1、重难强化训练(三)(时间：40分钟分值：100分)基础达标练一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面，并与ab边垂直在t0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是()ABCDC由线圈从垂直于中性面开始转动知是余弦式，故A、B错误cd边离开纸面向外运动，由右手定则知感应电流方向为abcda取正值，C正确，D错误2矩形线圈的匝数为50，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所
2、示下列结论正确的是()A在t0.1 s和t0.3 s时，电动势最大B在t0.2 s和t0.4 s时，电流改变方向C电动势的最大值是314 VD在t0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/sD在t0.1 s和t0.3 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故A错误；在t0.2 s和t0.4 s时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感应电动势最大，此时电动势方向不会改变，故电流方向不变，故B错误；根据t图象，BS0.2 Wb，T0.4 s，故电动势的最大值EmNBSNBS500.2 V50 V157 V；故C错误；在t0.4 s时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感应电动势
3、最大，故磁通量变化率最大，根据Emn可知， Wb/s3.14 Wb/s，故D正确3.一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示则Q方Q正等于()A1B.1C12D21D根据焦耳定律知热量与方波中的电流方向的变化无关，故Q方T；而正弦交流电电压的有效值等于峰值的，故Q正TT，所以，D正确4.如图所示电路，电阻R1与电阻R2值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u20sin(100t) V，则加在R2上的电压有
4、效值为()A10 VB20 VC15 V D5 VD由二极管的单向导电性可知，若二极管导通，加在R2上的电压波形为半个周期，最大值为20 V，若二极管截止，R1、R2串联，则R2上的电压半个周期最大值为10 V，由有效值的定义可得加在R2上的电压有效值为5 V，选项D正确5(多选)将电阻R、理想电压表V、开关S和交流电源按照甲所示方式连接，其中R30 ，合上开关S后，交流电源输出的正弦交变电压u随时间t变化的关系如图乙所示则()甲乙A电压表V的示数是36 VBR消耗的电功率是21.6 WC通过R的电流瞬时值表达式为i1.2sin 100t(A)D通过R的电流最大值为1.2 ABC从图乙可以看出
5、，R两端电压的最大值为36 V，所以电压表的示数为UV18 V，故A错误；根据P得：消耗的电功率P W21.6 W，故B正确；根据乙图可知，交流电的周期为0.02 s，则，电流的最大值Im A1.2 A，所以通过R的电流瞬时值表达式为i1.2sin 100t(A)，故C正确，D错误6线圈ABCD的面积是0.03 m2，共100匝，线圈电阻为2 ，外接纯电阻R为8 ，线圈处于如图所示匀强磁场中，磁感应强度为T.自t0时刻起，线圈由中性面开始绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，角速度为 rad/s.下列说法正确的是()At0.05 s时，线圈中的电流方向为ABCDABt0.05 s时，电流表的示
6、数为2.5 ACt0.05 s时，线圈中的电流大小为2.5 ADt0.05s时，穿过线圈的磁通量为 WbC线圈转动的周期T0.6 s，当t0.05 s时，线圈位于前半个周期内，根据楞次定律可知电流的方向为ADCBA，故A错误；线圈转动产生的感应电动势的最大值为EmNBS50 V，感应电动势的有效值E25 V，电流表测量的为有效值，根据闭合电路的欧姆定律可知I2.5 A，故B错误；产生的感应电动势的瞬时值e50sin t V，当t0.05 s时，产生的感应电动势的瞬时值为e50sin 0.05 V25 V，线圈中的电流I2.5 A，故C正确；穿过线圈的磁通量的最大值BS，磁通量随时间的变化关系c
7、os t，当t0.05 s时，穿过线圈的磁通量为 Wb，故D错误二、非选择题(14分)7如图甲所示，矩形线圈匝数N100匝，ab30 cm，ad20 cm，匀强磁场磁感应强度B0.8 T，绕轴OO从图示位置开始匀速转动，角速度100 rad/s，试求：甲乙(1)穿过线圈的磁通量最大值m为多大？线圈转到什么位置时取得此值？(2)线圈产生的感应电动势最大值Em为多大？线圈转到什么位置时取得此值？(3)写出感应电动势e随时间变化的表达式，并在图乙中作出图象解析(1)当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值mBS0.80.30.2 Wb0.048 Wb.(2)线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值Em
8、NBS480 V.(3)表达式eEmcos t480cos(100t)V图象如图所示答案(1)0.048 Wb与磁感线方向垂直时(2)480 V与磁感线方向平行时(3)见解析能力提升练一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a，b所示，则()甲乙A两次t0时刻线圈平面均与磁场方向平行B曲线a、b对应的线圈转速之比为32C曲线a表示的交变电动势频率为50 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10 VB在t0时刻瞬时电动势为零，则磁通量最大线圈平面均与磁场方向垂直，线圈一定处在
9、中性面上，故A错误由图可知，a的周期为4102s；b的周期为6102s，则由转速n可知，转速与周期成反比，故转速之比为32，故B正确曲线a的交变电流的频率fa25 Hz，故C错误曲线a和b对应的线圈转速之比为32，曲线a表示的交变电动势最大值是15 V，根据EmNBSNBS2n得曲线b表示的交变电动势最大值是10 V，而Eb5 V，故D错误2.正弦交变电源的电压是220 V，它跟电阻R11 210 和R2484 、电容器、电压表一起组成的电路如图所示，图中电压表读数为U1，电容器的耐压值为U2，保险丝D的熔断电流是I，则()AU1220 V BU2220 VCU1220 V DI AC电压表读
10、数为电压有效值，即U1220 V，C对，A错；而用电器的耐压值必须不小于交流电的最大值，故U2220 V，B错；保险丝的熔断电流为有效值I A A A，D错3.(多选)如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R，t0时刻线圈平面与纸面重合，则()At时刻线圈中电流的瞬时值表达式为icos tB线圈中电流的有效值为IC线圈中电流的有效值为ID线圈消耗的电功率为PCD回路中感应电动势的最大值EmBS，电流的最大值Im，t0时刻线圈位于中性面，故电流的瞬时值表达式isin t；线圈中电流的有效值I
11、，PI2R，故A、B错误，C、D正确4如图所示，线框匝数为N，面积为S，以角速度绕垂直磁感应强度为B的匀强磁场的轴匀速转动线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表A和二极管D.二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大下列说法正确的是()A图示位置电流最大BR两端电压的有效值UNBSC交流电流表的示数INBSD一个周期内通过R的电荷量qC图示位置，线圈位于中性面位置，线圈产生的感应电动势的瞬时值为零，故回路中电流为零，最小，故A错误；矩形闭合导线框在磁场中转动，产生的交流电的电压最大值为：EmNBS二极管具有单向导电性，一个周期中只有一半时间电路中有电流，根据电流的热效
12、应得：T解得：U，I，电流表的示数为有效值，所以电流表的示数为，故B错误，C正确；一个周期中只有一半时间电路中有电流，由，I，qIt，得到的电荷量为：q2，故D错误二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(13分)如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻一个电阻是R0、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t0时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为vvmaxsin t.不计导轨电阻，求：(1)从t0到t时间内电阻R产生的热量；(2)从t0到t时间内外力F所做的功解析(1)导体棒产生的感应电动势eBLvBLvmaxsin
13、 t是正弦式交变电流，其有效值为E，在tT的时间内，电阻R上产生的热量为QI2RT()2R.(2)从t0到t的时间是周期，在这段时间内对导体棒运用能量守恒定律得W外mvQ，Q是这段时间内电阻R和R0产生的热量，则Q故这段时间内外力F所做的功为W外mv.答案(1)(2)mv6(13分)如图所示，一小型发电机内有N100匝的矩形线圈，线圈面积S0.10 m2，线圈电阻可忽略不计在外力作用下矩形线圈在磁感应强度B0.10 T的匀强磁场中，以恒定的角速度100 rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，发电机线圈两端与R100 的电阻构成闭合回路求：(1)线圈转动时产生的感应电动势的最大值；(2
14、)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90的过程中通过电阻R的电荷量；(3)线圈匀速转动10 s，电流通过电阻R产生的焦耳热解析(1)线圈匀速转动时产生的感应电动势的最大值为EmNBS1000.100.10100 V3.14102 V.(2)设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90所用的时间为t.线圈中的平均感应电动势为通过电阻R的平均电流为在t时间内通过电阻R的电荷量为qt C1.0102 C.(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的是正弦式交变电流，则电阻R两端电压的有效值为UEm电阻R产生的焦耳热为Q t联立解得Q4.93103 J.答案(1)3.14102 V(2)1.0102 C(3)4.93103 J