2.5电磁感应的案例分析 (2)

能力训练场能力训练场 1 1 如图 8 6 所示是一火警报警器的部分电路示意图 其中 R3为用半导体热敏材料制成 的传感器 值班室的显示器为电路中的电流表 a b 之间接 报警器 当传感器 R3所在处出现火情时 显示器的电流 I 报 警器两端的电压 U 的变化情况是 A I 变大 U 变大 B I 变大 U 变小 C I 变小 U 变小 D I 变小 U 变大 2 2011 海南卷 如图 4 10 3 所示 E 为内阻不能忽略的电池 R1 R2 R3为定值电阻 S0 S 为开关 V 与 A 分别为电压表与电流表 初始时 S0与 S 均闭合 现将 S 断开 则 A V 的读数变大 A 的读数变小 B V 的读数变大 A 的读数变大 C V 的读数变小 A 的读数变小 D V 的读数变小 A 的读数变大 3 2011 北京理综第 19 题 某同学为验证断电自感现象 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 S1 小灯泡发光 再断开开关 S2 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 灯泡未闪亮的原因是 A 电源的内阻较大 B 小灯泡电阻偏大 C 线圈电阻偏大 D 线圈的自然系数较大 4 2010 江苏物理第 4 题 如图所示的电路中 电源的电 动势为 E 内阻为 r 电感 L 的电阻不计 电阻 R 的阻值大于 灯泡 D 的阻值 在 t 0 时刻闭合开关 S 经过一段时间后 在 t t1时刻断开 S 下列表示 A B 两点间电压 UAB随时间 t 变化的图象中 正确的是 5 双选 2010 海南卷 如图 4 10 5 所示 一理想变压器原副线圈匝数之比为 4 1 原线圈两端接入一正弦交流电源 副线圈电路中 R 为负载电阻 交流电压表和交流电流表都是理想电表 下列结论正确的是 A 若电压表读数为 6 V 则输入电压的最大值为 V 24 2 B 若输入电压不变 副线圈匝数增加到原来的 2 倍 则电流表的读数减小到原来的一半 C 若输入电压不变 负载电阻的阻值增加到原来的 2 倍 则输入功率也增加到原来的 2 倍 D 若保持负载电阻阻值不变 输入电压增加到原来 2 倍 则输出功率增加到原来 4 倍 6 8 6 所示是一火警报警器的部分电路示意图 其中 R3为 用半导体热敏材料制成的传感器 值班室的显示器为电路中 的电流表 a b 之间接报警器 当传感器 R3所在处出现火情 时 显示器的电流 I 报警器两端的电压 U 的变化情况是 A I 变大 U 变大 B I 变大 U 变小 C I 变小 U 变小 D I 变小 U 变大 7 2011 天津卷 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 4 10 4 甲所 示 产生的交变电动势的图象如图 4 10 4 乙所示 则 A t 0 005 s 时线框的磁通量变化率为零 B t 0 01 s 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 311 V D 线框产生的交变电动势频率为 100 Hz 8 如图所示 T 为理想变压器 A1 A2为交流电流表 R1 R2为定值电阻 R3为滑动变阻 器 原线圈两端接恒压交流电源 当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时 A A1读数变大 A2读数变大 B A1读数变大 A2读数变小 C A1读数变小 A2读数变大 D A1读数变小 A2读数变小 9 9 2010 浙江卷 某水电站 用总电阻为 2 5 的输电线输电给 500km 外的用户 其输 出电功率是 3 106kW 现用 500kV 电压输电 则下列说法正确的是 A 输电线上输送的电流大小为 2 105A B 输电线上由电阻造成的损失电压为 15kV C 若改用 5kV 电压输电 则输电线上损失的功率为 9 108kW D 输电线上损失的功率为 DP U2 r U为输电电压 r为输电线的电阻 1010 双选 双选 如图 4 10 7 所示 有一台交流发电机 E 通过理想升压变压器 T1和理想降 压变压器 T2向远处用户供电 输电线的总电阻为 R T1的输入电压和输入功率分别为 U1和 P1 它的输 出电压和输出功率分别为 U2和 P2 T2的输入电压和 输入功率分别为 U3和 P3 它的输出电压和输出功率 分别为 U4和 P4 设 T1的输入电压 U1一定 当用户消 耗的电功率变大时 有 A U2减小 U4变大 B U2不变 U3变小 C P1变小 P2变小 D P2变大 P3变大 11 双选 双选 2011 山东卷 为保证用户电压稳定在 220 V 变电所需适时进行调压 图 4 10 8 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 190 sin50 t V B u2 190 sin100 t V C 为使用户电压稳定在 220 V 应将 P 适当下移 D 为使用户电压稳定在 220 V 应将 P 适当上移 12 2011 江苏物理第 2 题 如图所示 固定的水平长直导线中通有电流 I 矩形线框与导 线在同一竖直平面内 且一边与导线平行 线框由静止释放 在下落过程中 A 穿过线框的磁通量保持不变 B 线框中感应电流方向保持不变 C 线框所受安掊力的合力为零 D 线框的机械能不断增大 13 双选 双选 2011上海物理第20题 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O点 将圆环拉至位置a后无初速释放 在圆环 从a摆向b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 14 2011 广东理综卷第 15 题 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 15 双选 双选 2010 山东理综第 21 题 如图所示 空间存在两个磁场 磁感应强度大小均 为 B 方向相反且垂直纸面 MN PQ 为其边界 OO 为其对称轴 一导线折成边长为 l 的 正方形闭合回路 abcd 回路在纸面内以恒定速度 v0向右移动 当运动到关于 OO 对称的位 置时 A 穿过回路的磁通量为零 B 回路中感应电动势大小为 Blv0 C 回路中感应电流的方向为顺时针方向 D 回路中 ab 边与 cd 边所受安培力方向相同 1616 某同学用粗细均匀的同一种导线制成 9 字形线框 放在有理想边界的匀强磁场旁 磁感应强度为B 如图 7 23 所示 已知磁场的宽度为 2d ab bc cd da ce ef d 导线框 从紧靠磁场的左边界以速度v向x轴的正方向匀速运动 设U0 Bdv 在下图中最能体现be 两点间的电压随坐标x变化关系的图象是 17 一矩形线圈位于一随时间 t 变化的磁场内 磁场方向垂直线圈所在的平面 纸面 向里 如图 10 3 2 甲所示 磁感 应强度 B 随时间 t 的变化规律如图 10 3 2 乙所示 以 I 表示线圈中的感应电流 以图 10 3 2 甲中线圈上箭头所示方向的电流为正 则图 10 3 3 所示的 I t 图中正确的是 18 2011 浙江理综第 23 题 如图甲所示 在水平面上固定有长为 L 2m 宽为 d 1m 的 金属 U 型轨导 在 U 型导轨右侧 l 0 5m 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场 且磁感应 强度随时间变化规律如图乙所示 在 t 0 时刻 质量为 m 0 1kg 的导体棒以 v0 1m s 的初 速度从导轨的左端开始向右运动 导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 0 1 导轨与导体棒 单位长度的电阻均为 0 1 m 不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响 取 g 10m s2 1 通过计算分析 4s 内导体棒的运动情况 2 计算 4s 内回路中电流的大小 并判断电流方向 3 计算 4s 内回路产生的焦耳热 19 2011 全国理综第 23 题 如图 两根足够长的金属导轨 ab cd 竖直放置 导轨间距 离为 L1 电阻不计 在导轨上端并接两个额定功率均为 P 电阻均为 R 的小灯泡 整个系 统置于匀强磁场中 磁感应强度方向与导轨所在平面垂直 现将一质量为 m 电阻可以忽 略的金属棒 MN 从图示位置由静止开始释放 金属棒下落过程中保持水平 且与导轨接触 良好 已知某时刻后两灯泡保持正常发光 重力加速度为 g 求 1 磁感应强度的大小 2 灯泡正常发光时导体棒的运动速率 20 如图所示 在倾角为 的光滑的 斜面上 存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场 方向一个垂直斜面向上 另一个垂直斜面向下 宽度均为 L 一个质量为 m 边长也为 L 的 正方形线框 设电阻为 R 以速度 v 进入磁场时 恰好做匀速直线运动 若当 ab 边到达 gg 与 ff 中间位置时 线框又恰好做匀速运动 则 1 当 ab 边刚越过 ff 时 线框加速度的值为多少 2 求线框开始进入磁场到 ab 边到达 gg 与 ff 中点的过程中产生的热量是多少 21 2011上海物理第32题 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S 1 15m 两导轨间距 L 0 75 m 导轨倾角为30 导轨上端ab接一阻值R 1 5 的电阻 磁感应强度B 0 8T的匀 强磁场垂直轨道平面向上 阻值r 0 5 质量m 0 2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好 从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端 在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr 0 1J 取 g 10m s2 求 1 金属棒在此过程中克服安培力的功W安 2 金属棒下滑速度v 2m s时的加速度a 3 为求金属棒下滑的最大速度 m v 有同学解答 如下 由动能定理 2 1 2 m WWmv 重安 由 此所得结果是否正确 若正确 说明理由并完成 本小题 若不正确 给出正确的解答 参考答案参考答案 题号题号 1 12 23 34 45 56 67 78 89 9 答案答案 C CB BC CB BADADC CB BA AB B 题号题号 10101111121213131414151516161717 答案答案 BDBDBDBDB BADADC CADADA AA A 18 解析 1 导体棒先在无磁场区域做匀减速运动 有 mg ma vt v0 at x v0t 1 2 at2 代入数据解得 t 1s x 0 5m 导体棒没有进入磁场区域 导体棒在 1s 末已停止运 动 以后一直保持静止 离左端位置仍为 x 0 5m 2 前 2s 磁通量不变 回路电动势和电流分别为 E 0 I 0 后 2s 回路产生的电动势为 E t ld B t 0 1V 回路的总长度为 5m 因此回路的总电阻为 R 5 0 5 电流 为 I E R 0 2A 根据楞次定律 在回路中的电流方向是顺时针方向 3 前 2s 电流为零 后 2s 有恒定电流 焦耳热为 Q I2Rt 0 04J 19 解析 1 设小灯泡额定电流为 I0 则有 P I02R 由题意 在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后 小灯泡保持正常发光 流经 MN 的电流为 I 2 I0 此时金属棒 MN 所受的重力和安培力相等 下落的速度达到最大值 有 mg BIL 联立解得 B 2 mgR LP 2 设灯泡正常发光时 导体棒的速率为 v 由电磁感应定律与欧姆定律得 E BLv E I0R 联立解得 v 2P mg 20 解析 此题旨在考查电磁感应与能量之间的关系 线框刚越过 ff 时 两条边都在切 割磁感线 其电路相当于两节相同电池的串联 且这两条边还同时受到安培力的阻碍作用 1 ab 边刚越过 ee 即做匀速直线运动 表明线框此时所受的合力为 0 即 在 ab 边刚越过 ff 时 ab cd 边都切割磁感线产生感应电动势 但线框的运动速度不能 L R BLv Bmg sin 突变 则此时回路中的总感应电动势为 E 2BLv 设此时线框的加速度为 a 则 2BE L R mgsin ma a 4B2L2v Rm gsin 3gsin 方向沿斜面向上 2 设线框再做匀速运动时的速度为 v 则 mgsin 2B2L2v R 2 即 v v 4 从 线框越过 ee 到线框再做匀速运动过程中 设产生的热量为 Q 则由能量守恒定律得 解题回顾 电磁感应过程往往涉及多种能量形式的转化 适时选用能量守恒关系常会使 求解很方便 特别是处理变加速直线运动或曲线运动问题 21 解析 1 下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热 由于 R 3r 因此 QR 3 Qr 0 3J W Q QR Qr 0