高三物理一轮复习 第9章 电磁感应 交变电流章末检测

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺第9章 电磁感应 交变电流(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共13小题，每小题5分，共65分每小题列出的四个备选项中至少有一个符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)图11如图1所示，通电直导线下边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将()A逐渐增大B逐渐减小C保持不变D不能确定B当矩形线框在线框与直导线决定的平面内逐渐远离通电直导线时，由于离开导线越远，磁场越弱，而线框的面积不变，则穿过线框的磁通量将减小，所以B正确2如图2所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路两个同学迅速摇动AB这段“绳”假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的A点，乙同学站在东边，手握导线的B点下列说法正确的是()图2A当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最小B当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大C当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向BD在摇“绳”过程中，“绳”中电流总是从A流向B【答案】AC3(2016余姚市联考)如图3所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是()图3AA、B两点在同一水平线上BA点高于B点CA点低于B点D铜环最终将做等幅摆动BD铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以A点高于B点铜环的摆角会越来越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动4.如图4所示，半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形，当磁感应强度以均匀变化时，线圈中产生的感应电动势大小为() 图4【导学号：81370355】Ar2BL2Cnr2DnL2D磁场的有效面积SL2，根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势大小EnnL2，选项D正确5如图5所示，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形则该磁场()图5A逐渐增强，方向向外B逐渐增强，方向向里C逐渐减弱，方向向外D逐渐减弱，方向向里CD回路变为圆形，面积增大，说明闭合回路的磁通量减少，所以磁场逐渐减弱，而磁场方向可能向外，也可能向里，故选项C、D正确6如图6所示，a、b是平行的金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面，c、d是分别串有电压表和电流表的金属棒，它们与导轨接触良好，当c、d以相同的速度向右运动时，下列说法正确的是()图6A两表均无读数B两表均有读数C电流表有读数，电压表无读数D电流表无读数，电压表有读数A当c、d以相同的速度向右运动时，穿过回路的磁通量没变，故无感应电流产生，所以电流表和电压表中的电流均为零7一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图7甲所示，则下列说法中正确的是()图7At0时刻线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻的变化率达到最大Ct0.02 s时刻感应电动势达到最大D该线圈相应的感应电动势图象如图7乙所示B由t图知，在t0时，最大，即线圈处于中性面位置，此时e0，故A、D两项错误；由图知T0.04 s，在t0.01 s时，0，最大，e最大，则B项正确；在t0.02 s时，最大，0，e0，则C项错误8(2017嵊州选考模拟)如图8所示，匀强磁场的磁感应强度BT.单匝矩形线圈面积S1 m2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO匀速转动线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相连，为交流电流表调整副线圈的滑动触头P，当变压器原、副线圈匝数比为12时，副线圈电路中标有“36 V36 W”的灯泡正常发光以下判断正确的是() 图8【导学号：81370356】A电流表的示数为1 AB矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC从矩形线圈转到中性面开始计时，线圈电动势随时间的变化规律e18sin 90t(V)D若矩形线圈转速减小，为使灯泡仍能正常发光，应将P适当上移C灯泡正常发光，故副线圈两端电压为36 V且副线圈中的电流为1 A，又因为原、副线圈匝数比为12，故原线圈两端电压为18 V且线圈中电流为2 A，即电流表示数为2 A，矩形线圈产生的电动势的有效值为18 V，A、B项错误；因矩形线圈产生的交流电为正弦交流电，故交流电的最大值为Em18V，由EmNBS，解得90，故若从中性面开始计时，线圈电动势随时间的变化规律为e18sin 90t(V)，C项正确；若矩形线圈转速减小，原、副线圈两端的电压都将减小，为增大副线圈两端电压，应使副线圈匝数增加，即应将P下移，D项错误9一个闭合的正方形金属线框放入如图9所示的匀强磁场中，图中虚线表示磁场的边界，在外力作用下线框从磁场中以速度v匀速穿出关于线框从磁场边界穿出过程，下列说法中正确的是()图9A线框的运动速度越大，通过导线横截面的电荷量越多B磁感应强度越大，拉力的功率越大C线框的电阻越大，导线中产生的热量越多D线框的边长与拉力做功的多少无关B由qt知，不管线框的速度如何，磁通量的变化量相同，则通过导线横截面的电荷量相同，故A错误根据能量守恒知， 匀速运动时WFW安0，QW安BILL，I，则拉力做功WF，知磁感应强度B越大，拉力做功越多，拉力做功的多少与线框的宽度L有关，线框的电阻R越大，拉力做功越少，故B正确，C、D错误10如图10甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直规定磁场的正方向垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示则下列it图象中可能正确的是()图10CD由题图乙可知，01 s内，线圈中磁通量的变化率相同，故01 s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针；同理可知，12 s内电路中的电流为顺时针，23 s内，电路中的电流为顺时针，34 s内，电路中的电流为逆时针，由E可知，电路中电流大小恒定不变，故C、D正确11在如图11所示的电路中，A1和A2是两个完全相同的灯泡，线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计下列说法中正确的是()图11A合上开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭C断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭D断开开关S时，流过A2的电流方向向右【答案】AB12(2016丽水选考模拟)如图12所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小BT的水平匀强磁场中，线框面积S0.5 m2，线框电阻不计线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，下列说法正确的是() 【导学号：81370357】图12A中性面位置穿过线框的磁通量为零B线框中产生交变电压的有效值为500 VC变压器原、副线圈匝数之比为2511D允许变压器输出的最大功率为5 000 WCD由题图可知，中性面为线圈和磁场垂直，此时线框的磁通量最大，所以A错误；矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为：EmnBS500.5200 V500V，所以交流电的有效值为500 V，所以B错误；由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为，所以C正确；由于熔断器允许通过的最大电流为10 A，所以允许变压器输出的最大功率为：PUI50010 W5 000 W，所以D正确13如图13所示，光滑斜面PMNQ的倾角为，斜面上放置一矩形导体线框abcd，其中ab边长为L1，bc边长为L2，线框质量为m、电阻为R，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于斜面向上，ef为磁场的边界，且efMN.线框在恒力F作用下从静止开始运动，其ab边始终保持与底边MN平行，恒力F沿斜面向上且与斜面平行已知线框刚进入磁场时做匀速运动，则下列判断正确的是()图13A线框进入磁场前的加速度为B线框刚进入磁场时的速度为C线框进入磁场时有abcda方向的感应电流D线框进入磁场的过程中产生的热量为(Fmgsin )L1ABC在线框进入磁场前，由牛顿第二定律可得Fmgsin maa，A对设线框刚进入磁场时速度大小为v，线框匀速运动受力平衡，FF安mgsin ，其中F安BIL1BL1，代入解得：v，B对由右手定则可得线框刚进入磁场时感应电流方向为abcda，C对由功能关系可得线框在进入磁场的过程中产生的热量大小等于克服安培力做的功，QF安L2(Fmgsin )L2，D错二、非选择题(本题共4小题，共35分)14(8分)在探究电磁感应现象的实验中：(1)已测得电流表指针向右偏时，电流是由正接线柱流入由于某种原因，螺线管线圈绕线标识已没有了，通过实验查找绕线方向如图14甲所示，当磁铁N极插入线圈时，电流表指针向左偏，如图乙所示线圈的绕线方向是_图(填“左”或“右”)乙图14(2)若将条形磁铁S极放在下端，从螺线管中拔出，这时电流表的指针应向_偏(填“左”或“右”)(3)如图15所示，在用可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列说法正确的是_(填字母)图15A用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈B测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表C原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，副线圈电压大于原线圈电压D为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响【解析】(1)当磁铁N极插入螺线管时，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加，螺线管上端应为N极，下端为S极，又电流表指针向左偏，可知电流方向是由电流表正接线柱流出至螺线管上端接线柱，由安培定则可判断螺线管的绕线方向如左图所示(2)若将条形磁铁S极放在下端，从螺线管中拔出时，感应电流磁场方向为阻碍磁通量的减少，螺线管上端应为N极，下端为S极，由螺线管的绕线方向可以判定电流是从电流表的负接线柱流入，故指针向左偏(3)可拆变压器原、副线圈上分别接0以及对应的数字就代表了它们各自匝数，可以比较方便的调节，故A正确；变压器要正常工作，需要使用交流电，而直流电压表是无法测交流电压，故B错误；原线圈接0、8说明匝数为8，副线圈接0、4说明匝数为4，原、副线圈电压比等于线圈的匝数比，即21，故C错误；实验要探究电压与匝数的关系，如果要研究对副线圈的影响，通过控制原线圈的各个量保持不变，只能够改变副线圈的匝数，来观察副线圈电压的变化，故D正确【答案】(1)左(2)左(3)AD15(8分)如图16所示，用图中所示的器材进行研究电磁感应现象A是直径较小的线圈，B是直径较大的线圈，学生电源能输出交流电和直流电图16(1)将A线圈放在B线圈中，若想检验在开关S闭合的瞬间，线圈B中是否有电流产生，则图中的电路需要进一步连线，请你补充完整(2)在(1)中将线连接好之后，检查无误闭合开关S的瞬间，灵敏电流计G的指针_(填“发生偏转”或者“不发生偏转”)；闭合开关S经过一段时间之后，灵敏电流计G的指针_(填“发生偏转”或者“不发生偏转”)；改变滑动变阻器的触头P的位置，第次缓慢移动，第次快速移动，观察灵敏电流计G的示数可得到的结论是：第次的示数_(填“大于”“小于”或“等于”)第次的示数；将铁芯插入A线圈中，保持其他不变，断开开关的瞬间，灵敏电流计G的示数与线圈A中没有铁芯断开开关时比较，示数_(填“变大”“变小”或“相同”)(3)在实验中某实验小组误将电路中的电源接在交流电上，闭合开关，电路稳定之后，该小组观察灵敏电流计G，看到的现象是_. 【导学号：81370358】【解析】在(1)中将线连接好之后，检查无误闭合开关S的瞬间，导致B线圈中的磁通量发生变化，产生感应电流，所以灵敏电流计G的指针发生偏转；当闭合开关S经过一段时间之后，回路中磁通量不再发生变化，则回路中没有感应电流，所以灵敏电流计G的指针不发生偏转；改变滑动变阻器的触头P的位置且快慢不同，则回路产生的感应电动势不同，所以产生的感应电流不同，快速移动产生的感应电动势大，所以电流大，指针偏转的程度大；将铁芯插入A线圈中，产生的感应电动势大，所以电流大，指针偏转的程度大；如果将电路中的电源接在交流电上，闭合开关之后由于交变电流的大小和方向随着时间发生变化，所以线圈B中不停的产生感应电流，灵敏电流计的指针不停的来回运动【答案】(1)如图所示：(2)发生偏转不发生偏转小于变大(3)灵敏电流计G的指针不停的来回运动16(9分)(2017嵊州选考模拟)如图17所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，在磁场中有一边长为L的正方形导线框，ab边质量为m，其余边质量不计，cd边有固定的水平轴，导线框可以绕其转动，现将导线框拉至水平位置由静止释放，不计摩擦和空气阻力，金属框经过时间t运动到竖直位置，此时ab边的速度为v，求：图17(1)此过程中线框产生的平均感应电动势的大小；(2)线框运动到竖直位置时线框感应电动势的大小；(3)此过程中线框中产生的热量【解析】(1)1BSBL2，转到竖直位置20，21BL2，根据法拉第电磁感应定律有E，平均感应电动势的大小为E.(2)转到竖直位置时，bc、ad两边不切割磁感线，ab边垂直切割磁感线，EBLv，此时求的是瞬时感应电动势(3)由能量转化与守恒定律，线框的重力势能转化为ab的动能和电路中的电能(即转化为热能的部分)由mgLmv2Q，得QmgLmv2.【答案】(1)(2)BLv(3)mgLmv217(10分)(2017兰溪联考)如图18甲所示，光滑斜面的倾角30，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长L11 m，bc边的边长L20.4 m，线框的质量m1 kg，电阻R0.2 ，斜面上ef线(efgh)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示，ef线和gh线的距离s6.9 m，t0 时线框在平行于斜面向上的恒力F10 N的作用下从静止开始运动，线框进入磁场的过程中始终做匀速直线运