电磁感应定律及变压器的规律

1、第8题 电磁感应定律及变压器的规律(限时：45分钟)1 (多选)如图1，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述准确的是 ( )图1A线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流C线圈a有缩小的趋势答案 CD解析 若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，螺线管b中的电流增大，根据楞次定律，线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流，穿过线圈a的磁通量变大，线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将变大，选项C、D准确2 (多选)水平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、c

2、d，两棒用绝缘拉直的细线系住t0时刻的匀强磁场的方向如图2甲所示，磁感应强度B随时间t的变化图线如图乙所示，不计ab、cd间电流的相互作用，则( )图2A在0t2时间内回路中的电流先顺时针后逆时针B在0t2时间内回路中的电流大小先减小后增大C在0t2时间内回路中的电流大小不变D在0t1时间内细线的张力逐渐减小答案 CD解析 0t2时间内，磁场先向里减小，再向外增大，由楞次定律可知，电流一直为顺时针方向，A错误；由ESkS可知，产生的感应电动势、感应电流大小不变，B错误，C准确；导体棒受到的安培力FBIl,0t1时间内电流恒定而磁场减小，则安培力减小，细线的张力逐渐减小，D准确3 (单选)如图3

3、所示，B是一个螺线管，C是与螺线管相连接的金属线圈，在B的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环A，A的环面水平且与螺线管的横截面平行若仅在金属线圈C所处的空间加上与C环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内金属环A的面积有缩小的趋势，则金属线圈C处所加磁场的磁感应强度随时间变化的Bt图象可能是( )图3答案 D解析 金属环A的面积有缩小的趋势，说明B产生的磁场在增强，即B中的电流在增大，C中产生的感应电动势在增大，故D准确4 (单选)如图4所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内(长度充足大)，该区域的上下边界MN、PS是水平的有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边

4、界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动，(以此时开始计时)以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能准确的是( )图4答案 D解析 线圈进入磁场时做匀速直线运动，在磁场中做加速运动，离开磁场时做加速度逐渐减小的减速运动故D准确5 (单选)如图5甲所示，一个圆形线圈的匝数n100，线圈面积S200 cm2，线圈的电阻r1 ，线圈外接一个阻值R4 的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示下列说法中准确的

5、是 ( )图5A线圈中的感应电流方向为顺时针方向B电阻R两端的电压随时间均匀增大C线圈电阻r消耗的功率为4104 WD前4 s内通过R的电荷量为4104 C答案 C解析 由楞次定律可知，线圈中的感应电流方向为逆时针方向，选项A错误；由法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势为E0.1 V，电阻R两端的电压不随时间变化，选项B错误；回路中电流I0.02 A，线圈电阻r消耗的功率为PI2r4104 W，选项C准确；前4 s内通过R的电荷量为qIt0.08 C，选项D错误6 (单选)图6甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为101.变压器的原线圈接图乙所示的正弦交流电，两

6、个阻值为11 的定值电阻串联接在副线圈两端电压表均为理想电表则( )甲乙图6A通过定值电阻的交流电频率为0.5 HzB当t1102 s时，电压表V1示数为零C当t1.5102 s时，电压表V2示数为11 VD原线圈的输入功率为44 W答案 C解析 由题图乙知T0.02 s，所以f50 Hz，变压器不改变电流的频率，所以通过定值电阻的交流电频率为50 Hz，A错误；电压表测量电压的有效值，所以U1220 V，B错误；由变压器中的变压原理得副线圈两端的电压U2U1220 V22 V，电压表V2的示数为UU211 V，C准确；变压器输入功率取决于输出功率，所以P输入P输出W22 W，故D错误7 (多

7、选)如图7甲所示为一发电机原理图，产生的交变电流接理想变压器的原线圈，原、副线圈匝数比为221，副线圈输出的电动势e随时间t变化的规律如图乙所示，发电机线圈电阻忽略不计，则( )图7A在t0.01 s时刻，穿过发电机线圈的磁通量为最大B发电机线圈中瞬时电动势的表达式为e132sin 50t VC若仅使发电机线圈的转速增大一倍，则变压器副线圈输出电压的频率增大一倍，而电压最大值不变D若仅使发电机线圈的转速增大一倍，则变压器副线圈输出电压的频率和最大值都增大一倍答案 AD解析 根据图乙可知，在t0.01 s时刻，发电机线圈产生的感应电动势的瞬时值为零，穿过线圈的磁通量的改变率为零，磁通量最大，选项

8、A准确；根据变压器原理可知，原、副线圈中电流的周期、频率相同，由图乙知，周期T0.02 s，角速度100 rad/s，所以副线圈输出的电动势e6sin 100t V，原线圈输入的瞬时电动势e132sin 100t V，选项B错误；若仅使发电机线圈的转速n增大一倍，根据关系式fn、2n以及EmNBS可知，变压器原线圈输入电压(或副线圈输出电压)的频率和最大值都增大一倍，所以选项C错误，D准确8 (单选)图8甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为41，原线圈接图乙所示的正弦交流电图中RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表则下列说法准确的是 ( )图8A图乙

9、所示电压的瞬时值表达式为u51sin 50t (V)B变压器原、副线圈中的电流之比为14C变压器输入、输出功率之比为14DRT处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大答案 B解析 题图乙所示电压的瞬时值表达式为u51sin 100t (V)，故A选项错误；根据理想变压器的原理可知，原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，输入、输出功率相等，所以B选项准确，C选项错误；RT处温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大，所以D选项错误9 (多选)如图9所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为d，极板面积为S，这两个电极与定值电阻R相连在垂直前后侧面的方

10、向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B.发电导管内有电阻率为的高温电离气体，气体以速度v向右流动，并通过专用管道导出因为运动的电离气体受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势下列说法中准确的是( )图9A发电导管的内阻rB流过电阻R的电流方向为baC发电导管产生的电动势为BdvD电阻R消耗的电功率为答案 AC解析 由电阻的决定式可知选项A准确；由左手定则可知电离气体中的正离子向上侧面聚集，上侧面相当于电源的正极，故流过电阻R的电流方向为ab，选项B错误；对于某个气体离子受力分析，由电场力等于洛伦兹力可知，qBqv，解得发电导管产生的电动势为Bdv，选项C准确；因为发电导管有内阻，故电阻R消耗的电

11、功率一定小于，选项D错误10(多选)如图10所示，水平面内两光滑的平行金属导轨，左端与电阻R相连接，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好今对金属棒施加一个水平向右的外力F，使金属棒从a位置开始向右做初速度为零的匀加速运动，依次通过位置b和c.若导轨与金属棒的电阻不计，ab与bc的距离相等，关于金属棒在运动过程中的相关说法准确的是( )图10A金属棒通过b、c两位置时，外力F的大小之比为1B金属棒通过b、c两位置时，电阻R的电功率之比为12C从a到b和从b到c的两个过程中，通过金属棒横截面的电荷量之比为11D从a到b和从b到c的两个过程中，电阻R上

12、产生的热量之比为11答案 BC解析 由v22ax可知，金属棒通过b、c两位置时，金属棒速度之比为1，产生的感应电流之比为1，所受安培力之比为1，由牛顿第二定律可知，外力F的大小之比不是1，选项A错误；由电功率公式PI2R可知，金属棒通过b、c两位置时，电阻R的电功率之比为12，选项B准确；由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电流定义式可得，q/R，从a到b和从b到c的两个过程中，相等，所以通过金属棒横截面的电荷量之比为11，选项C准确；由焦耳定律，QI2RtqIR，从a到b和从b到c的两个过程中，电阻R上产生的热量之比为1，选项D错误11(单选)如图11所示，光滑平行金属轨道平面与水平面成

13、角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，质量为m的金属杆ab，以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某一高度h后又返回到底端若运动过程中，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆的电阻均忽略不计，则不准确的是( )图11A整个过程电路中产生的电能等于始末状态动能的减少量B上滑到最高点的过程中克服安培力与重力所做功之和等于mvC上滑到最高点的过程中电阻R上产生的焦耳热等于mvmghD金属杆两次通过斜面上的同一位置时电阻R的热功率相同答案 D解析 金属杆从轨道底端滑上斜面又返回到出发点，由能量的转化和守恒知选项A准确；上滑到最高点时动能转化为重力势能

14、和电阻R上产生的焦耳热(即克服安培力所做的功)，选项B、C准确；金属杆两次通过斜面上同一位置时的速度不同，电路的电流不同，故电阻R的热功率不同，选项D错误12(单选)如图12，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处由静止释放，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12A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

15、做的功为mghD金属棒产生的焦耳热为mg(hd)答案 D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EBLvm，根据闭合电路欧姆定律有I，联立得Im，A错误；根据q可知，通过金属棒的电荷量为，B错误；全过程根据动能定理得mghWfW安0，故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)，D准确13(多选)如图13甲所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L，在MP之间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直放在导轨上，与磁场左边界相距d0，现用一个水平向右的力F拉棒ab，使它由静止开始运动，棒ab离开磁场前已做匀速直线运动，棒ab与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图乙所示，F0已知下列判断准确的是( )甲乙图13A棒ab在ac之间的运动一定是匀加速直线