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2011年高考真题解析物理分项版13电磁感应和交变电流.doc

上传人:高**** 文档编号:103496 上传时间:2024-05-25 格式:DOC 页数:10 大小:764KB
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资源描述

1、1(福建)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n2=51,电阻R=20 ,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源,输入电压u随时间t的变化关系如图所示。现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。下列说法正确的是A.输入电压u的表达式u=20sin(50)V B.只断开S1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0.8W2(福建) 如图,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角(090),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。金属棒由静止开始沿导轨下滑

2、,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,棒接入电路的电阻为R,当流过棒某一横截面的电量为q时,金属棒的速度大小为,则金属棒在这一过程中A. ab运动的平均速度大小为 B.平行导轨的位移大小为C.产生的焦耳热为D.受到的最大安培力大小为答案:B解析:此题考查电磁感应、安培力、焦耳定律、平均速度等知识点。由于金属棒ab下滑做加速度越来越小的加速运动,ab运动的平均速度大小一定大于,选项A错误;由q=,平行导轨的位移大小为x=,选项B正确;产生的焦耳热为Q=I2Rt=qIR,由于I随时间逐渐增大,选项C错误;当金属棒的速度大小为v时,金属棒中感应电流I=BLv/R最大,受到的安培力最大,大小为F=BIL

3、=,选项D错误。abdcI1I23.(全国)如图,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1I2,a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在的平面垂直。磁感应强度可能为零的点是Aa点 Bb点 Cc点 Dd点【答案】C【解析】由安培定则和平行四边形定则知某点磁感应强度为零,则两电流在该处的磁感应强度等大反向,由安培定则和平行四边形定则知b,d两点合磁感应强度一定不为零,排除B,D,在a、c两点的磁感应强度方向相反,又I1I2排除A,故选C450OL4.(安徽)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应

4、强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为A B C D答案:D解析:交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的,线框转动周期为T,而线框转动一周只有T/4的时间内有感应电流,则有,所以。D正确。5(北京)某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯

5、泡末闪亮的原因是A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大 D线圈的自感系数较大 6.(广东)图7(a)左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55,、为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图7(b)所示的正弦交变电压,电压表的示数为110V,下列表述正确的是A、电流表的示数为2A B、原、副线圈匝数比为1:2C、电压表的示数为电压的有效值 D、原线圈中交变电压的频率为100Hz图7AVR0.010.020.03t/su/VO(a) (b)答案:AC解析:交流电压表和交流电流表的示数都是有效值,电流表的示数,A、C正确。由图7(b)可知原线圈电压有效值为220V,周期0.02S,则可

6、得原、副线圈匝数比为2:1,交变电压的频率为50Hz,B、D错误。7.(广东)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答案:C解析:由法拉第电磁感应定律,选项A错误。穿过线圈的磁通量越大,并不代表穿过线圈的磁通量变化率大,选项B错误,C正确。由楞次定律感应电流的磁场总是阻碍产生感应电流的磁通量的变化,感应电流的磁场方向与原磁场方向有时相同,有时相反。选项

7、D错误。8(江苏)如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计。匀强磁场与导轨平面垂直。阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触。t=0时,将开关S由1掷到2。q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。下列图象正确的是【答案】D【解析】本题考查含电容器电路及电磁感应。开关打到1时,电容器充电,打到2位置,通过右侧回路放电,随着电容器放电,电容器极板电荷量减少,两极间电压减小,电路电流减小,安培力减小,加速度减小,最终电流减为零,此时导体棒做匀速运动,导体棒两端因切割磁感线产生电动势,电容器两极板间电压不为零,极板上仍有电荷,综上,项正确。9(山东

8、)为保证用户电压稳定在220V,变电所需适时进行调压,图甲为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变,当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是 ( )A、u2=190sin(50t)VB、u2=190sin(100t)V C、为使用户电压稳定在220V,应将P适当下移D、为使用户电压稳定在220V,应将P适当上移答案:BD解析:由于用户电压u2随时间t变化的曲线周期为0.02s,所以u2=190sin(100t)V,选项B正确A错误;为使用户电压稳定在220V,应减小变压器原线圈匝数,应将P适当上移,选项C错误D正确。10(山东)如

9、图甲所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒、d,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度处。磁场宽为3,方向与导轨平面垂直。先由静止释放,刚进入磁场即匀速运动,此时再由静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触。用表示的加速度,表示d的动能,、分别表示 、相对释放点的位移。图乙中正确的是答案:BD解析:由于c刚进入磁场即匀速运动,此时再由静止释放d,d进入磁场时c相对释放点的位移为3h,d进入磁场后cd二者都做匀速运动,二者与导轨组成的回路磁通量不变,感应电流为零,两导体棒均做加速度为g的加速运动,图乙中A错误B正确;c出磁场时d下落2h,c出磁场后导体棒d切割磁

10、感线产生感应电动势和感应电流,受到安培力作用做减速运动,动能减小,d出磁场后动能随下落高度的增加而增大,所以图乙中正确表示d的动能的是D。11(上海)如图,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于点,将圆环拉至位置后无初速释放,在圆环从摆向的过程中(A)感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 (B)感应电流方向一直是逆时针(C)安培力方向始终与速度方向相反 (D)安培力方向始终沿水平方向 【解析】AD【解析】圆环从位置后无初速释放,在到达磁场分界线之前,穿过圆环向里的磁感线条数在增加,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针,圆环经过磁场分界线之时,穿过

11、圆环向里的磁感线条数在减少,根据楞次定律,感应电流方向为顺时针,圆环经过磁场分界线之后,穿过圆环向外的磁感线条数在减少,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针,A正确因为磁场在竖直方向分布均匀,圆环受到的竖直方向的安培力抵消,所以D正确12(上海)如图,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a(A)顺时针加速旋转 (B)顺时针减速旋转 (C)逆时针加速旋转 (D)逆时针减速旋转【答案】B. 【解析】圆环b具有收缩趋势,说明穿过b环的磁通量在增强,根据阻碍变化可知圆环a减速旋转,逐渐减弱的磁场使得b

12、环产生了顺时针方向电流,根据楞次定律可知引起b环的感应电流的磁场方向向里,根据安培定则判断出a环顺时针方向旋转.所以B选项正确.13(浙江)如图所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈,上线圈两端u=51sin314tV的交流电源相连,将下线圈两端接交流电压表,则交流电压表的读数可能是A. 2.0V B. 9.0V C. 12.7V D. 144.0V【答案】A【解析】交流电源电压的有效值,如果看成理想的来处理有:、,解得,故交流电压表的读数应该小于,所以答案为A。14(新课标)如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为1:2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V

13、,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关,灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则( )解析:由可知,U= U1 =110V,由P = U2I2=UI得I=0.2A,A正确答案:A15(天津)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图1所示,产生的交变电动势的图象如图2所示,则 At =0.005s时线框的磁通量变化率为零Bt =0.01s时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为311VD线框产生的交变电动势的频率为100Hz【解析】交变电流知识的考查。由图2可知,该交变电动势瞬时值的表达式为。当t=0.005s时,瞬时

14、值e=311V,此时磁通量变化率最大,A错;同理当t=0.01s时,e=0V,此时线框处于中性面位置,磁通量最大,磁通量的变化率为零,B正确;对于正弦交变电流其有效值为Emax/,题给电动势的有效值为220V,C错;交变电流的频率为f=1/T=/2=50Hz,D错。【答案】B16(四川)如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60时的感应电流为1A。那么A.线圈消耗的电功率为4WB.线圈中感应电流的有效值为2AC.任意时刻线圈中的感应电动势为e = 4cosD. 任意时刻穿过线圈的磁通量为=sin

15、答案:AC 解析:从图示位置开始计时时,电动势瞬时值满足,由题意知道,转过60时的电动势为2v,所以电动势最大值为4V,C选项正确;电流最大值为2A,所以有效值为A,B错误;P=I2R=4W,A选项正确;知道,所以任意时刻的磁通量=sin17(江苏)(15分)题13-1图为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头。原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如题13-2图所示。若只在ce间接一只Rce=400 的电阻,或只在de间接一只Rde=225 的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W。 (1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式; (2)求只在ce间接400的电

16、阻时,原线圈中的电流I1; (3)求ce和de 间线圈的匝数比。【答案】(1)V;(2)0.28 A(或A);(3)【解析】(1)由题13 2图知 电压瞬时值 (V) (2)电压有效值 理想变压器 P1=P2原线圈中的电流解得 (3)设ab间匝数为n1解得代入数据得18.(海南)如图,EOF和为空间一匀强磁场的边界,其中EO,FO,且EOOF;为EOF的角平分析,间的距离为l;磁场方向垂直于纸面向里。一边长为l的正方形导线框沿方向匀速通过磁场,t=0时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与实践t的关系图线可能正确的是答案:A解析:设正方形导线框为ABCD,以

17、图示位置为零位置:AB边从零位置开始运动到O的过程中,只有AB边的一部分切割了磁感线,切割的有效长度从零增加到l,感应电动势变大,由右手定则可以判断,感应电流方向为逆时针(即与题目规定的正方向相同),因此排除了C、D;AB边从O位置开始继续运动到A、B两点与OE、OF边接触的过程中,只有AB边切割了磁感线,切割的有效长度等于l,感应电动势不变,感应电流方向还是逆时针(即与题目规定的正方向相同);AB边从上述位置继续运动到O点的过程中, AB边和CD变都部分切割了磁感线,AB边切割的有效长度从l减小到0,而CD边切割的有效长度从0增加到l,两条边产生的感应电动势相反,相互抵消,电动势先减少到0后反向增加,所以感应电流方向先逆时针减小到0,再从0开始顺时针增加。由此判断应该选择答案A。19.(海南)如图,理想变压器原线圈与一10V的交流电源相连,副线圈并联两个小灯泡a和b,小灯泡a的额定功率为0.3W,正常发光时电阻为30,已知两灯泡均正常发光,流过原线圈的电流为0.09A,可计算出原、副线圈的匝数比为_,流过灯泡b的电流为_A。答案:10:3 0.2解析:副线圈两端电压U2等于小灯泡a两端电压Ua,由得,Ua=3V,则原、副线圈的匝数比;流过灯泡a的电流Ia= Ua/ Ra=0.1A又,得I2=0.3A。流过灯泡b的电流Ib= I2- Ia=0.3A-0.1A=0.2A

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