高校自主招生试题物理精选分类解析专题10交变电流含解析

1、2015-2008年八年高校自主招生试题物理精选分类解析十,交变电流一.选择题1. （2012北约自主招生真题）如图所示，通电直导线旁放一个金属线框且线框和导线在同一平面内。以下哪种运动方式不能使线框 abcd中产生感应电流？（）AA.线框以AB为轴旋转;bB.线框以ad边为轴旋转八C.线框向右移动|D.线框以ab边为轴旋转S d'【参考答案】：Ao【名师解析】线框以AB为轴旋转，线框内磁通量不变，不能使线框6比中产生感应电流，选项A正确。线框以期边为轴旋转，线框以2b边为轴旋转，线框向右移动，线框 中磁通量均变化，产生感应电动势，选项BCD错误.【点评】此题以通电直导线旁放一个金属线

2、框切入，意在考查电磁感应及其相关知识。2. （2012年华约自主招生）铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置，能产生匀强磁场的磁铁被安装在火车首节车厢卜面，如图所示（俯视图）。当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产L个电信号，通过和线圈相连的电压传感器被控制中心接收， 从而确定火车的位置。现一列火车以加速度a驶来，则电压信号关于时间的图像为（）1Hlp °pTT i iA.B.C.7【参考答案】：D/铁轨低:工线圈微龌£车中电压传感器An1 i 7D.【名师解析】火车以加速度a驶来，速度逐渐噌大，根据法控第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势逐渐增大，电压

3、信号逐渐增大，产生电压信号的时间缩短，所以电压信号关于时间的图像为6【点评】此题以铁路上使用确定火车的位置的电磁装置切入，意在考查法拉第电磁感应定律及其相关知识。3、（ 2011年卓越自主招生）心电图一是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可用一个与大电阻（40kQ）相连的交流电源来等效，如图所示。心电图仪与一理想变压器的初级线圈相连，以扬声器（可以等效为阻值为8的电阻）与该变压器的次级线圈相连。在等效电源的电压有效值 Vo不变的情况下，为使扬声器获得最大功率，变压器的初级线圈和次级线圈的匝数比约为（）A . 1 ： 5000B. 1 ： 70C. 70 ： 1D . 5000

4、 ： 1【参考答案】：C【名师解析设变压器的初级线圈和次级线圈的施效比为m把理想变压器和扬声器整 体等败为一个负载电阻艮则有 R=U=而近，3解得1R=n上氐h 电源，为庾扬声器获得最大功率，负载电阻R必须获得最大功率,根据电源输出最大功 率条件，负毂电阻R应该等于R】，即R尸口上氐.解得；n=JJ = 75000=70 选项C 正确.a、b、c、d所示的固定转轴线框中电流的有黑4 K Xd4. （2010清华五校）匀强磁场中有一长方形导线框，分别以相同的角速度绕图旋转，用Ia、Ib、Ic、Id表示四种情况下效值，则 （）A. Ia=IdB. Ia> IbD. Ic=IdC. Ib>

5、; Ic【参考答案】：AD【名师解析】：绕上述图a、b、c、d所示的固定转轴旋转，产生的感应电动势最大值相同：由Em=NBS孙Em= J2 E, NBS八I=E/R,联立求解可信1=六，故选A.D正确。2R5. （2009复旦）如图所示，一台理想变压器的原副线圈的匝数比为2： 1,原线圈电路里串联了一只灯泡A,副线圈电路中并联了三只灯泡B、C、D,这四只灯泡完全相同，且电阻保持恒定，则下列选项中正确的是A.若A正常发光，B、C、D也一定正常发光B.若A正常发光，B、C、D一定比A亮C.若A正常发光，且消耗功率为 P,则B消耗的功率一定为 4P/9D.若A正常发光且两端电压为 U,则交流电表 V

6、的示数为7U/3.【参考答案】：CD1名师解析工根据变压器变压公式和功率关系，负线圈中电流是原线圈中电流的2倍.若A正常发光，电流为I,则B、C> D中电流为2肉 选项AB错误,若A消耗功率为P#r, 则B消耗的功率一定为以 选项C正确.副线圈电压电二2旧60根据变压器变 压公式，原线圈电压 叱23二4旧8 交流电表0的示数为旧+5二1由4旧6力RR二TU拉,选 项D正确.填空题1. （2013年卓越大学联盟）如图，理想变压器有两个接有电阻的独立副线圈甲、乙，其匝数分别为n1和n2。现测得线圈甲上的电流与电压分别为Ii和Ui,线圈乙上的电流为I2,则线圈乙上的电压 U2=_,原线圈 上的

7、输入功率 P=。【参考答案】： UiIiUi + _2- Ui I2。nni【名师解析】:由变压器变压公式， U = U1=U2线圈乙上的电压 U2=&U1。由理想变压器功率关系可得:n n1n2小原线圈上的输入功率P = IlUl+ I2U2= IlUl+n2Ul 12。n1【点评】此题考查变压器、功率及其相关知识。2.（6分）如图所示，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这两个电极与可变电阻 R相连.在垂直前后侧面的方向上 ，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 p的高温电离气体，气体以速度v向右流

8、动，并通过专用管道导出.若不计气体流 动时的阻力，调节可变电阻的阻值，根据所学过的物理知识，可求得可变电阻R消耗电功率的最大值B2v2dab4【解题思路】运动的电离气体,受到磁场的作用，将产生感应电动势E,由至解 d得产生的感应由动势E=8dva发电导管内气体电阻.二嗅,若可变电阻的限值为收巴，则可变电阻消耗的电功率最大,由闭合电路欧姆定律，I二旦二竺羽，最SR 2p1 u Bvab d B'ddib大为 P=FR=（产P二2p ab 4/?3 .（6分）如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一长方体绝缘容器内部高为 L,厚为d,左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、

9、b,上、下两侧装有电极 C（正极）和D（负极），并经开关 力电源连接 容器中注满能导电的液体，液体的密度为p将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直管子a、b中的液面高度相同，开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差.若当开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差为 h,电路中电流表的读数为I,则磁感应强度B=.【参考答案】 -ghdI【名师解析】：开关5闭合后，导电液体中有电流由C流到D，根据左手定则可知导电液体要受到向右的安培力F二作用，在液体中产生附加压强p,这样。、h管中液面将出现高度差,在液体中产生附加压强6 p=F/S=毁=里=8,解得磁感应强度B二组里Ld

10、dI4 .(12分)某磁敏电阻在室温下的电阻-磁感应强度特性曲线如图甲所示，测试时，磁敏电阻的轴向方向与磁场方 向相同.试结合图甲简要回答，磁感应强度B在00.2T和0.41.0T范围内磁敏电阻的阻值随磁场变化的特磁敏电阻灵敏电流表(2)某同学想利用磁敏电阻图甲所示特性曲线测试某长直导线产生的磁场，设计电路如图乙所示，磁敏电阻与开关、电源和灵敏电流表连接，长直导线与图示电路共面并通以图示方向电流，请指出本实验装置的错误之处.若装置调整正确后再进行测量，电路中所用干电池的电动势为1.5V,不计电池、电流表的内阻，试写出磁敏电阻所在磁场的磁感应强度B从0.4T至1.2T的变化过程中，通过磁敏电阻的

11、电流I随磁感应强度B变化的关系式.【参考答案】：（1）磁感应强度B在。0.2 T范围内磁敏电阻随磁场非线性增大，在 0.41.0 T范围内磁敏电 阻的阻值随磁场线性增大（2）磁敏电阻的轴向方向与磁场方向不相同Ia=一妁一A22500B 3000【名师解析，田由题图甲可知，B在KX2 T范围内限值非缱性噌大，S SO.41.0 T范围内限值线性增大.装置中磁敏电阻轴向方向与电流产生的磁场方向不相同.磁瞰电阻所在磁场的磁感应 强度B从0.4T至L2T的变化过程中1由图甲可得破敏电阻的阻值"=22 500 0-3 000, 由闭合电路的欧姆定律可得，通过磁敏电阻的电流力/随磁感应强度B变化

12、的关系式为1.5IA=Ao22500B 3000三.计算题1. （2010南京大学）在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置.如右图所示，在轮子的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑（即DI骸验 器材）.如果小线圈的面积为S圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强 度最大值为B,回路的总电阻为R,实验发现，轮子转过0角，小线圈的 磁感应强度由最大值变为零.因此，他说只要测得此时感应电流的 平均值I,就可以测出转轮转速的大小.'试证明该同学结论的正确性1名师解析】设转论的角速度, 转速分别为皿和力，轮子转过8角所需时间为通过 线圈的磁通量的变化量

13、为内 绕圈中产生的感应电动势的平均值为邑根据法拉第电磁感应定律有E = N=N（2分）由闭合电路欧阖定律有i =分）R又&二:，（2分）界吟,匕分）联立以上四式得，弱短诙 S分）由此可见，该同学的结论是正确的.2.（18分）粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场，其中某一区域的电场线与x轴平行，且沿x轴方向的电势。与坐标值x的关系如下表格所示123456789x/m0.050.100.150.200.250.300.350.400.45»( 105 V)9.004.503.002.251.801.501.291.131.00根据上述表格中的数据可作出如图所示的6- x

14、图象.A/(X105 V)现有一质量为 m=0.10kg、电荷量为q=1.0X10-7 C带正电荷的滑块P四视作质点，其与水平面间的动摩擦因数科=0.20,g 取 10m/s2.问：（1）由数据表格和图象给出的信息，写出沿x轴的电势。与x的函数关系表达式.（2）若将，t块P无初速度地放在x1=0.10m处，则滑块最终停止在何处？（3）在上述第（2）问的整个运动过程中，滑块P的加速度如何变化？当它位于x=0.15m时它的加速度为多大 ？（电场中某点场强大小为 。一x图线上某点对应的斜率大小）（4）若滑块P从x=0.60m处以初速度vo 1旨x轴负方向运动,要使滑块恰能回到出发点，其初速度vo应为

15、多大？【名师解析】由效据表格和题图可得，电势3与*成反比关系，C1分）on 4 5x10*,八、即:行V. ,（2分）工设滑块停止的位置为不，电势为上, 由动能定理有成串1中2卜“mg%-5=。，（1分） 即有且一,飒-*。分）代人数据可解得的=Q，225m%= dim舍去）（2分） 滑块P在整个运动过程中先做加速度逐渐避小的变加速运动，后做加速度逐渐增大的 遍速运动.即加速度先减小后增大.当它位于灯住L5 m时，图象上该点的切线斜率的大小表示场强大小:E= = 2.0X 1VN/C Ax滑块P在该点的水平合力F尸qJ灯fng=1.0X lfr? X 20X 1（F N- 0 20XO.WX

16、10N=0 ,。分） 故滑块的加速度aFjm=a （2分）四设滑块P到达的最左侧位置为X，色势为M，则滑块由该位置返回到出发点的过程中j由动能定理得WF十也h/E产0（ 1分）有q即'寸?修加9,-4）=0 C1分）4.5x10*4.5xl0+,八、即有；q（ ） x 1 = 0（1 分）代入数据可解得父=0.0375m（/ =0,6m舍弃）（1分）再对滑块从开始运动到返回出发点的整个过程，由动能定理得-2 京 mg（# 一）二 Q-lm炉J （1 分）2代入数据可解得比=逆 m/s.23.如图所示，一根边长为 a、b、c （a>>b>>c）的矩形截面长棒，由半

17、导体睇化锢制成，棒中有平行于a边的电流I通过，该棒放置在垂直于 c边向外白磁场B中，电流I所产生的磁场忽略不计，该电流的载流子为电子，在只有电场 E存在时，电子在半导体中的平均速度v= E,其中 为迁移率。已知半导体中单位体积内的载流子数目为 n。(1) 确定棒中所产生上述电流的总电场的大小和方向;(2)计算夹c边的两表面上相对两点之间的电势差；(3)如果电流和磁场都是交变的，且分别为I=Iosin t, B=Bosin( t+ ).求(2)中电势差的直流分量的表达【名师解析】：(1)由电流的微双表达式可知：I二nebcv二ngb匚庶.解得取得载流子的电场大小为；E,产l/nebt#.载流子运动受到洛伦兹力作用向恻面偏转，在上下两个侧面之间产生电场，达到平衡时, 有;evB=eE-«-t解得；=城/确定样中所产生上述电流的总电场的大小为：鼻限十比=巽0b匕以(2)史。边的两表面上相对两点之间的电势差;ME但班加卫二nebtp to1 r d(3)U=旦上 sinsin+= -cdscos2+)Lneb neb2 桂号E中电势差的直流分量的表达式为，U0=-迫3用2 neb4. (2009上海交通大学)如图所示，一磁感