2014届高三专题八《电磁感应与交流电》.doc

南海区2012届高三物理专题训练题专题8：电磁感应与交流电选编：石门中学刘富根一、 单选题1.电磁感应现象中产生感应电流，关于能量转化问题以下说法中正确的是()A一定是磁场能转化为电能B一定是电场能转化为电能C一定是机械能转化为电能D以上说法均不正确2.如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上今将一金属线框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线中的电流I突然增大时，线框的整体受力情况为 ()A受力向左 B受力向右C受力向上 D受力为零3. 如图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为 （ ）A110 V B156 V C220 V D311 V4.如图甲、乙、丙中，除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器C原来不带电设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面(即纸面)向下的匀强磁场中，导轨足够长现给导体棒ab一个向右的初速度v0，在甲、乙、丙三种情形下导体棒ab的最终运动状态是 ()A三种情形下导体棒ab最终都做匀速运动B甲、丙中，ab棒最终将以不同速度做匀速运动；乙中，ab棒最终静止C甲、丙中，ab棒最终将以相同速度做匀速运动；乙中，ab棒最终静止D三种情形下导体棒ab最终都静止5.如图所示，闭合金属线框从一定高度自由下落进入匀强磁场中，磁场足够大，从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，线框运动的速度时间图象不可能是()6. 现代的电话将听筒电路与话筒电路分开，电路原理示意图如图所示图中线圈与线圈匝数相等，R0=1.2 k，R=3.6k，Rx为可变电阻当Rx调到某一值时，从听筒中听不到话筒传出的声音，则Rx的值为 （ ）A0 B1.2 k C1.8 K D3.6 k7.如图乙所示，abcd是放置在水平面上且由导体做成的框架，质量为m的导体棒PQ和ab、cd接触良好，回路的总电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁场的磁感应强度变化情况如图甲所示，PQ始终静止，关于PQ与框架之间摩擦力Fm在从零到t1时间内的变化情况，正确的是 ()AF摩始终为零BF摩一直减小CF摩一直增大 DF摩先减小后增大8.如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em，下列说法正确的是()A当磁通量为零时，感应电动势也为零B当磁通量减小时，感应电动势在减小C当磁通量等于0.5m，感应电动势等于0.5EmD角速度等于Em/m9.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为nr/s，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并能正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为()A(2l2nB)2/P B2(l2nB)2/PC(l2nB)2/2P D(l2nB)2/P10.某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是 ()A交变电流的频率为0.02HzB交变电流的瞬时表达式为i5cos50t(A)C在t0.01s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D若发电机线圈电阻为0.4，则其产生的热功率为5W11.如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A，已知图甲中原、副线圈匝数比为100:1，图乙中原、副线圈匝数比为1:10，则()A图甲中的电表是电压表，输电电压为22000VB图甲是电流互感器，输电电流是100AC图乙中的电表是电压表，输电电压为22000VD图乙是电流互感器，输电电流是10A12.如图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1:n2和电源电压U1分别为 ()A1:22U B1:24UC2:14U D2:12U二、双选题13.绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、电键相连，如图所示线圈上端与电源正极相连，闭合电键的瞬间，铝环向上跳起则下列说法中正确的是 ()A若保持电键闭合，则铝环不断升高B若保持电键闭合，则铝环停留在某一高度C若保持电键闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落D如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变14.如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是()A感应电流的方向始终是由PQB感应电流的方向先是由PQ，后是由QPCPQ受磁场力的方向垂直杆向左DPQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右15.如图所示，两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中，磁场垂直导轨所在平面，金属棒ab可沿导轨自由滑动，导轨一端跨接一个定值电阻R，导轨电阻不计现将金属棒沿导轨由静止向右拉，若保持拉力F恒定，经时间t1后速度为v，加速度为a1，最终以速度2v做匀速运动；若保持拉力的功率P恒定，棒由静止经时间t2后速度为v，加速度为a2，最终也以速度2v做匀速运动，则 ()At2t1 Bt1t2Ca22a1 Da23a116.如图所示，相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m、电阻为R的正方形线圈abcd边长为L(Ld)，将线圈在磁场上方高h处由静止释放，cd边刚进入磁场时速度为v0，cd边刚离开磁场时速度也为v0，则线圈穿越磁场的过程中(从cd边刚入磁场一直到ab边刚离开磁场) ()A感应电流做功为mglB感应电流做功为mgdC线圈的最小速度可能为D线圈的最小速度一定为17.如图所示，ab、cd是固定在竖直平面内的足够长的金属框架除bc段电阻为R，其余电阻均不计，ef是一条不计电阻的金属杆，杆两端与ab和cd接触良好且能无摩擦下滑，下滑时ef始终处于水平位置，整个装置处于垂直框面的匀强磁场中，ef从静止下滑，经过一段时间后闭合开关S，则在闭合S后 ()Aef的加速度可能大于gB闭合S的时刻不同，ef的最终速度也不同C闭合S的时刻不同，ef最终匀速运动时电流的功率也不同Def匀速下滑时，减少的机械能等于电路消耗的电能18. 在如图(a)(b)所示电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯D的电阻，接通开关S，使电路达到稳定，灯泡D发光，则 ( )A在电路(a)中，断开S，D将逐渐变暗B在电路(a)中，断开S，D将先变得更亮，然后才变暗C在电路(b)中，断开S，D将逐渐变暗D在电路(b)中，断开S，D将先变得更亮，然后渐暗19.如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb，到位置c时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a到b与b到c的间距相等，则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中()A回路中产生的内能不相等B棒运动的加速度相等C安培力做功相等D通过棒横截面积的电量相等20.导体框架dabc构成的平面与水平面成角，质量为m的导体棒PQ与导体轨道ad、bc接触良好而且相互垂直轨道ad、bc平行，间距为L.abQP回路的面积为S，总电阻为R且保持不变匀强磁场方向垂直框架平面斜向上，其变化规律如图乙所示从t0开始，导体棒PQ始终处于静止状态，图乙中为已知量，B0足够大，则 ()A产生感应电流时，导体棒PQ中的电流方向为由P到QB产生感应电流时，感应电流为恒定电流C产生感应电流时，导体棒PQ受到的安培力为恒力DPQ恰好不受摩擦力时，磁感应强度的大小为21.如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.1kg的导体棒MN上升，导体棒的电阻R为1，架在竖直放置的框架上，它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直当导体棒上升h3.8m时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7V、1A，电动机内阻r为1，不计框架电阻及一切摩擦，则以下判断正确的是 ()A导体棒向上做匀减速运动B电动机的输出功率为7WC导体棒达到稳定时的速度为v2m/sD导体棒从静止至达到稳定速度所需要的时间为1s22.矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是 ()A交流电压的有效值为36VB交流电压的最大值为36V，频率为0.25HzC2s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大D1s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快23.阻值为10的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上，以下说法正确的是()A电压的有效值为10VB通过电阻的电流有效值为AC电阻消耗电功率为5WD电阻每秒钟产生的热量为10J24.在两块金属板上加上交变电压uUmsint，当t0时，板间有一个电子正好处于静止状态，下面关于电子以后的运动情况的判断正确的是 ()AtT时，电子回到原出发点B电子始终向一个方向运动Ct时，电子将有最大速度Dt时，电子的位移最大25.如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是 ()A线圈先后两次转速之比为3:2B两种情况在0.3s内通过线圈的磁通量之比为1:1C两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比Qa:Qb3:2D两种情况在相等时间内产生的焦耳焦之比Qa:Qb9:426.如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为1:n，副线圈接有一个定值电阻R，则 ()A若ab之间接电动势为U的蓄电池，则R中的电流为B若ab之间接电动势为U的蓄电池，则原、副线圈中的电流均为零C若ab之间接电压为U的交流电，则原线圈中的电流为D若ab之间接电压为U的交流电，则副线圈中的电流为三、计算题27. 如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距1m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R16，ab导体的电阻为2，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T.现ab以恒定速度v3m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求：(1)R2的阻值(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？(2)拉ab杆的水平向右的外力F为多大？28. 如图所示，水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距d为0.5 m，左端通过导线与阻值为2 W的电阻R连接，右端通过导线与阻值为4 W的小灯泡L连接，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长为2 m，CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图所示，在t0时，一阻值为2 W的金属棒在恒力F作用下由静止开始从AB位置沿导轨向右运动，当金属棒从AB位置运动到EF位置过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，求：（1）通过小灯泡的电流强度；（2）恒力F的大小；（3）金属棒的质量。29. 如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距0.5m，与水平面夹角为30，不电阻，广阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度B0.4T，垂直导轨放置两金属棒ab和cd，长度均为0.5m，电阻均为0.1，质量分别为0.1 kg和0.2 kg，两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动现ab棒在外力作用下，以恒定速度v1.5ms沿着导轨向上滑动，cd棒则由静止释放，试求： (取g10ms2)（1）金属棒ab产生的感应电动势；（2）闭合回路中的最小电流和最大电流；（3）金属棒cd的最终速度30. 如图，ef,gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1m，导轨左端连接一个R=2的电阻，将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计，整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动。（1）若施加的水平外力恒为F=8N，则金属棒达到的稳定速度v1是多少？（2）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒达到的稳定速度v2是多少？（3）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒从开始运动到速度v3=2m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6J，则该过程所需的时间是多少？31.如图所示，光滑的金属导轨间距为L，导轨平面与水平面成角，导轨下端接有阻值为R的电阻，质量为m的金属细杆ab与绝缘轻质弹簧相连静止在导轨上，弹簧劲度系数为k，上端固定，弹簧与导轨平面平行，整个装置处在垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度为B.现给杆一沿导轨向下的初速度v0，杆向下运动至速度为零后，再沿导轨平面向上运动达最大速度，大小为v1，然后减速为零，再沿导轨平面向下运动一直往复运动到静止(导轨与金属细杆的电阻忽略不计)试求：(1)细杆获得初速度瞬间，通过R的电流大小；(2)当杆速度为v1时离最初静止时位置的距离L1；(3)杆由初速度v0开始运动直到最后静止，电阻R上产生的焦耳热Q.32.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，MN和MN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，求：(1)金属线框的边长；(2)磁场的磁感应强度大小；(3)金属线框在整个下落过程中所产生的热量33. 如图所示，由粗细均匀的电阻丝绕成的矩形导线框abcd固定于水平面上，导线框边长=L, =2L，整个线框处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，导线框上各段导线的电阻与其长度成正比，已知该种电阻丝单位长度上的电阻为，的单位是/m今在导线框上放置一个与ab边平行且与导线框接触良好的金属棒MN,MN的电阻为r，其材料与导线框的材料不同金属棒MN在外力作用下沿x轴正方向做速度为v的匀速运动，在金属棒从导线框最左端（该处x=0)运动到导线框最右端的过程中：(1)请写出金属棒中的感应电流I随x变化的函数关系式；(2)试证明当金属棒运动到bc段中点时，MN两点间电压最大，并请写出最大电压Um的表达式；(3)试求出在此过程中，金属棒提供的最大电功率Pm；(4)试讨论在此过程中，导线框上消耗的电功率可能的变化情况34.如图甲所示，相距为L的两平行金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上，处于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，导轨足够长且电阻不计两根相同的金属棒c和d与导轨垂直放置，它们的质量均为m，电阻均为R，间距为s0，与导轨间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等在t0时刻，对c棒施加一水平向右的力，使其从静止开始做匀加速直线运动在t0时刻，d棒开始运动，此后保持水平力不变，由速度传感器测得两金属棒的vt图象如图乙所示，从t1时刻开始两金属棒以相同的加速度做匀加速直线运动，此时两金属棒的间距为s，试求：(1)在0至t1时间内通过金属棒c的电荷量；(2)t0时刻回路的电功率和金属棒c的速度大小；(3)t1时刻两金属棒的加速度大小35.如图(甲)所示，一边长L2.5m、质量m0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B0.8T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合在水平力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场测得金属线框中的电流随时间变化的图象如(乙)图所示，在金属线框被拉出的过程中(1)求通过线框导线截面的电荷量及线框的电阻；(2)写出水平力F随时间t变化的表达式；(3)已知在这5s内力F做功1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？36如图（a）所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距L，距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差H的水平面上圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在匀强磁场B0，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B（t），如图（b）所示，两磁场方向均竖直向上在圆弧顶端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间t0滑到圆弧底端设金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g（1）问金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?为什么?（2）求0到t0时间内，回路中感应电流产生的焦耳热量（3）探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间，回路中感应电流的大小和方向电磁感应与交流电专题复习参考答案一、 单选题123456789101112DBBBBCDDBDAC二、 双选题1314151617181920212223242526CDBDBDCDADADADBDCDBCBCBCADCD三、 计算题27、解：(1)内外功率相等，则内外电阻相等2解得R23(2)EBlv113V3V总电流IA0.75A路端电压UIR外0.752V1.5VP1W0.375WP2W0.75W(3)拉ab杆的水平向右的外力FF安BIl10.7510.75(N)28、解（1）金属棒未进入磁场时，R总RLR/25 W，E10.5 V，ILE1/R总0.1 A，（2）因灯泡亮度不变，故4 s末金属棒进入磁场时刚好匀速运动，IILIRIL0.3 A，FFABId0.3 N，（3）E2I（R）1 V，v1 m/s，a0.25 m/s2，m1.2 kg。29、解（1） （2）刚释放cd棒时，cd棒受到安培力为： cd棒受到的重力为： Gcd=mg sin30= 1N ； ；cd棒沿导轨向下加速滑动，既abcd闭合回路的；电流也将增大，所以最小电流为：; 当cd棒的速度达到最大时，回路的电流最大，此时cd棒的加速度为零。由 （3）由 30、解：（1）由E=BLv、I=E/R和F=BIL知 F=(B2L2v)/R 带入数据后得v1=4m/s (2) 代入数据后得 （3） 31、(1)由EBLv0；I0可得I0.(2)设杆最初静止不动时弹簧伸长x0，kx0mgsin当杆的速度为v1时弹簧伸长x1，kx1mgsinBI1L此时I1，L1x1x0得L1.(3)杆最后静止时，杆在初始位置，由能量守恒可得Qmv32、(1)金属线框进入磁场过程中做匀速直线运动，速度为v1，运动时间为t2t1，所以金属线框的边长为Lv1(t2t1)(2)在金属线框进入磁场的过程中，金属线框所受安培力等于重力mgBILIB.(3)金属线框进入磁场过程中产生热量Q1，出磁场时产生热量Q2Q1mgLQ2mgLQ总Q1Q22mgv1(t2t1)m(vv)33、解；（1） (2)M、N两点间电压，当外电路电阻最大时，U有最大值。.因为外电路电阻，当，即x=L时，R有最大值，所以x=L时，即金属棒在bc中点时M、N两点间电压有最大值，即。 (3) (4）外电路电阻，。当r，即r时，导线框上消耗的电功率先变小，后变大；当 r，即r，即r时，导线框上消耗的电功率先变大，后变小34、(1)在0至t1这段时间内I又I解得：q(2)设在t0时刻回路的瞬时感应电流为I，则对金属棒d由平衡条件得：BILmgt0时刻回路的电功率PI22R解得：P由欧姆定律得：I解得vc(3)设在t0时刻，水平外力为F0，金属棒c的加速度为a0，由牛顿第二定律得：F0mgBILma0而a0从t1时刻起，对两金属棒组成的系统，由牛顿第二定律有F02mg2ma解得：a35、(1)根据qt，由It图象得：q1.25C又根据得R4.(2)由电流图象可知，感应电流随时间变化的规律：I0.1t由感应电流I，可得金属线框的速度随时间也是线性变化的，v0.2t线框做匀加速直线运动，加速度a0.2m/s2线框在外力F和安培力FA作用下做匀加速直线运动，FFAma得力F(0.2t0.1)N. (3)t5s时，线框从磁场中拉出时的速度v5at1m/s线框中产生的焦耳热QWmv1.67J36解：（1）感应电流的大小和方向均不发生改变，因为金属棒滑到圆弧任意位置时，回路中磁通量的变化率相同（2）0t0时间内，设回路中感应电动势大小为E0,感应电流为I，感应电流产生的焦耳热量为Q，由法拉第电磁感应定律：根据闭合电路的欧姆定律：由焦耳定律及有（3）设金属棒进入磁场B0一瞬间的速度为v，金属棒在圆弧区域下滑的过程中，机械能守恒：在很短的时间t内，根据法拉第电磁感应定律，金属棒进入磁场B0瞬间的感应电动势为E，则：，由闭合电路欧姆定律及，求得感应电流：根据讨论：当时，I=0当时，方向为ba当时，方向为ab