高三物理复习交变电流和电磁感应.docx
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高三物理复习交变电流和电磁感应
交变电流和电磁感应
一.单项选择题
(石景山区)1.路上使用—种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置和速度,
安放在火车首节车厢下面的磁铁能产生匀强磁场,如图
(俯视图).当它经过安放在两铁轨间的线圈时,便会产
一电信号,被控制中心接收.当火车以恒定速度通过线时,表示线圈两端的电压Uab随时间变化关系的图像是:
()
(海淀区)2如图3所示,电源的电动势为E,内阻r不能忽略。
A、B是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈。
关于这个电路的以下说法正确的是()
A.开关闭合到电路中电流稳定的时间内,A灯立刻亮,而后逐渐变暗,最后亮度稳定
B.开关闭合到电路中电流稳定的时间内,B灯立刻亮,而后逐渐变/暗,最后亮度稳定
C.开关由闭合到断开瞬间,A灯闪亮一下再熄灭
D.开关由闭合到断开瞬间,电流自左向右通过A灯
(海淀区)3如图所示,垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2
,磁感应强度的大小为B。
一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过两磁场区域,在下图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离
的关系图象正确的是()
(海淀区)
图11
h
a
b
R
v0
4如图11所示,一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角,两导轨上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。
质量为m的金属杆ab,以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端。
若运动过程中,金属杆保持与导轨垂直且接触良好,并不计金属杆ab的电阻及空气阻力,则()
A.上滑过程中安培力的冲量比下滑过程大
B.上滑过程通过电阻R的电量比下滑过程多
C.上滑过程通过电阻R产生的热量比下滑过程多
D.上滑过程的时间比下滑过程长
(海淀区)5如图12所示,一质量为m的金属杆ab,以一定的初速度v0从一光滑平行金属轨道的底端向上滑行,轨道平面与水平面成θ角,两导轨上端用一电阻相连,磁场方向垂直轨道平面向上,轨道与金属杆ab的电阻不计并接触良好。
金属杆向上滑行到某一高度h后又返回到底端,在此过程中()
A.整个过程中合外力的冲量大小为2mv0
B.下滑过程中合外力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热
C.下滑过程中电阻R上产生的焦耳热小于
D.整个过程中重力的冲量大小为零
(丰台区)6如图,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下。
当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)()
A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引
B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥
C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引
D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥
(崇文区)7边长为L的正方形金属框在水平恒力F作用下运动,穿过方向如图的有界匀强磁场区域.磁场区域的宽度为d(d>L)。
已知ab边进入磁场时,线框的加速度恰好为零.则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较,有()
A.产生的感应电流方向相反
B.所受的安培力方向相反
C.进入磁场过程的时间等于穿出磁场过程的时间
D.进入磁场过程的发热量少于穿出磁场过程的发热量
(崇文区)8如图所示,为两个有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直纸面向里和向外,磁场宽度均为L,距磁场区域的左侧L处,有一边长为L的正方形导体线框,总电阻为R,且线框平面与磁场方向垂直,现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域,以初始位置为计时起点,规定:
电流沿逆时针方向时的电动势E为正,磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ的方向为正,外力F向右为正。
则以下关于线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化的图象正确的是()
(崇文区)9图甲、图乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化,下列说法正确的是
A.图甲表示交流电,图乙表示直流电
B.两种电压的有效值都是311V
C.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=220sin100πt(V)
D.图甲所示电压经原、副线圈匝数比为10:
1的理想变压器变压后,功率比为1:
1
(丰台区)10.某变电站用原副线圈匝数比为n1:
n2的变压器,将远距离输来的电能送到用户,如图所示。
将变压器看作理想变压器,当正常工作时,下列说法正确的是()
A.原副线圈电压比为n2:
n1
B.原副线圈电流比为n1:
n2
C.原副线圈电压比为n1:
n2
D.变压器的输入功率与输出功率的比为n1:
n2
(石景山区)11距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电.采用高压输电的优点是()
①可节省输电线的铜材料②可根据需要调节交流电的频率
③可减少输电线上的能量损失④可加快输电的速度
上述四种说法正确的是:
A.①②B.①③C.②③D.③④
(西城区)12.如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220
sin(100πt)(V)的交流电源上,副线圈接有R=55Ω的负载电阻。
原、副线圈匝数之比为2∶1。
电流表、电压表均为理想电表。
下列说法正确的是()
A.原线圈中电流表的读数为1A
B.原线圈中的输入功率为
C.副线圈中电压表的读数为110
V
D.副线圈中输出交流电的周期为50s
二.多项选择题
(西城区)1如图,线圈M和线圈N绕在同一铁芯上。
M与电源、开关、滑动变阻器相连,P为滑动变阻器的滑动端,开关S处于闭合状态。
N与电阻R相连。
下列说法正确的是()
A.当P向右移动,通过R的电流为b到a
B.当P向右移动,通过R的电流为a到b
C.断开S的瞬间,通过R的电流为b到a
D.断开S的瞬间,通过R的电流为a到b
(西城区)2电磁学的基本现象和规律在生产生活中有着广泛的应用。
下列哪些电器件在工作时,主要应用了电磁感应现象的是()
A.质谱仪B.日光灯C.动圈式话筒D.磁带录音机
(西城区)3实验室经常使用的电流表是磁电式仪表。
这种电流表的构造如图甲所示。
蹄形磁铁
图乙
图甲
N
和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。
当
线圈通以如图乙所示的电流,下列说法正
确的是()
A.线圈转到什么角度,它的平面都跟磁
感线平行
B.线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,阻碍线圈转动
C.当线圈转到如图乙所示的位置,b端受到的安培力方向向上
D.当线圈转到如图乙所示的位置,安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动
(海淀区)
4如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与两相同的固定电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面。
有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻R=2R1,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,固定电阻R1消耗的热功率为P,此时()
A.整个装置因摩擦而产生的热功率为μmgcosθv
B整个装置消耗的机械功率为μmgcosθv
C.导体棒受到的安培力的大小为
D.导体棒受到的安培力的大小为
(海淀区)5如图甲所示,在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方向水平向右(图甲14中由B到C),场强大小随时间变化情况如图14乙所示;磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图14丙所示。
在t=1s时,从A点沿AB方向(垂直于BC)以初速度v0射出第一个粒子,并在此之后,每隔2s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出,并恰好均能击中C点,若AB=BC=l,且粒子由A运动到C的运动时间小于1s。
不计空气阻力,对于各粒子由A运动到C的过程中,以下说法正确的是()
t/s
丙
B0
B
0
2
4
6
8
t/s
乙
E0
E
0
2
4
6
8
甲
C
A
B
v0
A.电场强度E0和磁感应强度B0的大小之比为3v0:
1
B.第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为1:
2
C.第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为π:
2
D.第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为1:
5
(海淀区)6关于电磁场和电磁波,下列叙述中正确的是()
A.均匀变化电场在它的周围产生均匀变化的磁场
B.电磁波中每一处的电场强度和磁场强度总是相互垂直的,且与波的传播方向垂直
C.电磁波从一种介质进入另一种介质,频率不变,传播速度与波长发生变化
D.电磁波能产生干涉和衍射现象
(海淀区)7.如图1所示为理想变压器原线圈所接正弦交变电压的波形。
原、副线圈匝数比n1∶n2=10:
1,串联在原线圈电路中电流表的示数为1A,则()
A.与副线圈并联的电压表在t=0.510-2s时的示数为220
V
B.副线圈所接用电器在1min内消耗的电能为1.32104J
C.1s内通过副线圈所接用电器的电量为60C
D.副线圈中电流有效值为10A
(海淀区)8.如图2所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2;输电线的等效电阻为R,开始时,开关S断开。
当S接通时,以下说法正确的是()
A.副线圈两端MN输出电压减小
B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大
C.通过灯泡L1的电流减小
D.原线圈中的电流增大
(西城区)9.某发电站采用高压输电向外输送电能。
若输送的总功率为P0,输电电压为U,输电导线的总电阻为R。
则下列说法正确的是
A.输电线上的电流
B.输电线上的电流
C.输电线上损失的功率
D.输电线上损失的功率
三.填空题
(海淀区)
R
N
M
1.如图所示,竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨,间距为l=0.50m,导轨上端接有电阻R=0.80Ω,导轨电阻忽略不计。
空间有一水平方向的有上边界的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.40T,方向垂直于金属导轨平面向外。
质量为m=0.02kg、电阻r=0.20Ω的金属杆MN,从静止开始沿着金属导轨下滑,下落一定高度后以v=2.5m/s的速度进入匀强磁场中,在磁场下落过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好。
已知重力加速度为g=10m/s2,不计空气阻力,求在磁场中,
(1)金属杆刚进入磁场区域时加速度_______
(2)若金属杆在磁场区域又下落h开始以v0匀速运动,v0______.
四.实验题
(石景山区)1用如图所示的实验装置研究电磁感应现象.当有电流从电流表的正极流入时,指针向右偏转.下列说法哪些是正确的:
()
A.当把磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针向左偏转
B.当把磁铁N极从线圈中拔出时,电流表指针向左偏转
C.保持磁铁在线圈中静止,电流表指针不发生偏转
D.磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针向左偏
五.计算题
(西城区)1.在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2。
螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF。
在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。
求:
R2
图甲
R1
C
S
B
图乙
t/s
B/T
0.22
0.4
0.6
O
1.0
2.0
0.8
1.0
(1)求螺线管中产生的感应电动势;
(2)闭合S,电路中的电流稳定后,求电阻R1的电功率;
(3)S断开后,求流经R2的电量。
(石景山区)2.如图(甲)所示,边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形绝缘金属线框,平放在光滑的水平桌面上,磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上,金属线框的一边ab与磁场的边界MN重合.在力F作用下金属线框由静止开始向左运动,在5.0s内从磁场中拉出.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图(乙)所示.已知金属线框的总电阻为R=4.0Ω.
(1)试判断金属线框从磁场中拉出的过程中,线框中的感应电流方向?
(2)t=2.0s时,金属线框的速度?
(3)已知在5.0s内力F做功1.92J,那么,金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是多少?
(丰台区)3.如图所示,宽度为L=0.20m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值为R=1.0Ω的电阻。
导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.50T。
一根质量为m=10g的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。
现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动,运动速度v=10m/s,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。
求:
(1)在闭合回路中产生的感应电流的大小;
(2)作用在导体棒上的拉力的大小;
(3)当导体棒移动30cm时撤去拉力,求整个过程中电阻R上产生的热量。
(东城区)
θ
θ
a
b
E
r
B
4.如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37º,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。
金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。
现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止。
导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2。
已知sin37º=0.60,cos37º=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力大小;
(3)导体棒受到的摩擦力大小。
(崇文区)5.如图所示,在坐标xoy平面内存在B=2.0T的匀强磁场,OA与OCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨,其中OCA满足曲线方程
,C为导轨的最右端,导轨OA与OCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1和R2,其R1=4.0Ω、R2=12.0Ω。
现有一足够长、质量m=0.10kg的金属棒MN在竖直向上的外力F作用下,以v=3.0m/s的速度向上匀速运动,设棒与两导轨接触良好,除电阻R1、R2外其余电阻不计,g取10m/s2,求:
(1)金属棒MN在导轨上运动时感应电流的最大值;
(2)外力F的最大值;
(3)金属棒MN滑过导轨OC段,整个回路产生的热量。
交变电流和电磁感应
一.单项选择题
1.C
2.A
3.C
4.C
5.C
6.B
7.B
8.D
9.D
10.C
11.B
12.A
二.多项选择题
1AD
2BCD
3ABD
4AD
5BCD
6BCD
7BD
8.BCD
9.BC
三.填空题
1.
(1)a=5m/s2向下;
(2)v0=5m/s
四.实验题
1AC
五.计算题
1.
解:
(1)根据法拉第电磁感应定律
(3分)
求出E=1.2(V)(1分)
(2)根据全电路欧姆定律
(1分)
根据
(1分)
求出P=5.76×10-2(W)(1分)
(3)S断开后,流经R2的电量即为S闭合时C板上所带的电量Q
电容器两端的电压U=IR2=0.6(V)(1分)
流经R2的电量Q=CU=1.8×10-5(C)(2分)
2.
解:
(1)由楞次定律(或右手定则),线框中感应电流的方向为逆时针(或abcda)…………(2分)
(2)设t=2.0s时的速度为v,据题意有:
BLv=IR解得
m/s=0.4m/s………(3分)
(3)设t=5.0s时的速度为v′,整个过程中线框中产生的焦耳热为Q,则有:
BLv′=I′R………………………………(1分),
…………………………(2分)
由上述两式解得:
J=1.67J……………(1分)
3.
解:
(1)感应电动势为E=BLv=1.0V
感应电流为
=1.0A(4分)
(2)导体棒匀速运动,安培力与拉力平衡
即有F=BIL=0.1N(4分)
(3)导体棒移动30cm的时间为
=0.03s
根据焦耳定律,Q1=I2Rt=0.03J(或Q1=Fs=0.03J)
根据能量守恒,Q2=
=0.5J
电阻R上产生的热量Q=Q1+Q2=0.53J(4分)
4.
分析和解:
(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有:
I=
=1.5A…………(3分)
(2)导体棒受到的安培力:
F安=BIL=0.30N…………(2分)
(3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mgsin37º=0.24N
由于F1小于安培力,故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f…………(1分)
根据共点力平衡条件
mgsin37º+f=F安…………(1分)
解得:
f=0.06N…………(1分)
5.
(1)金属棒MN沿导轨竖直向上运动,进入磁场中切割磁感线产生感应电动势。
当金属棒MN匀速运动到C点时,电路中感应电动势最大,产生的感应电流最大。
金属棒MN接入电路的有效长度为导轨OCA形状满足的曲线方程中的x值。
因此接入电路的金属棒的有效长度为
Lm=xm=0.5m
Em=3.0V
且
A
(2)金属棒MN匀速运动中受重力mg、安培力F安、外力F外作用
N
N
(3)金属棒MN在运动过程中,产生的感应电动势
有效值为
金属棒MN滑过导轨OC段的时间为t
m
s
滑过OC段产生的热量
J.
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- 物理 复习 电流 电磁感应