻串联热量关系为QR=QR+RabR,联立解得QR=0.866 25 J,故D错误。14.BCD中性面与磁场方向垂直,A错误;图示位置,线圈电动势瞬时值最大,为nBS,代入数据得,电动势瞬时值为102 V,B正确;原线圈输入有效值为10 V,副线圈两端电压为3.6 V,匝数比为259,D正确;输入功率等于输出功率,为1.8 W,原线圈中电流为0.18 A,C正确。15.C设PQ左侧电路的电阻为Rx,则右侧电路的电阻为3R-Rx,所以外电路的总电阻为R外=Rx(3R-Rx)3R,外电路电阻先增大后减小,所以路端电压先增大后减小,所以B错误;电路的总电阻先增大后减小,再根据闭合电路的欧姆定律可得PQ中的电流I=ER+R外先减小后增大,故A错误;由于导体棒做匀速运动,拉力等于安培力,即F=BIL,拉力的功率P=BILv,故先减小后增大,所以C正确;外电路的总电阻R外=Rx(3R-Rx)3R,最大值为R,小于导体棒的电阻R,又外电阻先增大后减小,由电源的输出功率与外电阻的关系图象可知,线框消耗的电功率先增大后减小,故D错误。16.BD由题可知金属棒ab受到安培力FA=BIL=BILtt=BLQt=BLCUt=BLCBLvt=B2L2Ca对金属棒ab根据牛顿第二定律可以得到:mg-B2L2Ca=ma整理可以得到:a=mgm+CB2L2,故选项A错误,选项B正确;由上面分析可知:BIL=B2L2Ca,即:I=BLCa=BLCmgm+CB2L2则电阻R的功率P=I2R=BLCmgm+CB2L22R,故选项C错误;经过时间t电容器两端的电量q=CU=C(BLv-2IR)=C(BLat-2BLCaR)=BCLmgt-2C2BLmgRm+CB2L2,故选项D正确。17.D保持U1不变,K在b处,原、副线圈匝数不变,所以副线圈电压不变,现使P上滑,阻值变大,则副线圈电流减小,理想变压器的电流与匝数关系:n1n2=I2I1,可知原线圈I1将减小,故A错误;K合在b处,保持P的位置不变,减小U1,根据n1n2=U1U2,可知U2减小,副线圈电流I2减小,理想变压器的电流与匝数关系:n1n2=I2I1,可知原线圈I1将减小,故B错误;保持U1及P的位置不变,K由b合向a后,根据n1n2=U1U2,可知U2减小,副线圈电流I2减小,理想变压器的电流与匝数关系:n1n2=I2I1,可知原线圈I1将减小,故C错误;保持U1及P的位置不变,K由b合向a后,根据n1n2=U1U2,可知U2减小,副线圈电流I2减小,根据P=I22R,可知R消耗的功率减小,故D正确。所以D正确,A、B、C错误。18.答案 (1)B(2)变亮变亮解析 (1)本实验是探究“感应电流方向的规律”,结合感应电流产生的条件,条形磁铁的运动,会导致闭合线圈内的磁通量变化,从而产生较小的感应电流,因此需要灵敏的电流计,因电流有正反方向,所以应选择B图的电流表,故A、C、D错误,B正确。(2)将单刀双掷开关打到1,增大副线圈匝数,根据原副线圈电压与其匝数成正比,当增大副线圈匝数,小灯泡的电压增大,那么小灯泡的亮度将变亮,将开关打到2,小灯泡发光,根据容抗公式XC=12fC,现增大输入端的交流电源频率,通过电容器的电流更大,灯泡会变亮。19.答案 (1)见解析(2)向右偏向左偏向左偏解析 (1)将电源、开关、变阻器、原线圈串联成一个回路,注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱,再将电流计与副线圈串联成另一个回路,电路图如图所示。在闭合开关时,穿过线圈的磁通量增大,灵敏电流计的指针向右偏转;将原线圈迅速插入副线圈时,穿过线圈的磁通量增大,灵敏电流计指针将向右偏。原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向右拉时,线圈中的电流减小,穿过线圈的磁通量减小,灵敏电流计指针将向左偏。断开开关时,线圈中的电流减小,穿过线圈的磁通量减小,灵敏电流计指针将左偏。20.答案 (1)A(2)B交流电压UAUn解析 (1)多用电表欧姆挡读数=指针指示值倍率。A的读数为24,倍率为1,所以电阻为24 。根据电阻定律,导线越长,电阻越大,因为A的电阻比B大,所以A线圈匝数多。(2)因为要测量A线圈匝数,所以要把C代替B线圈,将A线圈与低压交流电源相连接。变压器输入输出电压都是交流电,所以要用交流电压挡测输入和输出电压。根据变压器电压比等于匝数比,有:UAU=nAn,所以:nA=UAUn。21.答案 (1)5 V(2)1 J(3)P=(51-k10)2解析 (1)下滑过程mgh=12mv02,v0=2gh=5 m/s进入磁场:E=nBLv=5 V(2)由动量定理-nBILt=mv1-mv0,It=nBLvrt=2nBLdr,v1=4.9 m/sQ=12m(v02-v12)=1 J(3)完整第k-1的磁场时-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)从静止开始到线框cd进入磁场上边界Mgh-mghsin =12M+mv02v0=2 m/s(2)正方形线框匀速进入向下区域的过程中,设受到的安培力为F0,则:E0=BLv0,I0=E0RF0=BI0LMg=mgsin +F0,解得:B=0.5 T(3)线框ab进入磁场开始到cd边离开磁场过程中:Mg(h1-L)=12M(v12-v02)解得:v1=3 m/s线框离开磁场过程中:E1=BLv1,I1=E1R,F1=BI1LMg=F1所以线框离开磁场过程中做匀速运动线框进入磁场产生的焦耳热Q0=F0L=0.064 J线框离开磁场产生的焦耳热:Q1=F1L=0.096 JQ=Q0+Q1=0.16 J
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