高三物理复习交变电流和电磁感应.docx
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高三物理复习交变电流和电磁感应
交变电流和电磁感应
一．单项选择题
（石景山区）1.路上使用—种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置和速度，
安放在火车首节车厢下面的磁铁能产生匀强磁场，如图
（俯视图）．当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产
一电信号，被控制中心接收．当火车以恒定速度通过线时，表示线圈两端的电压Uab随时间变化关系的图像是：
（）
（海淀区）2如图3所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略。
A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈。
关于这个电路的以下说法正确的是（）
A．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
B．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变/暗，最后亮度稳定
C．开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
D．开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯
（海淀区）3如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2
，磁感应强度的大小为B。
一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过两磁场区域，在下图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离
的关系图象正确的是（）
（海淀区）
图11
h
a
b
R
v0
4如图11所示，一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角，两导轨上端用一电阻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，金属杆保持与导轨垂直且接触良好，并不计金属杆ab的电阻及空气阻力，则（）
A．上滑过程中安培力的冲量比下滑过程大
B．上滑过程通过电阻R的电量比下滑过程多
C．上滑过程通过电阻R产生的热量比下滑过程多
D．上滑过程的时间比下滑过程长
（海淀区）5如图12所示，一质量为m的金属杆ab，以一定的初速度v0从一光滑平行金属轨道的底端向上滑行，轨道平面与水平面成θ角，两导轨上端用一电阻相连，磁场方向垂直轨道平面向上，轨道与金属杆ab的电阻不计并接触良好。
金属杆向上滑行到某一高度h后又返回到底端，在此过程中（）
A．整个过程中合外力的冲量大小为2mv0
B．下滑过程中合外力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热
C．下滑过程中电阻R上产生的焦耳热小于
D．整个过程中重力的冲量大小为零
（丰台区）6如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。
当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）（）
A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引
B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥
C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引
D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥
（崇文区）7边长为L的正方形金属框在水平恒力F作用下运动，穿过方向如图的有界匀强磁场区域．磁场区域的宽度为d（d>L）。
已知ab边进入磁场时，线框的加速度恰好为零．则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较，有（）
A．产生的感应电流方向相反
B．所受的安培力方向相反
C．进入磁场过程的时间等于穿出磁场过程的时间
D．进入磁场过程的发热量少于穿出磁场过程的发热量
（崇文区）8如图所示，为两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L，距磁场区域的左侧L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定：
电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ的方向为正，外力F向右为正。
则以下关于线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化的图象正确的是（）
（崇文区）9图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是
A．图甲表示交流电，图乙表示直流电
B．两种电压的有效值都是311V
C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝220sin100πt（V）
D．图甲所示电压经原、副线圈匝数比为10:
1的理想变压器变压后，功率比为1：
1
（丰台区）10．某变电站用原副线圈匝数比为n1：
n2的变压器，将远距离输来的电能送到用户，如图所示。
将变压器看作理想变压器，当正常工作时，下列说法正确的是（）
A.原副线圈电压比为n2：
n1
B．原副线圈电流比为n1：
n2
C．原副线圈电压比为n1：
n2
D．变压器的输入功率与输出功率的比为n1：
n2
（石景山区）11距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是（）
①可节省输电线的铜材料②可根据需要调节交流电的频率
③可减少输电线上的能量损失④可加快输电的速度
上述四种说法正确的是：
A．①②B．①③C．②③D．③④
（西城区）12．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220
sin（100πt）（V）的交流电源上，副线圈接有R＝55Ω的负载电阻。
原、副线圈匝数之比为2∶1。
电流表、电压表均为理想电表。
下列说法正确的是（）
A．原线圈中电流表的读数为1A
B．原线圈中的输入功率为
C．副线圈中电压表的读数为110
V
D．副线圈中输出交流电的周期为50s
二．多项选择题
（西城区）1如图，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上。
M与电源、开关、滑动变阻器相连，P为滑动变阻器的滑动端，开关S处于闭合状态。
N与电阻R相连。
下列说法正确的是（）
A．当P向右移动，通过R的电流为b到a
B．当P向右移动，通过R的电流为a到b
C．断开S的瞬间，通过R的电流为b到a
D．断开S的瞬间，通过R的电流为a到b
（西城区）2电磁学的基本现象和规律在生产生活中有着广泛的应用。
下列哪些电器件在工作时，主要应用了电磁感应现象的是（）
A．质谱仪B．日光灯C．动圈式话筒D．磁带录音机
（西城区）3实验室经常使用的电流表是磁电式仪表。
这种电流表的构造如图甲所示。
蹄形磁铁
图乙
图甲
N
和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。
当
线圈通以如图乙所示的电流，下列说法正
确的是（）
A．线圈转到什么角度，它的平面都跟磁
感线平行
B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动
C．当线圈转到如图乙所示的位置，b端受到的安培力方向向上
D．当线圈转到如图乙所示的位置，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动
（海淀区）
4如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与两相同的固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。
有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻R=2R1，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，固定电阻R1消耗的热功率为P,此时（）
A．整个装置因摩擦而产生的热功率为μmgcosθv
B整个装置消耗的机械功率为μmgcosθv
C．导体棒受到的安培力的大小为
D．导体棒受到的安培力的大小为
（海淀区）5如图甲所示，在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场，电场的方向水平向右（图甲14中由B到C），场强大小随时间变化情况如图14乙所示；磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图14丙所示。
在t=1s时，从A点沿AB方向（垂直于BC）以初速度v0射出第一个粒子，并在此之后，每隔2s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出，并恰好均能击中C点，若AB＝BC=l，且粒子由A运动到C的运动时间小于1s。
不计空气阻力，对于各粒子由A运动到C的过程中，以下说法正确的是（）
t/s
丙
B0
B
0
2
4
6
8
t/s
乙
E0
E
0
2
4
6
8
甲
C
A
B
v0
A．电场强度E0和磁感应强度B0的大小之比为3v0：
1
B．第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为1：
2
C．第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为π:
2
D．第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为1：
5
（海淀区）6关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是（）
A．均匀变化电场在它的周围产生均匀变化的磁场
B．电磁波中每一处的电场强度和磁场强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直
C．电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不变，传播速度与波长发生变化
D．电磁波能产生干涉和衍射现象
（海淀区）7.如图1所示为理想变压器原线圈所接正弦交变电压的波形。
原、副线圈匝数比n1∶n2=10：
1，串联在原线圈电路中电流表的示数为1A，则（）
A．与副线圈并联的电压表在t=0.510-2s时的示数为220
V
B．副线圈所接用电器在1min内消耗的电能为1.32104J
C．1s内通过副线圈所接用电器的电量为60C
D．副线圈中电流有效值为10A
（海淀区）8.如图2所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2；输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开。
当S接通时，以下说法正确的是（）
A．副线圈两端MN输出电压减小
B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大
C．通过灯泡L1的电流减小
D．原线圈中的电流增大
（西城区）9．某发电站采用高压输电向外输送电能。
若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R。
则下列说法正确的是
A．输电线上的电流
B．输电线上的电流
C．输电线上损失的功率
D．输电线上损失的功率
三．填空题
（海淀区）
R
N
M
1.如图所示，竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨，间距为l＝0.50m，导轨上端接有电阻R＝0.80Ω，导轨电阻忽略不计。
空间有一水平方向的有上边界的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.40T，方向垂直于金属导轨平面向外。
质量为m=0.02kg、电阻r＝0.20Ω的金属杆MN，从静止开始沿着金属导轨下滑，下落一定高度后以v=2.5m/s的速度进入匀强磁场中，在磁场下落过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好。
已知重力加速度为g=10m/s2，不计空气阻力，求在磁场中，
（1）金属杆刚进入磁场区域时加速度_______
（2）若金属杆在磁场区域又下落h开始以v0匀速运动，v0______.
四．实验题
（石景山区）1用如图所示的实验装置研究电磁感应现象．当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转．下列说法哪些是正确的：
（）
A．当把磁铁N极向下插入线圈时，电流表指针向左偏转
B．当把磁铁N极从线圈中拔出时，电流表指针向左偏转
C．保持磁铁在线圈中静止，电流表指针不发生偏转
D．磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针向左偏
五．计算题
（西城区）1．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=20cm2。
螺线管导线电阻r=1.0Ω，R1=4.0Ω，R2=5.0Ω，C=30μF。
在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。
求：
R2
图甲
R1
C
S
B
图乙
t/s
B/T
0.22
0.4
0.6
O
1.0
2.0
0.8
1.0
（1）求螺线管中产生的感应电动势；
（2）闭合S，电路中的电流稳定后，求电阻R1的电功率；
（3）S断开后，求流经R2的电量。
（石景山区）2．如图（甲）所示，边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形绝缘金属线框，平放在光滑的水平桌面上，磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上，金属线框的一边ab与磁场的边界MN重合．在力F作用下金属线框由静止开始向左运动，在5.0s内从磁场中拉出．测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图（乙）所示．已知金属线框的总电阻为R=4.0Ω．
（1）试判断金属线框从磁场中拉出的过程中，线框中的感应电流方向?
（2）t=2.0s时，金属线框的速度？
（3）已知在5.0s内力F做功1.92J，那么，金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是多少？
（丰台区）3．如图所示，宽度为L＝0.20m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为R=1.0Ω的电阻。
导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.50T。
一根质量为m=10g的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。
现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动，运动速度v=10m/s，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。
求：
（1）在闭合回路中产生的感应电流的大小；
（2）作用在导体棒上的拉力的大小；
（3）当导体棒移动30cm时撤去拉力，求整个过程中电阻R上产生的热量。
（东城区）
θ
θ
a
b
E
r
B
4．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37º，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。
金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。
现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。
导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。
已知sin37º=0.60，cos37º=0.80，求：
（1）通过导体棒的电流；
（2）导体棒受到的安培力大小；
（3）导体棒受到的摩擦力大小。
（崇文区）5．如图所示，在坐标xoy平面内存在B=2.0T的匀强磁场，OA与OCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨，其中OCA满足曲线方程
，C为导轨的最右端，导轨OA与OCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1和R2，其R1=4.0Ω、R2=12.0Ω。
现有一足够长、质量m=0.10kg的金属棒MN在竖直向上的外力F作用下，以v=3.0m/s的速度向上匀速运动，设棒与两导轨接触良好，除电阻R1、R2外其余电阻不计，g取10m/s2，求：
（1）金属棒MN在导轨上运动时感应电流的最大值；
（2）外力F的最大值；
（3）金属棒MN滑过导轨OC段，整个回路产生的热量。
交变电流和电磁感应
一．单项选择题
1.C
2.A
3.C
4.C
5.C
6.B
7.B
8.D
9.D
10.C
11.B
12.A
二．多项选择题
1AD
2BCD
3ABD
4AD
5BCD
6BCD
7BD
8.BCD
9.BC
三．填空题
1.
（1）a=5m/s2向下；
（2）v0=5m/s
四．实验题
1AC
五．计算题
1．
解：
（1）根据法拉第电磁感应定律
（3分）
求出E=1.2（V）（1分）
（2）根据全电路欧姆定律
（1分）
根据
（1分）
求出P=5.76×10-2（W）（1分）
（3）S断开后，流经R2的电量即为S闭合时C板上所带的电量Q
电容器两端的电压U=IR2＝0.6（V）（1分）
流经R2的电量Q=CU=1.8×10-5（C）（2分）
2．
解：
（1）由楞次定律（或右手定则），线框中感应电流的方向为逆时针（或abcda）…………（2分）
（2）设t=2.0s时的速度为v，据题意有：
BLv=IR解得
m/s=0.4m/s………（3分）
（3）设t=5.0s时的速度为v′,整个过程中线框中产生的焦耳热为Q，则有：
BLv′=I′R………………………………（1分），
…………………………（2分）
由上述两式解得：
J=1.67J……………（1分）
3．
解：
（1）感应电动势为E=BLv=1.0V
感应电流为
=1.0A（4分）
（2）导体棒匀速运动，安培力与拉力平衡
即有F=BIL=0.1N（4分）
（3）导体棒移动30cm的时间为
=0.03s
根据焦耳定律，Q1=I2Rt=0.03J（或Q1=Fs=0.03J）
根据能量守恒，Q2=
=0.5J
电阻R上产生的热量Q=Q1+Q2=0.53J（4分）
4.
分析和解：
（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：
I=
=1.5A…………（3分）
（2）导体棒受到的安培力：
F安=BIL=0.30N…………（2分）
（3）导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mgsin37º=0.24N
由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f…………（1分）
根据共点力平衡条件
mgsin37º+f=F安…………（1分）
解得：
f=0.06N…………（1分）
5.
（1）金属棒MN沿导轨竖直向上运动，进入磁场中切割磁感线产生感应电动势。
当金属棒MN匀速运动到C点时，电路中感应电动势最大，产生的感应电流最大。
金属棒MN接入电路的有效长度为导轨OCA形状满足的曲线方程中的x值。
因此接入电路的金属棒的有效长度为
Lm=xm=0.5m
Em=3.0V
且
A
（2）金属棒MN匀速运动中受重力mg、安培力F安、外力F外作用
N
N
（3）金属棒MN在运动过程中，产生的感应电动势
有效值为
金属棒MN滑过导轨OC段的时间为t
m
s
滑过OC段产生的热量
J.
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