2018_2019学年高考物理电磁感应及其应用3.2交变电流章末检测学案新人教版.docx

3.2 交变电流章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分。16题为单项选择题，710题为多项选择题。)1.如图1所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与通电直导线共面。若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将()图1A.逐渐减小 B.逐渐增大C.保持不变 D.不能确定解析由通电直导线磁场分布可知，线框右移磁通量减少，故选项A正确。答案A2.线圈面积为S，匝数为N，线圈的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表和二极管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()图2A.图示位置电流最大B.R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q解析由题图可知，图示位置通过R的电流为零，R两端电压的瞬时值可用图来表示。设电压的有效值为U，在一个周期内有T，解得UNBS，电流的有效值I，在一个周期内，只有半周期的时间有电流通过R，故qN，只有选项C正确。答案C3.如图3所示，两个相同的闭合铝环M、N套在一根光滑的绝缘水平杆上，螺线管的轴线与铝环的圆心在同一直线上，闭合电键S后，向左快速移动滑动变阻器的滑片P，不考虑两环间的相互作用力，则在移动滑片P的过程中()图3A.M、N环向左运动，它们之间的距离增大B.M、N环向左运动，它们之间的距离减小C.M、N环向右运动，它们之间的距离增大D.M、N环向右运动，它们之间的距离减小解析当滑片P向左移动时，线圈电流变小，即对于圆环来说磁通量减小，相当于“来拒去留”中的“去留”，即两圆环被吸引而向右运动，同时两圆环中有同向不等大电流，并且由于N环距离螺线管较近，受到更大的吸引力，向右运动得更快，故二者之间距离变大，选项C正确。答案C4.如图4所示，理想变压器原线圈输入电压uUmsin t，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是()图4A.I1和I2表示电流的瞬时值B.U1和U2表示电压的最大值C.滑片P向下滑动过程中，U2不变，I1变大D.滑片P向下滑动过程中，U2变小，I1变小解析电压表和分别测量变压器原、副线圈的输入、输出电压的有效值，电流表和分别测量原、副线圈电路中电流的有效值，选项A、B错误；滑动变阻器向下滑动时，接入电路的电阻变小，原、副线圈输入、输出电压不变，由欧姆定律I可知，副线圈电路中的电流I2变大，由知原线圈电流I1变大，选项C正确，D错误。答案C5.如图5所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线框开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为()图5A.2mgL B.2mgLmgHC.2mgLmgH D.2mgLmgH解析设线框刚进入磁场时的速度为v1，刚穿出磁场时的速度v2线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L。由题意得mgHmv由能量守恒定律得mvmg2LmvQ由得Q2mgLmgH。选项C正确。答案C6.A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rArB21，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环所在的平面，如图6所示。在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，下列说法正确的是()图6A.两导线环内所产生的感应电动势相等B.A环内所产生的感应电动势大于B环内所产生的感应电动势C.流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为14D.流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为11解析某一时刻穿过A、B两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，设磁场区域的面积为S，则BS，由ES(S为磁场区域面积)，对A、B两导线环，有1，所以选项A正确，B错误；I，R(S1为导线的横截面积)，l2r，所以，选项C、D错误。答案A7.某小型水电站的电能输送示意图如图7所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，降压变压器副线圈两端交变电压u220 sin(100t) V，降压变压器的副线圈与阻值R011 的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，则下列说法正确的是()图7A.通过R0的电流的有效值是20 AB.降压变压器T2原、副线圈的电压之比为41C.升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D.升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率解析降压变压器副线圈两端交变电压的有效值为220 V，负载电阻为11 ，所以通过R0的电流的有效值是20 A，选项A正确；降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，所以降压变压器T2的原、副线圈的电压之比为41，选项B正确；升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上损失的电压，选项C错误；升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上损失的功率，选项D正确。答案ABD8.如图8所示，MN、PQ是间距为L的平行光滑金属导轨，置于磁感应强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻。一根与导轨接触良好、有效阻值为的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，不计导轨电阻，则()图8A.通过电阻R的电流方向为PRMB.a、b两点间的电压为BLvC.a端电势比b端高D.外力F做的功等于电路中产生的焦耳热解析根据楞次定律或右手定则可判断出，通过电阻R的电流方向为MRP，选项A错误；导线ab相当于电源，电源电动势EBLv，内阻r，所以a、b两点间的电压为路端电压，即Uab，选项B错误；在电源内部，电流从ba，所以a端电势比b端高，选项C正确；因为导线ab在水平外力F的作用下做匀速运动，所以安培力与外力F等大反向，安培力做的功与外力F做的功大小相等，又因为电路中产生的焦耳热等于安培力做的功，所以电路中产生的焦耳热也等于外力F做的功，选项D正确。答案CD9.如图9所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是电阻为零的纯电感，且自感系数L很大。C是电容较大且不漏电的电容器，下列判断正确的是()图9A.S闭合时，A灯亮后逐渐熄灭，B灯逐渐变亮B.S闭合时，A灯、B灯同时亮，然后A灯变暗，B灯变得更亮C.S闭合，电路稳定后，S断开时，A灯突然亮一下，然后熄灭，B灯立即熄灭D.S闭合，电路稳定后，S断开时，A灯突然亮一下，然后熄灭，B灯逐渐熄灭解析当S闭合时，通过自感线圈的电流逐渐增大而产生自感电动势，L相当于断路，电容C较大，相当于短路，当电流稳定时，L短路，电容C断路，故A灯先亮后灭，B灯逐渐变亮；当S断开时，灯泡A与自感线圈L组成了闭合回路，灯泡A中的电流先增大后减小至零，故闪亮一下熄灭，电容器与灯泡B组成闭合回路，电容器放电，故灯泡B逐渐熄灭，选项A、D正确。答案AD10.如图10，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中()图10A.流过金属棒的最大电流为B.通过金属棒的电荷量为C.克服安培力所做的功为mghD.金属棒产生的焦耳热为mg(hd)解析金属棒滑下过程中，根据动能定理有mghmv，根据法拉第电磁感应定律有EmBLvm，根据闭合电路欧姆定律有Im，联立得Im，选项A错误；根据q可知，通过金属棒的电荷量为，选项B正确；金属棒运动的全过程根据动能定理得mghWfW安0，所以克服安培力做的功小于mgh，故选项C错误；由Wfmgd，金属棒克服安培力做的功完全转化成电热，由题意可知金属棒与电阻R上产生的焦耳热相同，设金属棒上产生的焦耳热为Q，故2QW安，联立得Qmg(hd)，选项D正确。答案BD二、非选择题(本题包括6小题，共60分。解答题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)11.(6分)在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图11所示。它们是：电流计直流电源带铁芯的线圈A线圈B电键滑动变阻器图11(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)。(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出三种方法。_；_；_。解析(1)使线圈A与电键、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路。(2)只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化，就可以使线圈B中产生感应电流。答案(1)如图所示(2)闭合开关断开开关开关闭合时移动滑动变阻器滑片12.(10分)如图12所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A。在弧形轨道上高为h的地方由静止释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB，则：图12(1)螺线管A将向哪个方向运动？(2)整个过程中电路所消耗的电能为多少？解析(1)磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运动。(2)整个过程中，磁铁减少的重力势能化为A、B的动能和螺线管中的电能，所以有mghMvmvQ电，即Q电mghMvmv。答案(1)向右(2)mghMvmv13.(12分)如图13所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r00.10 ，导轨的端点P、Q用电阻可以忽略的导线相连，两导轨间的距离l0.20 m。有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面。已知磁感应强度B与时间t的关系为Bkt，比例系数k0.020 T/s。一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直。在t0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t6.0 s时金属杆所受的安培力。图13解析以a表示金属杆运动的加速度，在t时刻，金属杆与初始位置的距离Lat2，此时杆的速度vat，这时，杆与导轨构成的回路的面积SLl，回路中的感应电动势ESBlv因Bkt，故k回路的总电阻R2Lr0回路中的感应电流I作用于杆的安培力FBlI解得Ft，代入数据为F1.44103 N。答案1.44103 N14.(10分)如图14所示，理想变压器原线圈中输入电压U13 300 V，副线圈两端电压U2220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U2 V，求：图14(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表的示数I25 A。则电流表的示数I1为多少？(3)在(2)中情况下，当开关S闭合时，电流表A1的示数I1等于多少？解析(1)由变压器电压与匝数的关系可得，则n11 650匝。(2)当开关S断开时，有U1I1U2I2，I1 A(3)当开关S断开时，有R144 。当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R，有R22 ，副线圈中的总电流为I210 A。由U1I1U2I2可知，I1 A。答案(1)1 650匝(2) A(3) A15.(10分)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图15甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。线圈的水平边长L0.1 m，竖直边长H0.3 m，匝数为N1。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B01.0 T，方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0 A 范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g10 m/s2)图15(1)为使“电磁天平”的量程达到0.5 kg，线圈的匝数N1至少为多少？(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2100匝、形状相同的线圈，总电阻R10 ，不接外电流，两臂平衡。如图乙所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d0.1 m。当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率。解析(1)“电磁天平”中的线圈受到安培力FN1B0IL由天平平衡可知：mgN1B0IL代入数据解得N125匝。(2)由法拉第电磁感应定律得：EN2N2Ld由闭合电路欧姆定律得：I线圈受到的安培力FN2B0IL由天平平衡可得：mgNB0代入数据可得0.1 T/s。答案(1)25匝(2)0.1 T/s16.(12分)如图16，两固定的绝缘斜面倾角均为，上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑。求图16(1)作用在金属棒ab上的安