电磁感应2.docx

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电磁感应2

2．阻值为10Ω的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上．以下说法中正确的是（）

A．电压的有效值为10V

B．通过电阻的电流有效值为

A

C．电阻消耗电功率为5W

D．电阻每秒种产生的热量为10J

3．水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属

棒ab，开始时ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程（）

A．安培力对ab棒所做的功相等

B．电流所做的功相等

C．产生的总热量相等

D．ab棒的动量改变量相等

4．在变电所，经常要用交流电表去检测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，下列

图中能正确反映其工作原理的是（）

5．如图所示，MN是一根固定的通电直导线，电流方向由N到M，今将一金属框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．当导线中的电流突然增大时，

线框整体受力情况为（）

A．受力沿x轴正向

B．受力沿x轴负向

C．受力沿y轴正向

D．受力沿y轴负向

6．如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行轨道上，平行放置两根质量和电阻都相同

的滑杆ab和cd，组成矩形闭合回路．轨道电阻不计，匀强磁场B垂直穿过整个轨道平面．开始时ab和cd均处于静止状态，现用一个平行轨道的恒力F向右拉ab杆，则下列说法正确的是（）

A．cd杆向左运动

B．cd杆向右运动

C．ab与cd杆均先做变加速运动，后做匀速运动

D．ab与cd杆均先做变加速运动，后做匀加速运动

7．如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为

，则图（a）中L1的功率和图（b）中L1的功率分别为（）

A．P、PB．9P、

C．

、9PD．

、9P

8．如图所示，一根长导线弯成“n”形，通以直流电I，正中间用不计长度的一段绝缘线悬

挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的

是（）

A．金属环C中无感应电流产生

B．金属环C中有沿逆时针方向的感应电流

C．悬挂金属环C的竖直线拉力变大

D．金属环C仍能保持静止状态

9．振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大．这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化．下列说法正确的是（）

A．当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高

B．当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高

C．膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高

D．膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高

10．在图中的（a）、（b）、（c）中除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，（a）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，今给导体棒ab一个向右的初速度v0，导体棒的最终运动状态是（）

A．三种情况下，导体棒ab最终都是匀速运动

B．图（a）、（c）中ab棒最终将以不同的速度做匀速运动；图（b）中ab棒最终静止

C．图（a）、（c）中，ab棒最终将以相同的速度做匀速运动

D．三种情况下，导体棒ab最终均静止

第Ⅱ卷（非选择题，共110分）

二、本题共2小题，共20分，把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答．

11．（12分）

（1）有一个称为“千人震”的趣味物理小实验，实验是用一节电动势为1.5V的新干电池，几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位做这个实验的同学手拉手成一串，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线将它们首、尾两位同学两个空着的手相连，如图所示，在通或断时就会使连成一串的同学都有触电感觉，该实验原理是___________；人有触电感觉时开关是通，还是断的瞬间_________，因为_____________．

（2）在操场上，两同学相距L为10m左右，在东偏北、西偏南11°的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，象甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上．双绞线并联后的电阻R为2Ω，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持f=2Hz．如果同学摇动绳子的最大圆半径h=1m，电流计的最大值I=3mA．

①试估算地磁场的磁感应强度的数量级

_________．数学表达式B=___________．（用R,I,L,f,h等已知量表示）

②将两人的位置改为与刚才方向垂直的两点上，那么电流计的读数_________．

12．（10分）为了测定和描绘“220V40W”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电．调压变压器上一一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220B交流电源的火线与零线之间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0～250V之间连续变化，如图所示，画出的是调压变压器的电路图符号．实验室备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、电键、导线等实验器材．

（1）在图中完成实验电路图．

（2）说明按的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，

电压较高段与电压较低段相比较，哪段误差更大？

为什么？

_________________．

三、本题共6小题，共90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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．

13．（14分）如图甲所示的电路中，D为二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大），

，

，当在AB间加上如图乙所示的交流电压时，求：

（1）在0～1×10－2s时间内通过R1的电流；

（2）1s内电阻R3所消耗的电能．

14．（14分）在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置．如图所示，在轮子的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑（即DIS实验器材）．如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R，实验发现，轮子转过θ角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零．因此，他说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可以测出转轮转速的大小．”请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论作出评价．

15．（14分）如图甲所示是一种自行车上照明用的车头灯，图乙是这种车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮．电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电．

已知自行车车轮半径

cm，摩擦小轮半径

cm，线圈有n=800匝，线圈横截面积S=20cm2，总电阻R1=40Ω,旋转磁极的磁感应强度B=0.010T，车头灯电阻R2=10Ω.当车轮转动的角速度

=8rad/s时，求：

（1）发电机磁极转动的角速度；

（2）车头灯中电流的有效值．

16．（16分）如图所示，平行金属导轨竖直放置，仅在虚线MN下面的空间存在着磁感应强度随高度变化的磁场（在同一水平线上各处磁感应强度相同），磁场方向垂直纸面向里导轨上端跨接一定值电阻R，质量为m的金属棒两端各套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动，导轨和金属棒的电阻不计，将导轨从O处由静止释放，进入磁场后正好做匀减速运动，刚进入磁场时速度为v，到达P处时速度为v/2，O点和P点到MN的距离相等，求：

（1）求金属棒在磁场中所受安培力F1的大小；

（2）若已知磁场上边缘（紧靠MN）的磁感应强度为B0，求P处

磁感应强度BP；

（3）在金属棒运动到P处的过程中，电阻上共产生多少热量？

18．（16分）如图（甲）所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1．0Ω，所围成矩形的面积S=0．040m2，小灯泡的电阻R=9．0Ω，磁场的磁感应强度随按如图（乙）所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为

，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求：

（1）线圈中产生感应电动势的最大值．

（2）小灯泡消耗的电功率．

（3）在磁感强度变化的0~

的时间内，通过小灯泡的电荷量．

答案与解析

2．答案：

BC根据图象可知电压最大值为Um=10V，有效值为

V，电流有效值为

A，电阻消耗的电功率为

W．

3．答案：

CD从能量的角度考虑，导轨光滑时，金属棒的动能全部转化为电能，最终以焦耳热的形式释放出来；导轨粗糙时，金属棒的动能一部分转化为电能，另一部分通过摩擦转化为热能，而安培力做功可以用机械能与电能之间的转化来量度，因此产生的电能不相同，所以A错；电流做功可产生焦耳热，因此可以比较电流做功不同，B错；但两个过程中，机械能都全部转化为热量，所以C对；两个过程中，初速度相同，末速度均为零，因此动量变化量相同，D对．

4．答案：

C电流互感器是用弱电流来检测强电流，因此副线圈匝数要比原线圈匝数多，A、B错；而D中检测器直接与地线、火线相连，与用电器电网并联，不能起到检测作用，只有C是正确的．

5．答案：

A当导线中的电流突然增大时，可判断线框整体向外的磁通量增大，由楞次定律可判断线框中将产生顺时针方向的电流，根据左手定则可判断cd边和ab受到导线的安培力向右，而ad、bc两边整体所受安培力为零，因此，整个线框所受安培力向右，即x轴正向．

6．答案：

BD产生感应电流后，两导体滑杆中的电流相等，受到磁场的作用力大小相等，感应电流的磁场阻碍原磁通量的增大，故两杆同时向右加速运动，因F为恒力，磁场对杆的作用力为变力，随速度的增大而增大，因而开始时两杆做变加速运动（ab加速度减小，cd加速度增大），当两杆具有相同加速度时，它们以共同的加速度运动，故BD正确．

7．答案：

B图（a）中L2的功率为P，则L2上电压为

，原线圈中电压

，L1两段电压与U1相等，则L1所消耗功率

．图（b）中L2、L3功率相同，变压器的输出功率为2P，原线圈电压

，原线圈中电流

，灯L1上消耗功率为

．

8．答案：

BCD电流I增大的过程中，穿过金属环C的磁通量增大，环中出现逆时针的感应电流，可以将环等效成一个正方形线框，利用“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”得出环将受到向下的斥力且无转动，所以悬挂金属环C的竖直拉力变大，环仍能保持静止状态．

9．答案：

BC当铁块靠近磁铁时，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b端

电势比a端电势高，选项B正确；膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，所以选项C正确．

10．答案：

B图a中，ab棒以v0向右运动的过程中，电容器开始充电，充电后ab棒就减速，ab棒上的感应电动势减小，当ab棒上的感应电动势与电容器两端电压相等时，ab棒上无电流，从而做匀速运动；图b中，由于R消耗能量，所以ab棒做减速运动，直至停止；图c中，当ab棒向右运动时，产生的感应电动势与原电动势同向，因此作用在ab棒上的安培力使ab棒做减速运动，速度减为零后，在安培力作用下向左加速运动，向左加速过程中，ab棒产生的感应电动势与原电动势反向，当ab棒产生的感应电动势与原电动势大小相等时，ab棒上无电流，从而向左匀速运动，所以B正确．

11．答案：

（1）镇流器的自感现象；（2分）断开瞬间；（2分）只有在电路刚断开时才能产生很高的自感电动势使人产生触电的感觉．（2分）

（2）10－5（2分）IR/2πLhf（2分）0（2分）

12．答案：

（1）如图．（注意：

电流表外接或内接均可）（4分）

（2）如果电流外接，电压较高段误差较大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造成的误差就越大；如果内接，电压较低段，误差较大，因为电压越低，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差就越大．（4分）

13．解析：

（1）在0～1×10－2s时间内D处于导通状态，

则电路总电阻为

①（2分）

通过R3的电流

②（2分）

由①②式代入数据解得，I=1A（1分）

则通过R1的电流

A（1分）

（2）在1×10－2s～2×10－2s时间内D处于截止状态，

则通过R3的电流

（2分）

代入数据得，

A（2分）

t=1s内R3消耗的电能

（2分）

代入数据解得，E=4．92J．（2分）

14．解析：

该同学的结论是正确的．（2分）

设转轮的角速度、转速分别为ω和n，轮子转过θ角所需时间为⊿t，通过线圈的磁通量的变化量为⊿Φ，线圈中产生的感应电动势的平均值为E．

根据法拉第电磁感应定律有

（3分）

由闭合电路欧姆定律有I=E/R（2分）

又

（2分）

（2分）

联立以上四式得，

（3分）

由此可见，该同学的结论是正确的．

15．解析：

（1）磁极与摩擦小轮之间转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对运动，因此有

，（2分）

rad/s（2分）

（2）摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为

（3分）

代入数据得，

=4.48V（2分）

感应电动势的有效值

V（3分）

通过灯炮的电流有效值

=64mA．（2分）

16．解析：

（1）从O→MN过程中棒做自由落体，

（2分）

从MN→P的过程中做匀减速运动，故F1大小不变，

（4分）

又

（4分）

所以

（2分）

（3）棒从MN→P过程中产生热量

．（4分）

18．解析：

（1）因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中产生交变电流的周期为T=3.14×10－2s．（2分）

所以线圈中感应电动势的最大值为

（2分）

（2）根据欧姆定律，电路中电流的最大值为

（2分）

通过小灯泡电流的有效值为

，（2分）

小灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88W（2分）

（3）在磁感应强度变化的1~1/4周期内，线圈中感应电动势的平均值

（2分）

通过灯泡的平均电流

（2分）

通过灯泡的电荷量

（2分）