高考物理二轮复习 交变电流和电磁感应专题训练

准兑市爱憎阳光实验学校高三第二轮复习专练电磁感1．如图为理想变压器原线圈所接电源电压波形，原副线圈匝数之比n1∶n2 = 10∶1，串联在原线圈电路中电流表的示数为1A，下那么说法正确的选项是A．变压器输出两端所接电压表的示数为222VB．变压器输出功率为220WC．变压器输出的交流电的频率为50HZD．假设n1 = 100匝，那么变压器输出端穿过每匝线圈的磁通量的变化率的最大值为22.2wb/s2．如下图，图A、B为两个相同的线圈，共轴并靠边放置，A线圈中画有如图乙所示的交变电流i，那么A．在 t1到t2的时间内，A、BB．在 t2到t3的时间内，A、BC．t1D．t2时刻，两线圈的引力最大3．如下图，光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导线所在平面，当ab棒下滑到稳状态时，小灯泡获得的功率为P，除灯泡外，其它电阻不计，要使灯泡的功率变为2PA．换一个电阻为原来2倍的灯泡B．把磁感强度B增为原来的2倍C．换一根质量为原来2倍的金属棒D．把导轨间的距离增大为原来的24．如下图，闭合属环从高h的光滑曲面上端无初速滚下，沿曲面的另一侧上升，曲面在磁场中〔〕A．假设是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于hB. 假设是匀强磁场，环在左侧滚上的高度于hc.假设是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度于hD.假设是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h5．如下图，一电子以初速v间，在以下哪种情况下，电子将向M板偏转？A．开关K接通瞬间B．断开开关K瞬间C．接通K后，变阻器滑动触头向右迅速滑动D．接通K后，变阻器滑动触头向左迅速滑动6．如图甲，在线圈1l中通入电流1i后，在2l上产生感电流随时间变化规律如图乙所示，那么通入线圈1l1l、2l中电7S1闭合，S2A、B S1断开，以下A甲BL×××××××B．A灯将比原来更亮一些后再熄灭C．有电流通过B灯，方向为c dD．有电流通过A灯，方向为b a8．如下图，足够长的两条光滑水平导轨平行放置在匀强磁场中，磁场垂直于导轨所在平面，金属棒ab可沿导轨自由滑动，导轨一端跨接一值电阻，其他电阻不计。

第1讲 恒定电流与交变电流[真题再现]1．(2016·全国卷Ⅰ)一含有理想变压器的电路如图4－1－1所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。

当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I 。

该变压器原、副线圈匝数比为图4－1－1A ．2B ．3C ．4D ．5解析 设原、副线圈匝数比为n ，根据能量守恒，当S 断开时，UI ＝I 2R 1＋(nI )2(R 2＋R 3)；当S 闭合时，4UI ＝(4I )2R 1＋(4nI )2R 2，联立解得n ＝3，所以B 正确。

答案 B2．(2016·全国卷Ⅱ)阻值相等的四个电阻、电容器C 及电池E (内阻可忽略)连接成如图4－1－2所示电路。

开关S 断开且电流稳定时，C 所带的电荷量为Q 1；闭合开关S ，电流再次稳定后，C 所带的电荷量为Q 2。

Q 1与Q 2的比值为图4－1－2A.25B.12C.35D.23解析 电路中四个电阻阻值相等，开关S 断开时，外电路的连接等效为图甲，由于不计电池的内阻，设每个定值电阻的阻值为R ，根据串并联电路的特点可知，电容器两端的电压为U 1＝12×23R 23R ＋R E ＝15E ；当开关S 闭合后，外电路的连接等效为图乙，则电容器两端的电压为U 2＝12R 12R ＋R E ＝13E ，由Q ＝CU 可知，Q1Q2＝U1U2＝35，C 项正确。

答案 C3．(多选)(2016·全国卷Ⅲ)如图4－1－3，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b 。

当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。

下列说法正确的是图4－1－3A ．原、副线圈匝数比为9∶1B ．原、副线圈匝数比为1∶9C ．此时a 和b 的电功率之比为9∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶9解析 因为两灯泡额定电压相同且均正常发光，且输入电压为灯泡额定电压的10倍，所以理想变压器的输入、输出电压比为9∶1，由理想变压器变压规律可知，原、副线圈的匝数比为9∶1，A 项正确，B 项错误；由理想变压器变流规律可知，原、副线圈的电流比为1∶9，由功率P ＝UI 可知，a 和b 的电功率之比为1∶9，C 项错误，D 项正确。

专题分层突破练10 恒定电流和交变电流A组1.(2022河北大名一中模拟)一台抽油烟机的主要部件是照明灯和抽气扇(电动机),它们可以独立工作,互不影响,抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个挡位,功率大小不同。

下列电路图符合要求的是( )2.(2022浙江1月选考)如图所示,甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况,摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动;乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况,皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。

下列说法正确的是( )A.甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B.乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C.甲图中线圈转动时产生的电流是正弦式交变电流D.乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦式交变电流3.(2022江苏海安一中期中)在如图所示的电路中,R0是定值电阻,R1、R2是滑动变阻器,D为理想二极管。

电源的电动势为E,内阻为r,接通开关S,质量为m的带电油滴恰能静止在水平放置的两金属板间。

若只改变其中的一个条件,下列说法正确的是( )A.将R1的滑片向下移动,油滴将向上运动B.将R2的滑片向右移动,油滴将向下运动C.断开开关S,将有电子自下而上通过理想二极管D.增大电容器两极板间的距离,油滴将加速向上运动4.(多选)(2022广东普通高中一模)进行变压器演示实验的装置示意图如图所示,在铁环上用刷有绝缘漆的铜丝绕制了匝数分别为n1、n2的两个线圈。

左侧线圈与开关S1、干电池E1、交流电源E2构成电路,交流电源E2的电动势e=6sin 100πt(V),右侧线圈与开关S2、灵敏电流表G、交流电压表V构成电路。

则( )A.若S1接“1”,在S2接“3”的瞬间灵敏电流表指针将发生偏转B.若S2接“3”,在S1接“1”的瞬间灵敏电流表指针将发生偏转C.若S1接“2”,在S2接“4”后,电压表指针的摆动频率为D.若S1接“2”,S2接“4”,稳定后电压表的读数为V5.(多选)(2021河北卷)如图所示,发电机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为N,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。

专题8 电磁感应与电路、交变电流说明：1．本卷主要考查电磁感应与电路、交变电流。

2．考试时间60分钟，满分100分。

一、选择题：本题共8小题，每小题6分。

在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1．(2020·贵州贵阳检测)阻值相等的三个电阻R 、电容器C 及电池E(内阻不计)连接成如图所示电路．保持S 1闭合，开关S 2断开，电流稳定时，C 所带的电荷量为Q 1；闭合开关S 2，电流再次稳定后，C 所带的电荷量为Q 2，则Q 1与Q 2的比值为( )A ．12B ．32C ．23D ．13【解析】 开关S 2断开时的等效电路如图甲所示，电路稳定时电容器两极板之间的电压为U 1＝E2，电容器所带的电荷量为Q 1＝CU 1＝CE2；开关S 2闭合后的等效电路如图乙所示，电路稳定时电容器两极板之间的电压为U 2＝E ，电容器所带的电荷量为Q 2＝CU 2＝CE ，则Q 1∶Q 2＝1∶2，即Q 1与Q 2的比值为12，故选项A 正确．【答案】 A2．(2020·湖北省武昌实验中学模拟)用电压为U 的正弦交流电源通过甲、乙两种电路给额定电压为U 0的同一小电珠供电．图甲中R 为滑动变阻器，图乙中理想变压器的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，若电珠均能正常工作，则( )A ．变压器可能是升压变压器B ．n 1∶n 2＝U 0∶UC ．甲、乙电路消耗功率之比为U 2∶U 20 D ．R 两端的电压最大值为2(U －U 0)【解析】 电珠均正常工作，图甲由于滑动变阻器的分压，小电珠正常工作电压U 0小于U ，故图乙变压器应是降压变压器，选项A 错误；由变压器变压比公式可知n 1n 2＝UU 0，选项B 错误；两电路中流过小电珠中的电流相等，由P ＝UI 可知，甲乙两电路消耗的功率比为UU 0，选项C 错误；R 两端电压有效值为(U －U 0)，则最大值为2(U －U 0)，选项D 正确．【答案】 D3．(2020·福建福州质检)如图，线圈abcd 固定于分布均匀的磁场中，磁场方向垂直线圈平面．当磁场的磁感应强度B 随时间t 变化时，该磁场对ab 边的安培力大小恒定，下列描述B 随t 变化的图象中，可能正确的是( )【解析】 线圈abcd 中产生的感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝ΔBΔt ·S，设线圈的电阻为R ，则线圈中的电流I＝E R ＝ΔB Δt ·S R ，则磁场对ab 边的安培力大小F B ＝BIL ＝B·ΔB Δt ·SL R ，由于F B 大小不变，则B·ΔB Δt 不变，若B 随时间t 均匀变化，ΔB Δt 不变，则B 必然不变，选项A 、C 错误；若B 随时间t 增大，则ΔBΔt 必然减小，故选项B 正确，D 错误．【答案】 B4．(2020·河北石家庄二中模拟)如图所示，导体直导轨OM 和PN 平行且OM 与x 轴重合，两导轨间距为d ，两导轨间垂直纸面向里的匀强磁场沿y 轴方向的宽度按y ＝d|sinπ2dx|的规律分布，两金属圆环固定在同一绝缘平面内，内、外圆环与两导轨接触良好，与两导轨接触良好的导体棒从OP 开始始终垂直导轨沿x 轴正方向以速度v 做匀速运动，规定内圆环a 端电势高于b 端时，a 、b 间的电压u ab 为正，下列u ab ­x 图象可能正确的是( )【解析】 导体棒在匀强磁场的第一个区域内运动时，前半个区域，通过大圆环的电流为顺时针方向，且根据法拉第电磁感应定律，内圆环a 端电势高于b 端，后半个区域，内圆环a 端电势低于b 端，可能正确的是图D.【答案】 D5．(2020·安徽师大附中模拟)一质量为m 、电阻为r 的金属杆ab ，以一定的初速度v 0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30°角，两导轨上端用一电阻R 相连，如图所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆始终与导轨接触良好，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v，则金属杆在滑行过程中( )A．向上滑行与向下滑行的时间相等B．向上滑行与向下滑行时电阻R上产生的热量相等C．向上滑行与向下滑行时通过金属杆的电荷量相等D．向上滑行与向下滑行时金属杆克服安培力做的功相等【解析】金属杆向上滑行过程中受到的安培力沿斜面向下，设运动的加速度为a1，金属杆向下滑行过程中，受到的安培力沿斜面向上，设运动的加速度为a2，由牛顿第二定律分别有：F＋mgsin θ＝ma1和mgsi n θ－F＝ma2，可知a1＞a2，又上滑和下滑位移相等，故金属杆向上滑行的时间小于向下滑行的时间，则选项A错误；金属杆滑行过程中，通过金属杆的电荷量q＝I t＝ER＋rt＝ΔΦΔtΔtR＋r＝BΔSR＋r，而ΔS相同，故向上滑行与向下滑行时通过金属杆的电荷量q相等，则选项C正确；电阻R上产生的热量Q＝I2Rt＝I tR I＝qR I，而电流I＝BL vR＋r，可知金属杆向上滑行和向下滑行时平均速度不同，易知选项B错误；克服安培力做的功W＝F安·s，向上滑行和向下滑行时位移大小s相同，F安＝B I L＝B2L2vR＋r，由金属杆向上滑行和向下滑行的平均速度不同可知克服安培力做的功不相等，选项D错误．【答案】 C6．(2020·湖北武汉4月调研)(多选)将四根完全相同的表面涂有绝缘层的金属丝首尾连接，扭成如图所示四种形状的闭合线圈，图中大圆半径均为小圆半径的两倍，将线圈先后置于同一匀强磁场中，线圈平面均与磁场方向垂直．若磁感应强度从B增大到2B，则线圈中通过的电量最小的是( )【解析】设大圆的面积为S1，小圆的面积为S2.线圈的总电阻为R；选项A中，线圈中通过的电量为Q＝B S1＋S2R；选项B中，线圈中通过的电量为Q＝B S1－S2R；选项C中，线圈中通过的电量为Q＝B S1－S2R ；选项D中，线圈中通过的电量为Q＝B S1＋S2R，选项B、C正确．【答案】 BC7．(2020·浙江杭州模拟)(多选)如图甲所示，一个U形光滑足够长的金属导轨固定在水平桌面上，电阻R＝10 Ω，其余电阻均不计，两导轨间的距离l＝0.2 m，有垂直于桌面向下并随时间变化的匀强磁场，磁感应强度B 随时间变化规律如图乙所示．一个电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨两边垂直．在t ＝0时刻，金属杆紧靠在最左端，杆在外力的作用下以速度v ＝0.5 m/s 向右做匀速运动．当t ＝4 s 时，下列说法中正确的是( )A ．穿过回路的磁通量为0.08 WbB ．流过电阻R 的感应电流的方向为b→aC ．电路中感应电动势大小E ＝0.02 VD ．金属杆所受到的安培力的大小为1.6×10－4N【解析】 t ＝4 s 时，金属杆的位移大小x ＝vt ＝2 m ，由图乙知，4 s 末磁感应强度B ＝0.2 T ，则穿过回路的磁通量φ＝BS ＝Bxl ＝0.08 Wb ，选项A 正确；金属杆切割产生的感应电动势E 1＝Blv ＝0.2×0.2×0.5 V＝0.02 V ，由右手定则，切割产生的感应电流由a 流过电阻R 到b ；由法拉第电磁感应定律，磁通量发生变化产生的感应电动势E 2＝ΔφΔt ＝ΔBΔt·lx＝0.05×0.2×2 V ＝0.02 V ，由楞次定律，E 2的电流方向由a 流过电阻R 到b ，故流过电阻R 的总的感应电流的方向为a→b，选项B 错误；电路中感应电动势大小E ＝E 1＋E 2＝0.04 V ，选项C 错误；电路中感应电流大小I ＝E R＝4×10－3A ，故金属杆所受到的安培力的大小FB ＝BIl ＝0.2×4×10－3×0.2 N＝1.6×10－4N ，选项D 正确． 【答案】 AD8．(2020·湖南十三校联考一)(多选)如图所示，虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图，其主要部件为缓冲滑块K 和质量为m 的缓冲车厢．在缓冲车的底板上，沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ 、MN.缓冲车的底部安装电磁铁(图中未画出)，能产生垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B ，导轨内的缓冲滑块K 由高强度绝缘材料制成，滑块K 上绕有闭合矩形线圈abcd ，线圈的总电阻为R ，匝数为n ，ab 边长为L.假设缓冲车以速度v 0与障碍物C 碰撞后，滑块K 立即停下，而缓冲车厢继续向前移动距离L 后速度为零．已知缓冲车厢与障碍物和线圈的ab 边均没有接触，不计一切摩擦阻力．在这个缓冲过程中，下列说法正确的是( )A ．线圈中的感应电流沿逆时针方向(俯视)，最大感应电流为BLv 0RB ．线圈对电磁铁的作用力使缓冲车厢减速运动，从而实现缓冲C ．此过程中，线圈abcd 产生的焦耳热为Q ＝12mv 2D ．此过程中，通过线圈abcd 的电荷量为q ＝BL2R【解析】 缓冲过程中，线圈内的磁通量增加，由楞次定律知，感应电流方向沿逆时针方向(俯视)，感应电流最大值出现在滑块K 停下的瞬间，大小应为nBLv 0R，A 项错误；线圈中的感应电流对电磁铁的作用力，使车厢减速运动，起到了缓冲的作用，B 项正确；据能量守恒定律可知，车厢的动能全部转换为焦耳热，故Q ＝12mv 20，C 项正确；由q＝I ·Δt、I ＝E R 及E ＝n ΔΦΔt ，可得q ＝nΔΦR ，因缓冲过程ΔΦ＝BL 2，故q ＝nBL2R，D 项错误．【答案】 BC二、非选择题：本大题共4小题，共52分。

特色专题训练(二)电磁感应和交变电流本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共100分，考试时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共36分)一、选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分)1．将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同2．如图Z­2­1所示，两块条形磁铁摆成“V”字形，将一根绕有多匝线圈的软铁棒置于N、S极之间．线圈与灵敏电流计通过开关相连．下列说法正确的是( )图Z­2­1A．保持两磁铁与软铁棒三者的相对位置不变，只要闭合开关，电路中就会产生持续的电流B．保持两磁铁与软铁棒三者的相对位置不变，开关闭合的瞬间电路中会产生感应电流C．开关保持闭合的情况下，将软铁棒从两磁极间移开的瞬间，电路中会产生感应电流D. 开关保持闭合的情况下，移开左侧或右侧磁铁的瞬间，电路中不会产生感应电流3．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为用电高峰时( )A．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较小B．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小C．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大D．供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小4．(多选)正弦交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图Z­2­2甲所示的方式连接，R＝200 Ω.图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图像．则( )图Z­2­2A．交流电压表的读数是311 VB．交流电流表的读数是1.1 AC．R两端的电压随时间变化的规律是u R＝311cosπt(V)D．R两端的电压随时间变化的规律是u R＝311cos 100πt(V)5．如图Z­2­3所示，在匀强磁场中的“U”形金属轨道上，有两根等长的金属棒ab 和cd，它们以相同的速度匀速运动，则( )图Z­2­3A．断开开关S，ab中有感应电流B．闭合开关S，ab中有感应电流C．无论断开还是闭合开关S，ab中都有感应电流D．无论断开还是闭合开关S，ab中都没有感应电流6．交流电源与理想变压器按如图Z­2­4所示的方式连接．变压器的原线圈匝数n1＝600匝，交流电源的电动势e＝311sin100πt(V)，不考虑其内阻，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，原线圈串联一个额定电流为0.2 A的保险丝，副线圈匝数n2＝120匝，为保证保险丝不被烧断，则( )A．负载的功率不能超过31 WB．副线圈中电流的最大值为1 AC．副线圈电路中的电阻R不能小于44 ΩD．副线圈电路中电压表的读数为62 V图Z­2­47．如图Z­2­5所示，理想变压器的a、b端加上交流电压(电压有效值保持不变)，副线圈c、d端所接灯泡L恰好正常发光．此时滑动变阻器的滑片P位于图示位置．现将滑片下移(导线电阻不计)，则以下说法中正确的是( )图Z­2­5A．灯泡仍能正常发光，原线圈输入电流变小B．灯泡不能正常发光，原线圈输入功率变大C ．灯泡不能正常发光，原线圈输入电压变大D ．灯泡仍能正常发光，原线圈输入功率不变8．如图Z ­2­6，水平桌面上固定有一半径为R 的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r ，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向竖直向下；一长度为2R 、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点．棒在拉力的作用下以恒定加速度a 从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好．下列说法正确的是( )图Z ­2­6A ．拉力的大小在运动过程中保持不变B ．棒通过整个圆环所用的时间为2R a C ．棒经过环心时流过棒的电流为B 2aR πrD ．棒经过环心时所受安培力的大小为8B2R 2aR πr9．在水平桌面上，一个面积为S 的圆形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B 1随时间t 变化的规律如图Z ­2­7甲所示，0～1 s 内磁场方向垂直于线框平面向下．圆形金属线框与两根水平的平行金属导轨相连接，一根导体棒垂直于导轨放置，导体棒的长为L 、电阻为R ，且与导轨接触良好，导体棒处于磁感应强度为B 2的匀强磁场中，如图乙所示．若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f 随时间变化的图像是图Z ­2­8中的(设向右的方向为静摩擦力的正方向)( )甲乙图Z­2­7ABCD图Z­2­8请将选择题答案填入下表：题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 总分答案第Ⅱ卷(非选择题共64分)二、实验题(本题共2小题，10题6分，11题9分，共15分)10．图Z­2­9为“研究电磁感应现象”实验的实物连接图，实验表明：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就会产生感应电流．将线圈L1插入线圈L2中，合上开关S，能使线圈L2中感应电流产生的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同的实验操作是( )图Z­2­9A．插入铁芯B．拔出线圈L1C．使滑动变阻器的阻值变大D．断开开关S11．有一个教学用的可拆变压器，如图Z­2­10甲所示，它有两个用相同的导线绕制的线圈A、B，线圈外部还可以绕线.甲乙图Z­2­10(1)某同学用一个多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B两个线圈的阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为________Ω，由此可推断________(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多．(2)如果把它看作理想变压器，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、一个多用电表和低压交流电源．请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：______________________A线圈的匝数为n A＝________(用所测物理量的符号表示)．三、计算题(本题共4小题，12题11分，13题11分，14题13分，15题14分，共49分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分) 12．如图Z­2­11所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd，其ab边长为l1＝0.4 m，ad边长为l2＝0.2 m，匝数n＝100匝，它在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，当开关S断开时，电压表的示数为10 2V，开关S闭合时，外电路上标有“10 V10 W”的灯泡恰好正常发光，求：(1)导线框abcd在磁场中转动的角速度；(2)开关S闭合后，导线框从图示位置转过θ＝60°的过程中通过灯泡的电荷量．图Z­2­1113．如图Z­2­12所示，理想变压器的原线圈通有正弦式交变电流，副线圈接有3个电阻和一个电容器．已知R1＝R3＝20 Ω，R2＝40 Ω，原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈的输入功率为P＝35 W，已知通过R1的正弦交变电流如图乙所示．求：(1)原线圈输入的电压；(2)电阻R2的电功率；(3)流过电容器C的电流．图Z­2­1214．如图Z­2­13甲所示：MN、PQ是相距d＝1 m的足够长的平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面成某一夹角，导轨电阻不计；长也为1 m的金属棒ab垂直于MN、PQ 放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，ab的质量m＝0.1 kg、电阻R＝1 Ω；MN、PQ的上端连接右侧电路，电路中的R 2为电阻箱；已知灯泡电阻R L ＝3 Ω，定值电阻R 1＝7 Ω，调节电阻箱使R 2＝6 Ω，重力加速度g 取10 m /s 2.现断开开关S ，在t ＝0时刻由静止释放ab ，在t ＝0.5 s 时刻由静止闭合S ，同时加上分布于整个导轨所在区域的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面斜向上：图乙为ab 的速度随时间变化的图像．(1)求斜面倾角α及磁感应强度B 的大小．(2)ab 由静止下滑x ＝50 m (此前已达到最大速度)的过程，求整个电路产生的热量．(3)若只改变电阻箱R 2的值，当R 2为何值时，ab 匀速下滑中R 2消耗的功率最大？消耗的最大功率为多少？甲 乙图Z ­2­1315．某水电站发电机组的设计如下：水以v 1＝3 m /s 的速度流入水轮机后以v 2＝1 m /s 的速度流出，流出水位比流入水位低10 m ，水流量为Q ＝10 m 3/s .已知水轮机的效率为75%，发电机的效率为80%，水的密度ρ＝1×103kg /m 3，g 取10 m /s 2，试问：(1)发电机的输出功率是多少？(2)如果发电机输出电压为240 V ，用户所需电压为220 V ，输电线路中的功率损耗为5%，输电线的总电阻为12 Ω，那么所需用升、降压变压器的原、副线圈匝数比分别是多少？答案：特色专题训练(二)1．C [解析] 由E ＝n ΔΦΔt ＝nS ΔB Δt知，选项A 、B 错误，选项C 正确；感应电流产生的磁场与原磁场的方向可能相同，也可能相反，选项D 错误．2．C [解析] 产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化．当保持两磁铁与软铁棒三者的相对位置不变时，磁通量不变，即使闭合开关也不会产生感应电流，选项A 、B 错误；开关保持闭合的情况下，无论移动软铁棒还是移动磁铁的瞬间，磁通量都是变化的，电路中都能产生感应电流．选项C 正确，选项D 错误．3．C [解析] 照明供电线路的用电器是并联的，晚上七八点钟用电高峰时，用电器较多，总电阻较小，供电线路上的电流较大，输电线上损失的电压较大，用户得到的电压较小，所以选项C 正确．4．BD [解析] 由图乙可知，电源输出电压的峰值为311 V ，有效值为220 V ，所以电压表的读数为220 V ，电流表的读数为电流的有效值I ＝U R＝1.1 A ，选项A 错误，选项B 正确；由图乙可知T ＝2×10－2s ，ω＝2πT＝100πrad /s ，所以R 两端的电压随时间变化的规律为u R ＝311cos 100πt (V )，选项C 错误，选项D 正确．5．B [解析] 两根金属棒ab 和cd 以相同的速度匀速运动，若断开开关S ，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化，则回路中无感应电流，选项A 、C 错误；若闭合开关S ，金属棒ab 与导轨构成的回路中磁通量发生变化，则回路中有感应电流，选项B 正确，选项D 错误．6．C [解析] 由U1U2＝n1n2得U 2＝44 V ，选项D 错误；由I1I2＝n2n1得I 2≤1 A ，所以负载的功率P 2＝U 2I 2≤44 W ，选项A 错误；副线圈中的电流的最大值为I m ＝2A ，故选项B错误；由R ＝U22P 2得R ≥44 Ω，选项C 正确． 7．A [解析] 因为副线圈两端的电压没有发生变化，所以灯泡仍能正常发光．当滑片下移时，由于滑动变阻器的电阻增大，所以副线圈中的电流减小，原线圈中输入的电流也变小，故输入的功率变小，选项A 正确．8．D [解析] 导体棒做匀加速运动，合外力恒定，由于受到的安培力随速度的变化而变化，故拉力一直变化，选项A 错误；设棒通过整个圆环所用的时间为t ，由匀变速直线运动的基本关系式可得2R ＝12at 2，解得t ＝4R a ，选项B 错误；由v 2－v20＝2ax 可知棒经过环心时的速度v ＝2aR ，此时的感应电动势E ＝2BRv ，此时金属圆环的两侧并联，等效电阻r 总＝πRr 2，故棒经过环心时流过棒的电流为I ＝E r 总＝4B 2aR πr，选项C 错误；由对选项C 的分析可知棒经过环心时所受安培力的大小为F ＝2BIR ＝8B2R 2aR πr，选项D 正确． 9．B [解析] 由图甲可知在0～1 s 内磁感应强度均匀增大，产生恒定的感应电流，根据楞次定律可判断感应电流的方向为逆时针方向；由左手定则可知，导体棒受到的安培力的方向水平向左，导体棒静止不动，故静摩擦力方向水平向右，为正方向，且大小不变．由此可以得出选项B 正确．10．BCD [解析] 根据楞次定律可知，当原磁场减弱时线圈L 2中感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同，因为拔出线圈L 1、使滑动变阻器的阻值变大以及断开开关都能够使原磁场减弱，所以选项B 、C 、D 正确．11．(1)24.0 A(2)①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；②将A 线圈与低压交流电源相连接；③用多用电表的交流电压挡分别测量A 线圈的输入电压U A 和绕制线圈的输出电压UUA U n(其他方法，只要合理即可)12．(1)12.5 rad /s (2)225C[解析] (1)由E m ＝nBS ω得 ω＝Em nBS ＝20100×0.2×0.4×0.2rad /s ＝12.5 rad /s . (2)开关S 闭合后U L ＝10 V ，P L ＝10 W ，I ＝PLUL＝1 A ， 所以R 总＝E I ＝10 2Ω， q ＝n ΔΦR 总＝n ·12Bl1l2R 总＝225C . 13．(1)200 V (2)10 W (3)0.25 A[解析] (1)通过R 1的电流的有效值I 1＝22A ＝1 A ，电阻R 1两端的电压的有效值U 1＝I 1R 1＝1×20 V ＝20 V所以原线圈输入电压的有效值U ＝n1n2U 1＝10×20 V ＝200 V . (2)通过电阻R 2的电流 I 2＝U1R2＝2040A ＝0.5 A ，电阻R 2的电功率P 2＝I22R 2＝0.52×40 W ＝10 W .(3)原线圈输入的电流I ＝P U ＝35200A ＝0.175 A ， 副线圈输出的电流I ′＝n1n2I ＝10×0.175 A ＝1.75 A ， R 3支路中的电流I 3＝I ′－I 1－I 2＝1.75 A －1 A －0.5 A ＝0.25 A .14．(1)37° 1 T (2)28.2 J (3)0.27 W[解析] (1)S 断开时，ab 做匀加速直线运动．从图乙得a ＝Δv Δt＝6 m /s 2，由牛顿第二定律有 mg sin α＝ma ，故sin α＝35， 解得α＝37°(或α＝arcsin 0.6)．t ＝0.5 s 时，S 闭合且加上了磁场，分析可知，此后ab 将先做加速度减小的加速运动，当速度达到最大(v m ＝6 m /s )后接着做匀速运动，匀速运动时，由平衡条件有mg sin α＝F 安，又F 安＝BId ，I ＝Bdvm R 总， R 总＝R ab ＋R 1＋R2RLR2＋RL ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋7＋3×63＋6Ω＝10 Ω，联立以上各式有mg sin α＝B2d2vm R 总， 代入数据解得B ＝mgR 总sin αd2vm ＝1 T . (2)由能量守恒定律有mgx sin α＝12mv2m ＋Q ， 代入数据解得Q ＝mgx sin α－12mv2m ＝28.2 J . (3)改变电阻箱R 2的值后，ab 匀速下滑时有 mg sin α＝BdI ， 则I ＝mgsin αBd＝0.6 A ， 通过R 2的电流为I 2＝RL RL ＋R2I ， R 2的功率为P ＝I22R 2，联立以上各式有P ＝I 2R2L （R L ＋R 2）2R 2＝I 2R2L ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫R L R 2＋R 22. 当RL R2＝R2时，即R 2＝R L ＝3 Ω，功率最大，最大功率P m ＝14I 2R L ＝0.27 W . 15．(1)6.24×105W (2)1∶51 53∶1[解析] (1)水轮机的输出功率即发电机的输入功率，为P 1＝75%×⎝ ⎛⎭⎪⎫mgh ＋12mv21－12mv22t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫Q ρgh ＋Q ρv21－v222×75%＝7.8×105W ， 发电机的输出功率为 P 0＝P 1×80%＝6.24×105W .(2)输电示意图如图所示，发电机输出的电流 I 1＝P0U1＝6.24×105240A ＝2600 A ， 输电线路中的功率损耗 P 耗＝P 0·5%＝3.12×104W ， 输电线路中的电流I 2＝P 耗R ＝ 3.12×10412A ≈51 A ， 所以升压变压器T 1的原、副线圈匝数比 n1n2＝I2I1≈151降压变压器T 2的输出功率为 P ＝P 0－P 耗＝5.928×105W T 2的输出电流为I 3＝P U4＝5.928×105220A ＝2.7×103A 所以降压变压器T 2的原、副线圈匝数比n3n4＝I3I2＝2.7×10351≈531.。

第1讲恒定电流和交变电流(建议用时:40分钟满分:100分)一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分,第1～5题只有一项符合题目要求,第6～8题有多项符合题目要求)1.(2020·安徽淮南模拟)如图所示,某导体的形状为长方体,其长、宽、高之比为a∶b∶c=5∶3∶2.在此长方体的上、下、左、右四个面上分别通过导线引出四个接线柱1,2,3,4.在1,2两端加上恒定的电压U,通过导体的电流为I1;在3,4两端加上恒定的电压U,通过导体的电流为I2,则I1∶I2为( C )A.9∶25B.25∶9C.25∶4D.4∶25解析:在1,2两端加电压U时,R12=ρ,I1==;在3,4两端加电压U时,R34=ρ,I2==.则I1∶I2=a2∶c2=25∶4.2.(2020·四川自贡模拟)如图所示,电源电动势为E,内阻为r.电路中的R2,R3分别为总阻值一定的滑动变阻器,R0为定值电阻,R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小).当开关S闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态.有关下列说法中正确的是( A )A.只逐渐增大R1的光照强度,电阻R0消耗的电功率变大,电阻R3中有向上的电流B.只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,电源消耗的功率变大,电阻R3中有向上的电流C.只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时,电压表示数变大,带电微粒向下运动D.若断开开关S,电容器所带电荷量变大,带电微粒向上运动解析:只逐渐增大R1的光照强度,R1的阻值减小,总电阻减小,总电流增大,电阻R0消耗的电功率变大,滑动变阻器两端的电压变大,电容器两端的电压增大,电容器下极板带的电荷量变大,所以电阻R3中有向上的电流,故A正确;电路稳定时,电容器相当于开关断开,只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,对电路没有影响,故B错误;只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时,电容器并联部分的电阻变大,所以电容器两端的电压变大,由E=可知,电场力变大,带电微粒向上运动,故C错误;若断开开关S,电容器处于放电状态,电荷量变小,故D错误.3.(2020·上海虹口区一模)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,R1,R2为定值电阻,R2>R1>r,且R1大于滑动变阻器R0的最大阻值.闭合开关S,将滑动变阻器的滑动片P由最上端滑到最下端,若电压表V1,V2,电流表A的读数改变量的大小分别用ΔU1,ΔU2,ΔI表示,则下列说法中正确的是( B )A.=R2B.<rC.电源的发热功率先减小,再增大D.电源的输出功率先增大,再减小解析:由题图可知,电流表与R0的下部分串联、R1与R0的上部分串联,二者再并联后与R2串联;电流表中的电流小于流过R2的电流,故R2≠=,故A错误;电压表V1测量路端电压,则其电压表示数的变化等于内阻两端电压的变化,在滑片向下滑动过程中,总电阻减小,总电流增大,并联部分电压减小,电流表示数增大,而流过R1的电流减小,因此总电流的变化量小于A中电流的变化量,因此<r,故B正确;因总电流增大,故电源的发热功率一直增大,故C错误;由R2>R1>r知,外电阻一定大于内电阻,而在改变中外电阻减小,故外电阻越来越接近内电阻,故电源的输出功率一直增大,故D错误.4.(2020·山东滨州一模)如图所示,交流电源电压有效值U0=5 V,电源等效内阻r=4.5 Ω,经过理想变压器变压后,接在阻值R=8 Ω的电阻上,理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶4,则电阻R消耗的功率,下列说法正确的是( A )A.0.5 WB.5 WC.1 WD.1.5 W解析:根据电流关系得,原线圈的电流I1=4I2;在原线圈回路中,根据欧姆定律有,U0=4I2r+U1,解得U1=5-18I2,副线圈两端的电压为U2=I2R=8I2;根据电压关系有=,即=,解得I2= A;所以电阻R消耗的功率为P=R=()2×8 W=0.5 W,故A正确,B,C,D错误.5.(2020·湖南株洲模拟)图(甲)中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20 Ω,L1,L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交流电源,输入电压u随时间t的变化关系如图(乙)所示.现将S1接1,S2闭合,此时L2正常发光.下列说法正确的是( D )A.输入电压u的表达式u=20sin(50πt)VB.只断开S2后,L1,L2均正常发光C.只断开S2后,原线圈的输入功率增大D.若S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8 W解析:周期T=0.02 s,ω= rad/s=100π rad/s,所以输入电压u的表达式应为u=20sin(100πt)V,A错误;只断开S2后,负载电阻变大为原来的2倍,电压不变,副线圈的电流变小为原来的一半,L1,L2的功率均变为额定功率的四分之一,B错误;只断开S2后,原线圈的输入功率等于副线圈的功率,也减小,C错误;原线圈的电压U1=20 V,若S1换接到2后,电阻R两端的电压有效值为U2=U1=4 V,R消耗的电功率为P==0.8 W,D正确.6.(2020·河南安阳武清区模拟)如图所示为一理想变压器,b是原线圈的中心抽头,副线圈两端接有理想交流电压表和电流表,开关S,可变电阻R以及两个阻值相同的定值电阻R1,R2.从某时刻开始在原线圈c,d两端加上正弦式交变电压,下列说法正确的是( AC )A.将可变电阻R调大,其他部分不变,电压表示数不变,电流表的读数变小B.将开关S从断开到闭合,其他部分不变,电流表读数变大,电压表读数变小C.可变电阻R的阻值调为0时,开关S闭合前后电源的输出功率之比为1∶2D.将单刀双掷开关由a拨向b时,其他部分不变,副线圈的频率减半解析:将可变电阻R调大,其他部分不变,电压表示数不变,根据欧姆定律,电流表示数变小,故A正确;将开关S从断开到闭合,其他部分不变,副线圈回路的电阻变小,电压表示数不变,电流表示数变大,故B错误;将可变电阻R的阻值调为0时,开关S闭合前电源的输出功率P1=,开关S闭合后电源的输出功率P2=+=2,所以开关S闭合前后电源的输出功率之比为1∶2,故C正确;变压器不改变交变电流的频率,将单刀双掷开关由a拨向b时,其他部分不变,副线圈的频率不变,故D错误.7.(2020·天津一模)某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图(甲)所示,图(乙)是其输入电压u的变化规律.已知滑动触头在图示位置时原、副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1,电阻R=22 Ω.下列说法正确的是( AC )A.通过R的交变电流的频率为50 HzB.电流表A2的示数为 AC.此时变压器的输入功率为22 WD.将P沿逆时针方向移动一些,电流表A1的示数变小解析:由图(乙)可知,该交变电流的周期为T=0.02 s,其频率为f== Hz=50 Hz,故A正确;由图知输入电压的最大值为U m=220 V,所以有效值为U=220 V,则副线圈两端的电压为U′=U×=220× V=22 V,所以通过电阻的电流(即为电流表A2的示数)为I== A=1 A,故B错误;变压器的输出功率为P′=U′I=22×1 W=22 W,理想变压器的输入功率等于输出功率,所以有P=P′=22 W,故C正确;将P沿逆时针方向移动一些,变压器的副线圈匝数变大,输出电压变大,输出功率变大,所以输入功率也变大,故电流表A1的示数将变大,故D错误.8.(2020·湖北武汉调研)某电厂要将电能输送到较远的用户,输送的总功率为100 kW,电厂输出电压仅为200 V.为减少输送功率损失,先用一理想升压变压器将电压升高再输出,到达目的地后用理想降压变压器降压.已知输电线路的总电阻为120 Ω,若在输电线路上消耗的功率为输送功率的12%,用户所需电压为220 V,则( AD )A.理想升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶50B.理想降压变压器的原、副线圈的匝数比为35∶1C.理想升压变压器的原、副线圈中的电流分别为400 A和10 AD.理想降压变压器的原、副线圈中的电流分别为10 A和400 A解析:远距离输电原理示意图如图,由升压变压器输入功率P1=U1I1=100 kW,U1=200 V得升压变压器原线圈中的电流I1=500 A.由输电线路损失功率ΔP=P1×12%=R得输电线路电流I2=10 A,所以==.由用户功率P4=P1-ΔP=U4I4得降压变压器副线圈中的电流I4=400 A,所以===.综合以上分析知,A,D正确.二、非选择题(本大题共2小题,共36分)9.(16分)(2020·宁夏银川模拟)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为10 kW,输出电压为400 V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损失,使用2 kV高压输电,最后用户得到220 V,9.5 kW的电力,求:(1)升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2;(2)输电线路导线的总电阻R;(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4.解析:(1)升压变压器的原、副线圈的匝数比为===.(2)输电线上的电流为I== A=5 A输电线电阻R==Ω=20 Ω.(3)降压变压器原线圈电压U3=U2-IR=2 000 V-5×20 V=1 900 V故降压变压器原、副线圈的匝数比为===.答案:(1)1∶5 (2)20 Ω(3)95∶1110.(20分)(2020·安徽校级期末)如图所示,一个半径为r的半圆形线圈,以直径ab为轴匀速转动,转速为n,ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场,磁感应强度为B,M和N是两个集流环,负载电阻为R,线圈、电流表和连接导线的电阻不计,求:(1)感应电动势的最大值;(2)从图示位置起转过转的时间内负载电阻R上产生的热量;(3)从图示位置起转过转的时间内通过负载电阻R的电荷量;(4)电流表的示数.解析:(1)线圈绕轴匀速转动时,在电路中产生如图所示的交变电流.感应电动势的最大值为E m=BSω=B··2πn=π2Bnr2.(2)线圈在转动周期时间内导体一直切割磁感线,则产生的热量Q=·=.(3)在线圈从图示位置转过转的时间内,电动势的平均值为=.通过R的电荷量q=·Δt=·Δt==.(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′,由有效值的定义得·=T,解得E′=, 故电流表的示数为I==.答案:(1)π2Bnr2(2)(3)(4)2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示，在光滑的水平桌面上有一弹簧振子，弹簧劲度系数为k，开始时，振子被拉到平衡位置O的右侧A处，此时拉力大小为F，然后释放振子从静止开始向左运动，经过时间t后第一次到达平衡位置O处，此时振子的速度为v，在这个过程中振子的平均速度为A．等于B．大于C．小于D．02．如图甲所示，线圈ab中通有如图乙所示的电流，电流从a到b为正方向，那么在0~t0这段时间内，用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流，则（）A．从左向右看感应电流的方向为顺时针B．从左向石看感应电流的方向为先顺时针后逆时针C．感应电流的大小先减小后增加D．铝环与线圈之间一直有磁场力的作用，作用力先向左后向右3．如图所示，矩形线圈处在磁感应强度大小为B 、方向水平向右的匀强磁场中，线圈通过电刷与定值电阻R 及理想电流表相连接，线圈绕中心轴线OO '以恒定的角速度ω匀速转动，t=0 时刻线圈位于与磁场平行的位置。

第13讲电磁感应一、选择题(每小题6分,共36分)1.(2018湖北宜昌元月调研)一种早期发电机原理示意图如图所示,该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成,两磁极相对于线圈平面对称,线圈圆心为O点。

在磁极绕转轴匀速转动的过程中,当磁极与O点在同一条直线上时,穿过线圈的( )A.磁通量最大,磁通量变化率最大B.磁通量最大,磁通量变化率最小C.磁通量最小,磁通量变化率最大D.磁通量最小,磁通量变化率最小2.(2018辽宁大连双基,8)如图所示,线圈L的自感系数很大,且其电阻可以忽略不计,L1、L2是两个完全相同的灯泡,随着开关S闭合和断开(灯丝不会断),灯L1、L2亮度的变化情况是( )A.S闭合,L1不亮,L2亮度逐渐变亮,最后两灯一样亮B.S闭合,L1、L2同时亮,而后L1逐渐熄灭,L2则逐渐变得更亮C.S断开,L1、L2立即不亮D.S断开,L1、L2都会亮一下再熄灭3.(2018安徽六校二联)(多选)如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁感应强度为B,质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向右上方穿进磁场,当AC刚进入磁场时,线框的速度为v,方向与磁场边界成45°角,若线框的总电阻为R,则( )A.线框穿进磁场过程中,线框中电流的方向为DCBADB.AC刚进入磁场时线框中感应电流为2BavRC.AC刚进入磁场时线框所受安培力为2B2a2vRD.此时CD两端电压为34Bav4.(2018河南豫南九校联盟第一次联考)(多选)如图所示,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。

金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,金属棒ab接入电路的电阻为R,当流过金属棒ab某一横截面的电量为q时,金属棒ab的速度大小为v,则金属棒ab在这一过程中( )A.运动的平均速度大于12vB.受到的最大安培力大小为B2L2vR sin θC.下滑的位移大小为qRBLD.产生的焦耳热为qBLv5.(2018宁夏银川唐徕回民中学等三校三模,7)(多选)如图甲所示,光滑的平行金属导轨AB、CD竖直放置,AB、CD相距L,在B、C间接一个阻值为R的电阻;在两导轨间的abcd矩形区域内有垂直导轨平面向外、高度为5h的有界匀强磁场,磁感应强度为B。

高考物理二轮复习交变电流和电磁感应专题预测4一、选择题(本题共10小题,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分1.如图12-1所示，金属杆ab、cd可以在光滑导轨PQ和R S上滑动，匀强磁场方向垂直纸面向里，当ab、cd分别以速度v1、v2滑动时，发现回路感生电流方向为逆时针方向，则v1和v2的大小、方向可能是( )图12-1A.v1＞v2,v1向右，v2向左B.v1＞v2,v1和v2都向左C.v1=v2,v1和v2都向右D.v1=v2,v1和v2都向左解析:因回路abdc中产生逆时针方向的感生电流，由题意可知回路abdc的面积应增大，选项A、C、D错误，B正确.答案:B2.(2011·河北唐山高三模拟)如图12-2所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间(两磁极间磁场可视为匀强磁场)，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动.当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳定后，有( )图12-2A.线圈与蹄形磁铁的转动方向相同B.线圈与蹄形磁铁的转动方向相反C.线圈中产生交流电D.线圈中产生为大小改变、方向不变的电流解析:本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律等考点.根据楞次定律的推广含义可知A正确、B错误；最终达到稳定状态时磁铁比线圈的转速大，则磁铁相对线圈中心轴做匀速圆周运动，所以产生的电流为交流电.答案:AC3.如图12-3 所示,线圈M和线圈P绕在同一铁芯上.设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正.当M中通入下列哪种电流时,在线圈P中能产生正方向的恒定感应电流( )图12-3图12-4解析:据楞次定律，P 中产生正方向的恒定感应电流说明M 中通入的电流是均匀变化的，且方向为正方向时应均匀减弱，故D 正确. 答案:D4.如图12-5所示，边长为L 的正方形导线框质量为m ，由距磁场H 高处自由下落，其下边ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd 刚刚穿出磁场时，速度减为ab 边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( )图12-5A.2mgLB.2mgL +mgHC.mgH mgL 432+D.mgH mgL 412+解析:设刚进入磁场时的速度为v 1,刚穿出磁场时的速度212v v =① 线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L .由题意得mgH mv =2121②Q mv L mg mv +=⋅+222121221③ 由①②③得mgH mgL Q 432+=.C 选项正确.答案:C5.如图12-6(a)所示,圆形线圈P 静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同线圈Q ,P 和Q 共轴,Q 中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图12-6(b)所示,P 所受的重力为G ,桌面对P 的支持力为F N ,则( )图12-6A.t 1时刻F N ＞GB.t 2时刻F N ＞GC.t 3时刻F N ＜GD.t 4时刻F N =G6.用相同导线绕制的边长为L 或2L 的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图12-7所示.在每个线框进入磁场的过程中，M 、N 两点间的电压分别为U a 、U b 、U c 和U d .下列判断正确的是( )图12-7A.U a ＜U b ＜U c ＜U dB.U a ＜U b ＜U d ＜U cC.U a =U b ＜U d =U cD.U b ＜U a ＜U d ＜U c 解析:线框进入磁场后切割磁感线,a 、b 产生的感应电动势是c 、d 电动势的一半.而不同的线框的电阻不同.设a 线框电阻为4r ,b 、c 、d 线框的电阻分别为6r 、8r 、6r ,则4343BLv r r BLv U a =⋅=,,6565BLv r r BLv U b =⋅=,23862BLvr r Lv B U c =⋅=.34642Blvr r Lv B U d =⋅=所以B 正确.答案:B7.(2011·安徽皖南模拟)如图12-8所示，用一块金属板折成横截面为“”形的金属槽放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中，并以速度v 1向右匀速运动，从槽口右侧射入的带电微粒的速度是v 2，如果微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动，则微粒做匀速圆周运动的轨道半径r 和周期T 分别为( )图12-8A.gv g v v 2212,π B.gv g v v 1212,π C.gv g v 112,π D.gv g v 212,π 解析:金属板折成“”形的金属槽放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，并以速度v 1向右匀速运动时，左板将切割磁感线，上、下两板间产生电势差，由右手定则可知上板为正，下板为负，11Bv lBlv d U E ===，微粒做匀速圆周运动，则重力等于电场力，方向相反，故有,1g qBv g qE m ==向心力由洛伦兹力提供，所以,222r v m B qv =得gv m qB mv r 212==，周期gvvrT1222ππ==，故B项正确.答案:B8.超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具.其推进原理可以简化为如图12-9所示的模型:在水平面上相距L的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=B，每个磁场的宽度都是l，相间排列，所有这些磁场都以相同的速度向右匀速运动，这时跨在两导轨间的长为L、宽为l的金属框abcd(悬浮在导轨上方)在磁场力作用下也将会向右运动.设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为F f，金属框的最大速度为v m，则磁场向右匀速运动的速度v可表示为( )图12-9A.v=(B2L2v m－F f R)/B2L2B.v=(4B2L2v m+F f R)/4B2L2C.v=(4B2L2v m－F f R)/4B2L2D.v=(2B2L2v m+F f R)/2B2L2解析:导体棒ad和bc各以相对磁场的速度(v－v m)切割磁感线运动，由右手定则可知回路中产生的电流方向为abcda,回路中产生的电动势为E=2BL(v－v m),回路中电流为I=2BL(v－v m)/R,由于左右两边ad和bc均受到安培力，则合安培力为F合=2×BL I=4B2L2(v－v m)/R，依题意金属框达到最大速度时受到的阻力与安培力平衡，则F f=F合，解得磁场向右匀速运动的速度v=(4B2L2v m+F f R)/4B2L2,B对.答案:B9.矩形导线框abcd放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图12-10甲所示,t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里.在0～4 s时间内,线框中的感应电流(规定顺时针方向为正方向)、ab边所受安培力(规定向上为正方向)随时间变化的图象分别为图乙中的( )甲乙图12-0解析:在0～1 s 内,穿过线框中的磁通量为向里的减少,由楞次定律,感应电流的磁场垂直纸面向里,由安培定则,线框中感应电流的方向为顺时针方向.由法拉第电磁感应定律,t S B nE ∆⋅∆=,E 一定,由,REI =故I 一定.由左手定则,ab 边受的安培力向上.由于磁场变弱,故安培力变小.同理可判出在1～2 s 内,线框中感应电流的方向为顺时针方向,ab 边受的安培力为向下的变强.2～3 s 内,线框中感应电流的方向为逆时针方向,ab 边受的安培力为向上的变弱,因此选项AD 对. 答案:AD10.如图12-11甲所示,用裸导体做成U 形框架abcd ,ad 与bc 相距L =0.2 m,其平面与水平面成θ=30°角.质量为m =1 kg 的导体棒PQ 与ad 、bc 接触良好,回路的总电阻为R =1 Ω.整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中,磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化情况如图乙所示(设图甲中B 的方向为正方向).t =0时,B 0=10 T 、导体棒PQ 与cd 的距离x 0=0.5 m.若PQ 始终静止,关于PQ 与框架间的摩擦力大小在0～t 1=0.2 s 时间内的变化情况,下面判断正确的是( )图12-11A.一直增大B.一直减小C.先减小后增大D.先增大后减小解析:由图乙,T/s 501==∆∆t B t B ,t =0时,回路所围面积S =Lx 0=0.1 m 2,产生的感应电动势V 5=∆⋅∆=t S B E ,A 5==REI ,安培力F =B 0IL =10 N,方向沿斜面向上.而下滑力mg sin30°=5 N,小于安培力,故刚开始摩擦力沿斜面向下.随着安培力减小,沿斜面向下的摩擦力也减小,当安培力等于下滑力时,摩擦力为零.安培力再减小,摩擦力变为沿斜面向上且增大,故选项C 对. 答案:C二、填空题(共2小题，共12分)11.(6分)如图12-12所示,有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ ,水平放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直.有一金属棒M N 与导轨的OQ 边垂直放置,金属棒从O 点开始以加速度a 向右运动,求t 秒末时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是____________________.图12-12解析:该题求的是t 秒末感应电动势的瞬时值,可利用公式E =Blv 求解,而上面错误解法求的是平均值.开始运动t 秒末时,金属棒切割磁感线的有效长度为.tan 21tan 2θθat OD L ==根据运动学公式,这时金属棒切割磁感线的速度为v =at . 由题知B 、L 、v 三者互相垂直,有θtan 2132t Ba Blv E ==,即金属棒运动t 秒末时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是.tan 2132θt Ba E = 答案:θtan 2132t Ba 12.(6分)如图12-13所示,有一闭合的矩形导体框,框上M 、N 两点间连有一电压表,整个装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中,且框面与磁场方向垂直.当整个装置以速度v 向右匀速平动时,M 、N 之间有无电势差?__________(填“有”或“无”)，电压表的示数为__________.图12-13解析:当矩形导线框向右平动切割磁感线时,AB 、CD 、MN 均产生感应电动势,其大小均为BLv ,根据右手定则可知,方向均向上.由于三个边切割产生的感应电动势大小相等,方向相同,相当于三个相同的电源并联,回路中没有电流.而电压表是由电流表改装而成的,当电压表中有电流通过时,其指针才会偏转.既然电压表中没有电流通过,其示数应为零.也就是说,M 、N 之间虽有电势差BLv ,但电压表示数为零. 答案:有 0三、计算、论述题(共4个题,共48分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图12-14所示是一种测量通电线圈中磁场的磁感应强度B 的装置,把一个很小的测量线圈A 放在待测处,线圈与测量电荷量的冲击电流计G 串联,当用双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,从而引起电荷的迁移,由表G 测出电荷量Q ,就可以算出线圈所在处的磁感应强度B.已知测量线圈的匝数为N,直径为d ,它和表G 串联电路的总电阻为R ,则被测出的磁感应强度B 为多大?图12-14解析:当双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律可得:td B N t N E ∆=∆∆Φ=2)2(2π 由欧姆定律和电流的定义得:,t Q R E I ∆==即t REQ ∆= 联立可解得:.22Nd QRB π=答案:22Nd QRπ 14.(12分)如图12-15所示,线圈内有理想边界的磁场,开始时磁场的磁感应强度为B 0.当磁场均匀增加时,有一带电微粒静止于平行板(两板水平放置)电容器中间,若线圈的匝数为n ,平行板电容器的板间距离为d ,粒子的质量为m ,带电荷量为q .(设线圈的面积为S )求:图12-15(1)开始时穿过线圈平面的磁通量的大小. (2)处于平行板电容器间的粒子的带电性质. (3)磁感应强度的变化率. 解析:(1)Φ=B 0S.(2)由楞次定律,可判出上板带正电,故推出粒子应带负电. (3),tnE ∆∆Φ=,ΔΦ=ΔB ·S, mg dEq =⋅,联立解得:.nqS mgd t B =∆∆ 答案:(1)B 0S (2)负电 (3)nqSmgdt B =∆∆ 15.(12分)两根光滑的长直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于同一水平面内，导轨间距为l ，电阻不计，M 、M ′处接有如图12-16所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R ，电容器的电容为C.长度也为l 、阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中.ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab 运动距离为s 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q .求:图12-16(1)ab 运动速度v 的大小； (2)电容器所带的电荷量q .解析:本题是电磁感应中的电路问题,ab 切割磁感线产生感应电动势为电源.电动势可由E =Blv 计算.其中v 为所求,再结合闭合(或部分)电路欧姆定律、焦耳定律、电容器及运动学知识列方程可解得.(1)设ab 上产生的感应电动势为E ，回路中的电流为I ,ab 运动距离s 所用时间为t ,三个电阻R 与电源串联,总电阻为4R ,则 E=Blv由闭合电路欧姆定律有RE I 4=vs t =由焦耳定律有Q =I 2(4R )t 由上述方程得.422sl B QRv =(2)设电容器两极板间的电势差为U ,则有U=IR 电容器所带电荷量q =CU解得.Bls CQRq =答案:(1)s l B QR 224 (2)BlsCQR16.(14分)如图12-17所示,水平地面上方的H 高区域内有匀强磁场,水平界面PP ′是磁场的上边界,磁感应强度为B ,方向是水平的,垂直于纸面向里.在磁场的正上方,有一个位于竖直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd ,ab 长为l 1,bc 长为l 2,H ＞l 2,线框的质量为m ,电阻为R .使线框abcd 从高处自由落下,ab 边下落的过程中始终保持水平,已知线框进入磁场的过程中的运动情况是:cd 边进入磁场以后,线框先做加速运动,然后做匀速运动,直到ab 边到达边界PP ′为止.从线框开始下落到cd 边刚好到达水平地面的过程中,线框中产生的焦耳热为Q .求:图12-17(1)线框abcd 在进入磁场的过程中,通过导线的某一横截面的电荷量是多少? (2)线框是从cd 边距边界PP ′多高处开始下落的? (3)线框的cd 边到达地面时线框的速度大小是多少?解析:(1)设线框abcd 进入磁场的过程所用时间为t ,通过线框的平均电流为I ,平均感应电动势为ε,则RI t εε=∆∆Φ=,,ΔΦ=Bl 1l 2 通过导线的某一横截面的电荷量t I q ∆=解得.21Rl Bl q =(2)设线框从cd 边距边界PP ′上方h 高处开始下落,cd 边进入磁场后,切割磁感线,产生感应电流,在安培力作用下做加速度逐渐减小的加速运动,直到安培力等于重力后匀速下落,速度设为v ,匀速过程一直持续到ab 边进入磁场时结束,有ε=Bl 1v ,,RI ε=F A =BIl 1,F A =mg解得212l B mgRv =线框的ab 边进入磁场后,线框中没有感应电流.只有在线框进入磁场的过程中有焦耳热Q .线框从开始下落到ab 边刚进入磁场的过程中,线框的重力势能转化为线框的动能和电路中的焦耳热.则有Q mv l h mg +=+2221)(解得.222414414223l l mgB l QB R g m h -+=(3)线框的ab 边进入磁场后,只有重力作用下,加速下落,有)(21212222l H mg mv mv -=- cd 边到达地面时线框的速度.)(224142222l H g l B R g m v -+= 答案:(1)Rl Bl 21 (2)241441422322l l mgB l QB R g m -+ (3))(22414222l H g l B R g m -+。

备战2022届高考物理（交变电流、传感器、电磁感应）二轮题附答案一、选择题。

1、(多选)如图所示，abcd为一矩形金属线框，其中ab＝cd＝L，ab边接有定值电阻R，cd边的质量为m，其他部分的电阻和质量均不计，整个装置用两根绝缘轻弹簧悬挂起来．线框下方处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里．初始时刻，使两弹簧处于自然长度，且给线框一竖直向下的初速度v0，当cd边第一次运动至最下端的过程中，R产生的电热为Q，此过程及以后的运动过程中ab边未进入磁场、cd边始终未离开磁场，已知重力加速度大小为g，下列说法中正确的是()A．初始时刻cd边所受安培力的大小为B2L2v0R－mgB．线框中产生的最大感应电流可能为BLv0 RC．在cd边第一次到达最下端的时刻，两根弹簧具有的弹性势能总量大于12mv2－QD．在cd边反复运动过程中，R中产生的电热最多为12mv22、如图所示，矩形线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场，线框通过导线与电阻R构成闭合回路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动．下列说法正确的是()A．线框通过图中位置瞬间，线框中的电流方向为ABCDAB．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C．线框通过图中位置瞬间，通过电阻R的电流瞬时值最大D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电阻R的电流的有效值变为原来的2 23、教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的1 2，则()A．R消耗的功率变为1 2PB．电压表V的读数变为1 2UC．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变4、图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是()5、有一理想变压器，副线圈所接电路如图所示，灯L1、L2为规格相同的两只小灯泡。

高考物理二轮复习 交变电流和电磁感应专题预测1一、选择题(本题共14小题，共70分，在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．(2011·湖北武汉市模拟)在验证楞次定律实验中，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是 ( )【解析】 对选项A ，由“来者拒之”，可判断出线圈中产生的感应电流的磁场上端为N 极，再由安培定则，可判断出感应电流的方向与图中标的方向相反，故选项A 错．同理可判断出B 错，C 、D 对．【答案】 CD2．(2011·江苏南通模拟)如图所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有半径为r 的光滑半圆形导体框架，OC 为一能绕O 在框架上滑动的导体棒，OC 之间连一个电阻R ，导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使OC 能以角速度ω匀速转动，则外力做功的功率是 ( ) A.B 2ω2r 4R B.B 2ω2r 42RC.B 2ω2r 44RD.B 2ω2r 48R【解析】 匀速转动，P 外＝P 电＝E 2R ，又E ＝Br ·ωr 2，联立解得：P 外＝B 2ω2r 44R ，故选项C 对．【答案】 C3．用相同导线绕制的边长为L 或2L 的四个闭合导体框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示．在每个线框进入磁场的过程中，M 、N 两点间的电压分别为U a 、U b 、U c 、U d .下列判断正确的是 ( )A ．U a <U b <U c <U dB ．U a <U b <U d <U cC ．U a ＝U b <U c ＝U dD ．U b <U a <U d <U c【解析】 由题知E a ＝E b ＝BLv ，E c ＝E d ＝2BLv ，由闭合电路欧姆定律和串联电路电压与电阻成正比可知U a ＝34BLv ，U b ＝56BLv ，U c ＝32BLv ，U d ＝43BLv ，故B 正确． 【答案】 B4．如图所示的电路中，D 1和D 2是两个相同的小灯泡，L 是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R 相同．在开关S 接通和断开时，灯泡D 1和D 2亮暗的顺序是 ( )A ．接通时D 1先达最亮，断开时D 1后灭B．接通时D2先达最亮，断开时D1后灭C．接通时D1先达最亮，断开时D1先灭D．接能时D2先达最亮，断开时D2先灭【解析】当开关S接通时，D1和D2应该同时亮，但由于自感现象的存在，流过线圈的电流由零变大时，线圈上产生的自感电动势的方向是左边为正极，右边为负极，使通过线圈的电流从零开始慢慢增加，所以开始瞬时电流几乎全部从D1通过，而该电流又将同时分路通过D2和R，所以D1先达最亮，经过一段时间电路稳定后，D1和D2达到一样亮．当开关S 断开时，电源电流立即为零，因此D2立刻熄灭，而对于D1，由于通过线圈的电流突然减弱，线圈中产生自感电动势(右端为正极，左端为负极)，使线圈L和D1组成的闭合电路中有感应电流，所以D1后灭．应选A.【答案】 A5．如图所示，竖直面内的虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，则( ) A．上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功B．上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功C．上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率D．上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率【解析】线圈上升过程中，加速度较大且在减速，下降过程中，运动情况比较复杂，有加速、减速或匀速等，把上升过程看做反向的加速，可以比较在运动到同一位置时，线圈速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得到结论：上升过程中克服安培力做功多；上升过程时间短，故正确选项为A、C.【答案】AC6．如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示位置匀速向右拉出匀强磁场．若第一次用0.3s拉出，外力所做的功为W1，通过导线横截面的电荷量为q1；第二次用0.9s拉出，外力所做的功为W2，通过导线横截面的电荷量为q2，则( ) A．W1<W2，q1<q2 B．W1<W2，q1＝q2C．W1>W2，q1＝q2 D．W1>W2，q1>q27．如图所示，AOC是光滑的金属导轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，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，P端始终在AO上，直到完全落在OC上．空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ棒滑动的过程中，下列判断正确的是( )A．感应电流的方向始终是由P→QB．感应电流方向先是由P→Q，再是由Q→PC．PQ受磁场力的方向垂直于棒向左D．PQ受磁场力的方向垂直于棒先向左，再向右【解析】棒PQ在下滑的过程中，棒与AO之间的夹角为α，棒长为L，与导轨所围三角形POQ 的面积为S ＝12L 2sin αcos α＝14L 2sin2α，棒在下滑的过程中棒与AO 间的夹角α是由零逐渐增大到90°，由面积表达式可知，当α＝45°时，面积S 有最大值，而磁场是匀强磁场，故当PQ 在沿AO 下滑的过程中，棒与金属导轨所组成的回路中的磁通量是先增大后减小，那么回路中感应电流的磁场方向先与原磁场方向相反，是垂直于纸面向内，后与原磁场方向相同，是垂直于纸面向外，由安培定则可以确定感应电流的方向先是由P →Q ，再由Q →P ，再由左手定则可以确定棒受磁场力的方向垂直于棒先向左，后向右．【答案】 BD8．如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R 的直角形金属导轨aOb (在纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c 、d分别平行于Oa 、Ob 放置．保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计．现经历以下四个过程：①以速度v 移动d ，使它与Ob 的距离增大一倍；②再以速率v 移动c ，使它与Oa 的距离减小一半；③然后，再以速率2v 移动c ，使它回到原处；④最后以速率2v 移动d ，使它也回到原处．设上述四个过程中通过电阻R 的电荷量的大小依次为Q 1、Q 2、Q 3和Q 4，则( )A ．Q 1＝Q 2＝Q 3＝Q 4B ．Q 1＝Q 2＝2Q 3＝2Q 4C ．2Q 1＝2Q 2＝Q 3＝Q 4D ．Q 2≠Q 2＝Q 3≠Q 4【解析】 由Q ＝I ·Δt ＝ΔΦΔtR Δt ＝ΔΦR ＝B ·ΔS R可知，在四种移动情况下变化的面积是相同的，则磁通量变化相同，跟导轨移动的速度无关，跟移动的时间也无关，所以A 选项正确．【答案】 A9．(2011·辽宁盘锦一模)如图所示，边长为L 的正方形导线框质量为m ，由距磁场H 高处自由下落，其下边ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd 刚刚穿出磁场时，速度减为ab 边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为 ( )A ．2mgLB ．2mgL ＋mgHC ．2mgL ＋34mgHD ．2mgL ＋14mgH 【解析】 设ab 刚进入磁场时的速度为v 1，cd 刚穿出磁场时的速度v 2＝v 12① 线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L .由题意得12mv 21＝mgH ② 12mv 21＋mg ·2L ＝12mv 22＋Q ③ 由①②③得Q ＝2mgL ＋34mgH .C 选项正确． 【答案】 C10．(2011·武汉调研)如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x 轴上且长为2L ，高为L .纸面内一边长为L的正方形导框沿x 轴正方向做匀速直线运动穿过磁场区域，在t ＝0时刻恰好位于图中所示的位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流—位移(I —x )关系的是( )【解析】 线框进入磁场的过程中，线框的右边做切割磁感线运动，产生感应电动势，从而在整个回路中产生感应电流，由于线框做匀速直线运动，且切割磁感线的有效长度不断增加，其感应电流的大小不断增加，由右手定则，可判定感应电流的方向是顺时针的；线框全部进入磁场后，线框的左边和右边同时切割磁感线，当x ≤32L 时，回路中的感应电流不断减小，由右手定则可判定感应电流的方向是顺时针；当32L <x <2L 时，回路中的感应电流不断增加，但感应电流的方向是逆时针．线框出磁场的过程，可依照同样方法分析．【答案】 A11．(2010·湖北部分重点中学联考)如图a 所示，在光滑水平面上用恒力F 拉质量为m 的单匝均匀正方形铜钱框，边长为a ，在1位置以速度v 0进入磁感应强度为B 的匀强磁场并开始计时t ＝0，若磁场的宽度为b (b >3a )，在3t 0时刻线框到达2位置速度又为v 0并开始离开匀强磁场．此过程中v －t 图象如图b 所示，则 ( )A ．t ＝0时，线框右侧边MN 的两端电压为Bav 0B ．在t 0时刻线框的速度为v 0－Ft 0mC ．线框完全离开磁场的瞬间位置3的速度一定比t 0时刻线框的速度大D ．线框从1位置进入磁场到完全离开磁场位置3过程中线框中产生的电热为2Fb【解析】 t ＝0时，线框右侧边MN 的两端电压为外电压，为34Bav 0，A 项错误；从t 0时刻至3t 0时刻线框做匀加速运动，加速度为F m ，故在t 0时刻的速度为v 0－2at 0＝v 0－2Ft 0m，B 项错误；因为t ＝0时刻和t ＝3t 0时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同，故在位置3时的速度与t 0时刻的速度相等，C 项错误；线框在位置1和位置3时的速度相等，根据动能定理，外力做的功等于克服安培力做的功，即有Fb ＝Q ，所以线框穿过磁场的整个过程中，产生的电热为2Fb ，D 项正确．【答案】 D12．(2011·浙江杭州质检)超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得的推进动力的新型交通工具．其推进原理可以简化为如图所示的模型：在水平面上相距L 的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B 1和B 2，且B 1＝B 2＝B ，每个磁场的宽度都是L ，相间排列，所有这些磁场都以相同的速度向右匀速运动，这时跨在两导轨间的长为L ，宽为L 的金属框abcd (悬浮在导轨上方)在磁场力作用下也将会向右运动．设金属的总电阻为R ，运动中所受到的阻力恒为F f ，金属框的最大速度为v m ，则磁场向右匀速运动的速度v 可表示为 ( )A ．v ＝(B 2L 2v m －F f R )/(B 2L 2)B ．v ＝(4B 2L 2v m ＋F f R )/(4B 2L 2)C ．v ＝(4B 2L 2v m －F f R )/(4B 2L 2)D ．v ＝(2B 2L 2v m ＋F f R )/(2B 2L 2)【解析】 导体棒ad 和bc 各以相对磁场的速度(v －v m )切割磁感线运动，由右手定则可知回路中产生的电流方向为abcda ，回路中产生的电动势为E ＝2BL (v －v m )，回路中电流为：I ＝2BL (v －v m )/R ，由于左右两边ad 和bc 均受到安培力，则合安培力F 合＝2×BLI ＝4B 2L 2(v －v m )/R ，依题意金属框达到最大速度时受到的阻力与安培力平衡，则F f ＝F 合，解得磁场向右匀速运动的速度v ＝(4B 2L 2v m ＋F f R )/(4B 2L 2)，B 对．【答案】B13．(2011·北京西城区抽样测试)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【解析】 考查电流表的工作原理．由辐向分布的磁场可知，线圈转到任何位置，它的平面都跟磁感线平行，A 正确；通过线圈中的电流在磁场作用下产生的安培力的力矩与螺旋弹簧的扭动力矩平衡时，指针静止，B 正确；当线圈转动到图乙所示的位置时，根据左手定则，b 端受到的安培力方向向下，C 错误；使线圈沿顺时针方向转动，D 正确．【答案】ABD14．(2011·北京海淀区期末)如图所示，光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻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v 0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，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆的电阻均忽略不计，则 ( )A ．整个过程中金属杆所受合外力的冲量大小为2mv 0B ．上滑到最高点的过程中克服安培力与重力所做功之和等于12mv 20 C ．上滑到最高点的过程中电阻R 上产生的焦耳热等于12mv 20－mgh D ．金属杆两次通过斜面上的同一位置时电阻R 的热功率相同【解析】 金属杆从轨道底端滑上斜面到又返回到出发点时，由于电阻R 上产生热量，故返回时速度小于v 0，故整个过程中金属杆所受合外力的冲量大小小于2mv 0，A 错误；上滑到最高点时动能转化为重力势能和电阻R 上产生的焦耳热(即克服安培力所做的功)，BC 正确；金属杆两次通过斜面上同一位置时的速度不同，电路的电流不同，故电阻的热功率不同，D 错误．【答案】 BC二、计算题(本题共包括4小题，共50分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．截面积S ＝0.2m 2，匝数n ＝100匝的线圈A ，处在如图(甲)所示的磁场中，磁感应强度B 随时间按图(乙)所示规律变化，方向垂直线圈平面，规定向外为正方向．电路中R 1＝4Ω，R 2＝6Ω，C ＝30μF，线圈电阻不计．(1)闭合S 稳定后，求通过R 2的电流；(2)闭合S 一段时间后再断开，则断开后通过R 2的电荷量是多少？【解析】 由于线圈A 所在的磁场变化引起穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电动势．当S 闭合后，就有电流通过R 1、R 2.(1)由图知B 随时间按线性变化，变化率ΔB Δt ＝0.2T/s.由法拉第电磁感应定律得E ＝n ΔB Δt S ＝4V.由楞次定律确定电流方向，在0～1s 内，原磁场为负，即向里，大小在减小，故感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，因此由安培定则知线圈中的电流方向为顺时针方向．从电路角度来看，线圈就是电源，其内阻不计，R 1和R 2串联后构成外电路，C 与R 2并联，当电流恒定时，电容器支路中无电流．由闭合电路欧姆定律得流过R 2的电流I ＝ER 1＋R 2＝0.4A ，方向向下．(2)S 闭合后，将对C 充电，充电结束后电容器支路断路，电容器两端的电势差等于R 2两端的电压．因此，其充电量Q ＝CU ＝CR 2R 1＋R 2E ＝7.2×10－5C.S 断开后，电容器通过R 2放电，所以放电量为7.2×10－5C.【答案】 (1)0.4A ，方向向下 (2)7.2×10－5C16．两根光滑的长直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于同一水平面内，导轨间距为l ，电阻不计，M 、M ′处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R ，电容器的电容为C .长度也为l 、阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中．ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab 运动距离为s 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q .求：(1)ab 运动速度v 的大小；(2)电容器所带的电荷量q .【解析】 本题是电磁感应中的电路问题，ab 切割磁感线产生感应电动势为电源．电动势可由E ＝BLv 计算．其中v 为所求，再结合闭合 (或部分)电路欧姆定律、焦耳定律，电容器及运动学知识列方程可解得．(1)设ab 上产生的感应电动势为E ，回路中的电流为I ，ab 运动距离s 所用时间为t ，三个电阻R 与电源串联，总电阻为4R ，则E ＝Blv由闭合电路欧姆定律有I ＝E 4Rt ＝s v由焦耳定律有Q ＝I 2(4R )t由上述方程得v ＝4QR B 2l 2s(2)设电容器两极板间的电势差为U ，则有U ＝IR电容器所带电荷量q ＝CU解得q ＝CQR Bls 【答案】 (1)4QRB 2l 2s (2)CQR Bls17．日本专家研究调查得出了一个惊人的结论，东京高速道路所形成的振动可产生4GW 以上的电力，这一数值相当于供给东京23个区的家庭用电的4成．如图甲所示是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r ＝0.1m 、匝数为n ＝20的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)．在线圈所在位置磁感应强度B 的大小均为0.2T ，线圈的电阻为1. 5Ω，它的引出线接有质量为0.01kg 、电阻为0.5Ω的金属棒MN ，MN 置于倾角为30°的光滑导轨上，导轨宽度为0.25m.外力推动线圈框架的P 端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过MN .当线圈向右的位移x 随时间t 变化的规律如图丙所示时(x 取向右为正)，g ＝10m/s 2.求：(1)若MN 固定不动，流过它的电流大小和方向？(2)若MN 可自由滑动，至少要加多大的匀强磁场B ′才能使MN 保持静止，请在图丁中画出磁感应强度B ′随时间变化的图象．【解析】 (1)由图丙知线圈运动速度：v ＝x t ＝0.8m/s 线圈向右运动时切割磁感线，且各处磁场方向与组成线圈的导线垂直，线圈产生电动势： E ＝nBLv ＝2πrnBv流过MN 电流：I ＝ER 外＋r 内联立以上三式并代入数据得：I ＝2πrnBv R 外＋r 内＝1A 流过MN 的电流方向从M 到N .当线圈向左运动时，电流大小不变，流过MN 的电流方向从N 到M .(2)如图所示MN 受重力、斜面支持力和安培力作用处于静止状态，要使外加磁场B ′最小，即安培力最小，当流过MN 的电流从M 到N 时，由左手定则知磁场方向垂直轨道平面向下．mg sin30°＝B ′ILB ′＝mg sin30°IL＝0.2T 当流过MN 的电流从N 到M 时，要使MN 静止，B ′的方向相反，即垂直轨道平面向上，以此方向为正方向，则磁感应强度B ′随时间变化图象如图所示．【规律总结】 本题涵盖力学中的位移图象、三力平衡，电磁学中的安培力、感应电动势、闭合电路欧姆定律、左手定则等问题．解本类综合题的关键是按照物理现象的因果关系及本质特征将其分解为若干个简单问题，再逐个解决．18．(2011·河南省示范性高中模拟)如图所示，光滑斜面的倾角α＝30°，在斜面上放置一矩形线框abcd ，ab 边的边长l 1＝1m ，bc 边的边长l 2＝0.6m ，线框的质量m ＝1kg ，电阻R ＝0.1Ω，线框与绝缘细线相连，现用F ＝20N 的恒力通过定滑轮向下拉细线并带动线框移动(如图所示)，斜面上ef 线(ef ∥gh )的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T ，如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间做匀速运动，ef 和gh 的距离s＝18.6m ，取g ＝10m/s 2，求：(1)线框进入磁场前的加速度和线框进入磁场时做匀速运动的速度v ；(2)简要分析线框在整个过程中的运动情况并求出ab 边由静止开始到运动到gh 线处所用的时间t ；(3)ab 边运动到gh 线处的速度大小和在线框由静止开始到运动到gh 线的整个过程中产生的焦耳热．【解析】 (1)线框进入磁场前，线框仅受到细线的拉力F ，斜面的支持力和线框重力，设线框进入磁场前的加速度为a ，对线框由牛顿第二定律得F －mg sin α＝ma解得a ＝F －mg sin αm＝15m/s 2 因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动所以线框abcd 受力平衡F ＝mg sin α＋F Aab 边进入磁场切割磁感线，产生的电动势E ＝Bl 1v形成的感应电流I ＝E R ＝Bl 1v R，受到的安培力F A ＝BIl 1 联立上述各式得F ＝mg sin α＋B 2l 21v R，代入数据解得v ＝6m/s (2)线框abcd 进入磁场前，做匀加速直线运动；进磁场的过程中，做匀速直线运动；进入磁场后到运动到gh 线处，也做匀加速直线运动．进磁场前线框的加速度大小为a ＝15m/s 2该阶段运动的时间为t 1＝v a ＝615s ＝0.4s 进磁场的过程中匀速运动的时间为t 2＝l 2v ＝0.66s ＝0.1s 线框完全进入磁场后其受力情况同进入磁场前，所以该阶段的加速度大小仍为a ＝15m/s 2s －l 2＝vt 3＋12at 23 解得：t 3＝1.2s因此ab 边由静止开始运动到gh 线处所用的时间为t ＝t 1＋t 2＋t 3＝1.7s(3)线框的ab 边运动到gh 线处的速度v ′＝v ＋at 3＝6m/s ＋15×1.2m/s ＝24m/s整个运动过程中产生的焦耳热Q ＝F A l 2＝(F －mg sin α)l 2＝9J。

专题四 电路与电磁感应第1讲 恒定电流与交变电流一、单项选择题1．(2016·南京市模拟)如图1所示，面积为S 、匝数为N 、电阻为r 的线圈与阻值为R 的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R 的两端。

线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动。

设线圈转动到图示位置的时刻t ＝0，则( )图1A ．在t ＝0时刻，穿过线圈的磁通量达到最大，流过电阻R 的电流为零，电压表的读数也为零B ．1秒钟内流过电阻R 的电流方向改变ωπ次 C ．经π2ω的时间，通过电阻R 的电量为2πNBS 4（R ＋r ）D ．在电阻R 的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变解析 t ＝0时刻线圈处于中性面Φ最大，e ＝0，i ＝0，但电压表的读数为有效值不为0，A错；T ＝2πω，交流电在1T 内电流方向改变两次，所以1 s 内电流方向改变次数为2×1T ＝ωπ，B 正确；在π2ω＝T 4时间内，通过R 的电量Q ＝ΔΦR ＋r ＝NBS R ＋r，则C 错；电容器有通交流隔直流的特点，在R 两端并联一只电容较大的电容器，相当于总电阻减小，则路端电压减小，电压表测路端电压，所以D 错。

答案 B2．(2016·四川理综，2)如图2所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )图2A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变解析 原、副线圈减去相同的匝数n 后，有n 1′n 2′＝n 1－n n 2－n ，可以得出，n 1n 2-n 1′n 2′＝n （n 2－n 1）n 2（n 2－n ）<0，则说明n 1′n 2′的比值变大，由n 1′n 2′＝U 1U 2′＝I 2′I 1′知，选项C 、D 错误；由n 1n 2＝U 1U 2和n 1′n 2′＝U 1U 2′知，U 2′<U 2，再由P ＝U 2′2R知，灯泡变暗，选项A 错误，B 正确。

[精选]高考物理二轮复习专题训练：电磁感应新人教版-试卷及答案精选文档可编辑修改电磁感应(附参考答案)1.矩形导线框固定在匀强磁场中，如图甲所示。

磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向为垂直纸面向里,磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则 A. 从0到t1时间内，导线框中电流的方向为abcda B. 从O到t1时间内，导线框中电流越来越小C. 从0到t2时间内，导线框中电流的方向始终为adcbaD. 从0到t2时间内，导线框ab边受到的安培力越来越大答案：C解析：由楞次定律，从0到t2时间内，导线框中电流的方向始终为adcba，选项A错误C正确；由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，从O到t1时间内，导线框中电流恒定，选项B错误；由安培力公式，从0到t2时间内，导线框ab边受到的安培力先减小后增大，选项D错误。

2．长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如右图所示。

0?在TT?T2时间内，直导线中电流向上。

则在2时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是（）A．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左 B．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右 C．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右 D．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左 2．答案：BT?T2解析：在时间内，由楞次定律可知，线框中感应电流的方向为顺时针，由左手定则可判断线框受安培力的合力方向向右，选项B正确。

3.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，顶端接阻值为R的电阻。

质量为m、电阻为r的金属棒在距磁场上边界某处静止释放，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示，不计导轨的电阻，重力加速度为g 则A. 金属棒在磁场中运动时，流过电阻R的电流方向为a→bB2L2vB. 金属棒的速度为v时，金属棒所受的安培力大小为R?r mg?R+r?BLC. 金属棒的最大速度为：?mg???BL??R D. 金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R的热功率为答案：BD解析：金属棒在磁场中向下运动时，由楞次定律，流过电阻R的电流方向为b→a，选项A错误；金属棒的速度为v时，金属棒中感应电动势E=BLv，感应电流I=E/(R+r)所受的安培力大小为- 1 - 精选文档可编辑修改2精选文档可编辑修改B2L2vF=BIL=R?r,选项B正确；当安培力F=mg时，金属棒下落速度最大，金属棒的最大速度为mg?R+r?B2L2，选项C错误；金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R和r的热功率为v=?mg??mg?????BLBL????R，选项D正确。

2011高考物理二轮复习交变电流和电磁感应专题训练一．单项选择题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U ab 随时间变化关系的图像是：( )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3．如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a ，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U AB 与线框移动距离x 的关系图象正确的是（ ）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v 0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到控制中心图3 甲A B 乙 图8Bav/3Bav/Bav/3Bav/Bav DC ．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5．如图12所示，一质量为m 的金属杆ab ，以一定的初速度v 0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。