1、周测九电磁感应交变电流(B卷)(本试卷满分95分)一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分)1.如图所示，在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线，导线中通有自东向西稳定、强度较大的直流电流现用一闭合的检测线圈(线圈中串有灵敏电流计，图中未画出)检测此通电直导线的位置，若不考虑地磁场的影响，在检测线圈位于水平面内，从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距直导线很远处的过程中，俯视检测线圈，其中感应电流的方向是()A先顺时针后逆时针B
2、先逆时针后顺时针C先顺时针后逆时针，然后再顺时针D先逆时针后顺时针，然后再逆时针2.(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()A家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B家庭电路中使用的用电器增多时，L2中的磁通量不变C家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起3.如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其自感系数很大，直流电阻忽略不计下列
3、说法正确的是()AS闭合瞬间，A先亮BS闭合瞬间，A、B同时亮CS断开瞬间，B逐渐熄灭DS断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭4如图甲，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是()5(多选)如图甲所示，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B00.5 T，并且以0.1 T/s的变化率均匀增大，图象如图乙所示，水平放置的导轨不计电阻，不计摩擦阻力，宽度L0.5 m，在导轨上放着一金属棒MN，电阻R00.1 ，并且水平细线通过定滑轮悬吊着质量M0.2
4、kg的重物导轨的定值电阻R0.4 ，与P、Q端点相连组成回路又知PN长d0.8 m在重物被拉起的过程中，下列说法中正确的是(g取10 N/kg)()A电阻R中电流的方向由P到QB电流的大小为0.1 AC从磁感应强度为B0开始计时，经过495 s的时间，金属棒MN恰能将重物拉起D电阻R上产生的热量约为16 J6图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，下列说法正确的是()A图甲表示交流，图乙表示直流B图甲电压的有效值为220 V，图乙电压的有效值小于220 VC图乙电压的瞬时值表达式为u220sin 100t VD图甲电压经过匝数比为101的变压器变压后，频率变为原来的0
5、.1倍7.如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab和cd(匝数都为n1)、ef和gh(匝数都为n2)组成用I1和U1表示输入电流和电压，I2和U2表示输出电流和电压在下列四种接法中，符合关系，的有()b与c相连，以a、d为输入端；f与g相连，以e、h为输出端b与c相连，以a、d为输入端；e与g相连，以f、h为输出端a与c相连，b与d相连作为输入端；f与g相连，以e、h为输出端a与c相连，b与d相连作为输入端；e与g相连，f与h相连作为输出端A B C D8.如图所示为一自耦变压器，保持电阻R和输入电压不变，以下说法正确的是()A滑片P向b方向移动，滑片Q下移，电流表示数减小B滑片P不
6、动，滑片Q上移，电流表示数不变C滑片P向b方向移动，滑片Q不动，电压表示数增大D滑片P不动，滑片Q上移或下移，电压表示数始终不变二、非选择题(本题包括4小题，共47分)9(11分)两根足够长的平行金属导轨间的距离为L，导轨光滑且电阻不计，导轨所在的平面与水平面夹角为.在导轨所在平面内，分布磁感应强度为B、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场把一个质量为m的导体棒ab放在金属导轨上，在外力作用下保持静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，与金属导轨接触的两点间的导体棒电阻为R1.完成下列问题：(1)如图甲，金属导轨的一端接一个内阻为r的直流电源，撤去外力后导体棒仍能静止，求直流电源的电动势；(2)如图
7、乙，金属导轨的一端接一个阻值为R2的定值电阻，撤去外力让导体棒由静止开始下滑，在加速下滑的过程中，当导体棒的速度达到v时，求此时导体棒的加速度；(3)求第(2)问中导体棒所能达到的最大速度10(12分)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)直导体棒在水平外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触设导体棒与导轨之间的
8、动摩擦因数为，导体棒和导轨的电阻均可忽略重力加速度大小为g.求：(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率11(12分)如图甲所示，匀强磁场的磁感应强度B为0.5 T，其方向垂直于倾角为30的斜面向上绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计)，MP和NP长度均为2.5 m，MN连线水平，长为3 m以MN中点O为原点，OP为x轴建立一维坐标系Ox.一根粗细均匀的金属杆CD，长度d为3 m，质量m为1 kg，电阻R为0.3 ，在拉力F的作用下，从MN处以恒定速度v1 m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)g取10 m/s2.(1)求金属杆CD运动过程中
9、产生的感应电动势E及运动到x0.8 m处电势差UCD；(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式，并在图乙中画出Fx关系图象；(3)求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热12(12分)如图所示，MN、PQ是两条水平、平行放置的光滑金属导轨，导轨的右端接理想变压器的原线圈，变压器的副线圈与电阻R20 组成闭合回路，变压器的原副线圈匝数之比n1n2110，导轨宽L5 m质量m2 kg、电阻不计的导体棒ab垂直MN、PQ放在导轨上，在水平外力F作用下，从t0时刻开始在图示的两虚线范围内往复运动，其速度随时间变化的规律是v2sin20t(m/s)垂直轨道平面的匀
10、强磁场的磁感应强度B4 T导轨、导线和线圈电阻均不计求：(1)ab棒中产生的电动势的表达式；ab棒中产生的是什么电流？(2)电阻R上的电热功率P.(3)从t0到t10.025 s的时间内，通过外力F所做的功周测九电磁感应交变电流(B卷)1D如图为地下通电直导线产生的磁场的正视图，当线圈在通电直导线正上方的左侧时由楞次定律知，线圈中感应电流方向为逆时针，同理在右侧也为逆时针，当线圈一部分在左侧一部分在右侧时为顺时针，故D正确2ABD由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线中的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，L2中的磁通量为零，A项正确；当家庭电路中使用的用电器增多时
11、，火线和零线中的电流仍然大小相等，方向相反，L2中的磁通量不变，B项正确；家庭电路发生短路时，火线和零线中的电流同时增大，合磁通量仍然为零，因此开关K不会被电磁铁吸起，C项错误；当地面上的人接触火线发生触电时，火线中的电流突然变大，即L1中的磁场发生变化，导致L2中的磁通量变化，L2中产生感应电流，电磁铁将开关K吸起，D项正确3DS闭合瞬间，线圈相当于断路，二极管两端为反向电压，电路中无电流通过，A、B都不亮，选项A、B错误；开关S断开瞬间，B立刻熄灭，由于自感线圈与A形成回路，二极管正向导通，A闪亮一下，然后逐渐熄灭，故选项C错误，选项D正确4C由线圈cd间的电压图象可知，00.5 s内，0
12、.51.5 s内，cd间的电压分别为不同的恒定值，由法拉第电磁感应定律知，00.5 s内，0.51.5 s内，穿过线圈cd中磁通量的变化率分别为不同的恒定值，在00.5 s内，0.51.5 s内，线圈ab中电流应该是均匀变化的，故选项C可能正确5AC根据楞次定律可知电流方向为MNPQM，故A项正确；电流大小I A0.08 A，故B项错误；要恰好把质量M0.2 kg的重物拉起，则F安TMg2 N，B T50 T，BB0t0.50.1t，解得t495 s，故C项正确；电阻R上产生的热量为QI2Rt(0.08)20.4495 J1.27 J，故D项错误6B由于两图中表示的电压都随时间做周期性变化，因
13、此都为交变电流，故A错误；根据有效值的定义可知，图甲电压的有效值要比图乙大，图甲是正弦式交流电，所以有效值U220 V，图乙电压的有效值小于220 V，故B正确；图乙不是正弦式交流电，所以表达式不是正弦函数，故C错误；交变电流经变压器变压后，频率不发生变化，故D错误7D电压关系，电流关系；副线圈匝数等效为零；电压关系，电流关系；电压关系，电流关系，符合条件8D滑片P向b方向移动，输出电压减小，Q下移时，总电阻的变化不明确，可能减小，也可能增大，故电流的变化无法确定，故A错误；滑片P不动，输出电压不变，滑片Q上移，电阻变化，电流表示数变化，所以B错误；滑片P向b方向移动，输出电压减小，滑片Q不动
14、，电阻不变，电压表示数减小，所以C错误；滑片P不动，自耦变压器输出的电压不变，电压表测的是输出电压，示数不变，所以D正确9解题思路：(1)回路中的电流为I，导体棒受到的安培力为F安BIL，对导体棒受力分析知F安mgsin.联立上面三式解得E.(2)当导体棒速度为v时，产生的感应电动势EBLv，此时电路中电流I，导体棒受到的安培力FBIL.根据牛顿第二定律有mamgsin，解得agsin.(3)当mgsin时，导体棒达到最大速度vm，可得vm.答案：(1)(2)gsin(3)10解题思路：(1)在t时间内，导体棒扫过的面积为St(2r)2r2根据法拉第电磁感应定律，导体棒上感应电动势的大小为E根
15、据右手定则，感应电流的方向是从B端流向A端因此，通过电阻R的感应电流的方向是从C端流向D端由欧姆定律可知，通过电阻R的感应电流的大小I满足I联立式得I(2)在竖直方向有mg2N0式中，由于质量分布均匀，内、外圆导轨对导体棒的支持力大小相等，其值为N.两导轨对运行的导体棒的滑动摩擦力均为fN在t时间内，导体棒在内、外圆导轨上扫过的弧长分别为l1rtl22rt克服摩擦力做的总功为Wff(l1l2)在t时间内，消耗在电阻R上的功为WRI2Rt根据能量守恒定律知，外力在t时间内做的功为WWfWR外力的功率为P由至式得Pmgr.答案：(1)，方向由C向D(2)mgr11解题思路：(1)金属杆CD在匀速运
16、动中产生的感应电动势EBlv(ld)，代入数值得E1.5 V.当x0.8 m时，金属杆在导轨间的电势差为零，设此时杆在导轨外的长度为l外，则l外dd，OP ，得l外1.2 m.由楞次定律判断D点电势高，故CD两端电势差UCDBl外v0.6 V.(2)杆在导轨间的长度l与位置x的关系是ld3x，对应的电阻R1R，电流I，杆受到的安培力F安BIl7.53.75x，根据平衡条件得FF安mgsin，得F12.53.75x(N)(0x2)，画出的Fx图象如图所示(3)外力F所做的功WF等于Fx图线与x轴所围成的图形的面积，即WF2 J17.5 J.而杆的重力势能增加量Epmgsin，故全过程产生的焦耳热
17、QWFEp7.5 J.答案：(1)E1.5 VUCD0.6 V(2)F12.53.75x(N)(0x2)，图象见解析(3)Q7.5 J12解题思路：(1)ab棒中产生的电动势的表达式为EBLv40sin20t(V)故ab棒中产生的是正弦交变电流(2)设原线圈上电压的有效值为U1，则U120 V设副线圈上电压的有效值为U2，则解得U2200 V电阻R上的电热功率P4103 W(3)由以上分析可知，该正弦交流电的周期T0.1 s从t0到t10.025 s，经历了四分之一个周期设在这段时间内电阻R上产生的热量为Q，则Q100 J在t10.025 s时刻，ab棒的速度为v，则v2sin20t12 m/s由能量守恒定律可得这段时间内外力F做的功WQmv2104 J答案：(1)E40sin20t(V)，正弦交流电(2)4103 W(3)104 J