电磁感应、交流电公开课.docx

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1、单元突破卷十（电磁感应、交流电）本卷计算中，g均取10m/s2 一、选择题.关于电磁感应现象的有关说法中，正确的选项是（ ）A.穿过闭合电路的磁通量变化越快，闭合电路中感应电动势越大B.只要穿过闭合电路的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流产生C.穿过闭合电路的磁通量越大，闭合电路中的感应电动势越大D.穿过闭合电路的磁通量减少，那么闭合电路中感应电流就减小 答案：A解析:试题分析:根据公式E n可得上表示穿过闭合电路的磁通量变化率，故穿过闭合电路的磁通量变化越快, Nt闭合电路中感应电动势越大，A正确；只有穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路产生感应电流，B错误；感应电流的大 小与穿过闭合

2、回路的磁通量的大小无关，只和电路中的电阻以及穿过闭合电路的磁通量变化率有关，CD错误第2题图第2题图1 .如下图，一个水平放置的矩形线圈abed,在细长水平磁铁的S极附近竖直下落, 由位置I经位置n到位置ni.位置n与磁铁同一平面，位置I和m都很靠近n, 那么在下落过程中，线圈中的感应电流的方向为（）A. abedaB. adebaC. 先 abeda 后 adebaD. adeba Jn abeda答案：B 解析：线框在位置II时，线框平面与磁场方向垂直，磁通量为0,最小；所以线圈从位置I到位置H的过程中，穿过线圈方 向向下的磁通量减小，那么产生感应电流；根据楞次定律，感应电流的磁场的方向向

3、下，属于感应电流的方向为4da?。方向； 线图从位置n到位置ni的过程中，穿过线圈向上的磁通量增加，所以感应电流的磁场的方向向下，产生感应电流的方向为 adeba方向.所以整个过程中感应电流的方向始终都是沿adeba方向.B选项正确.3 .如下图，弹性金属铜环A、笈的面积相等（略大于磁铁的截面），环A是闭合的，环B在底端有个小缺口，缺口处用绝 缘物质密封，横梁可以绕中间的支点转动。开始时整个装置静止，用磁铁的任意一极分别去接近环A或9 那么（）第3题图第3题图A.靠近A时，A将后退且扩张B.靠近A时，A将后退且收缩C.靠近A或8时，相应的环中产生感应电动势D.靠近A或B时，相应的环中一定产生感

4、应电流答案：BC 解析：靠近A时，A中通过的磁通量是变化的，因为A又闭合，故4中产生感应电流，电流产生的磁场会阻碍磁铁的运动， 所以A将后退，为了阻碍4中磁通量的增加，A会收缩，所以选项A错误，B正确；因为B环是断开的，故A8两环都会 产生感应电动势，但B环中不会产生感应电流，选项C正确，D错误。4 .如下图是电吉他的示意图，在吉他上装有线圈，琴弦是磁性物质。当弦振动时，线 圈中产生的感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来。以下关于电吉他说法正确的 是（）A.工作原理是电流的磁效应B.琴弦可以用尼龙材料制成C.工作原理是电磁感应现象D.拨动琴弦，线圈中产生的感应电流大小和方向均变化答案：C

5、D解析：工作原理是电磁感应，选项A错误，C正确；琴弦是磁性物质，故不能用尼龙材料做成，选项B错误；线圈中产生 的感应电流会随弦的振动而变化，不但大小变化，而且方向也变化，应选项D正确。5 .如下图，闭合金属圆环下落过程中，穿过竖直放置的条形磁铁正中间位置时，以下说法正确的选项是（A.金属圆环的加速度等于gB.穿过金属圆环的磁通量为零C.穿过金属圆环的磁通量变化率为零第5题图D.金属圆环沿半径方向有收缩的趋势答案：AC 解析：金属环穿过竖直放置的条形磁铁正中间位置时，穿过线圈的磁通量不变，故线圈中无感应电流，不受安培力作用，故金属环收缩的趋势，金属圆环的加速度等于g,选项A正确，D错误；在此位置

6、中，穿过金属圆环的磁 通量为最大，穿过金属圆环的磁通量变化率为零，选项B错误，C正确；应选AC.6.如下图,50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B =的水平匀强磁场中，线框面积S=0.5m2 ,线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴。以角速度co=200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只第6题图第6题图“220V, 60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A, 以下说法正确的选项是（）A.中性面位置穿过线框的磁通量为零B.线框中产生交变电压的有效值为500 J5VC.变压器原、副线圈匝数之比为25： 22D.允许变压器输出的最大功率为500

7、0W答案：D 解析：中性面位置穿过线框的磁通量最大，选项A错误；线框中产生交变电压的最大值为：Em = NBcoS = 500 V2 v,以 500 25有效值为500V ,选项B错误；变压器原、副线圈匝数之比为二=,选项C错误；允许变压器输出的%a 220 11最大功率为P = E, lm = 500x 10W = 5000W,选项D正确；应选D.7 .如下图的电路中，电源的电动势为E,内阻为心电感的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值.在，=0时刻第7题图第7题图BCD闭合开关S,经过一段时间后，在=力时刻断开S.以下表示A、B两点间电压Uab随时间/变化 的图象中，正确的选项是（）答案

8、：B解析：通过自感线圈的电流不能发生突变，而是逐渐变大，相当于外电阻逐渐减小，所以Uab逐渐减小；断电过程中，自该“电源”与其他电路元件形成回路，所以Uab该“电源”与其他电路元件形成回路，所以Uab感线圈的电流维持原来方向不变，并是逐渐变小，此时线圈可等效为“电源”, 方向方向并逐渐减小，应选B.8 .如下图，四根等长的铝管和铁管（其中C中铝管不闭合，磁铁其他两根铝管和铁管均闭合）竖直放置在同一竖直平面内，分别 已 将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放，忽略空 铝管 气阻力，那么以下关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确 图 的是（）AA. tAtB = tC = fDB. tC

9、 = tA = tB = tDC.化 /A = /B = mD. tc = ttB = tD答案：A解析：A中闭合铝管不会被磁铁磁化，但当磁铁穿过铝管的过程中，铝管可看成很多圈水平放置的铝圈，据楞次定律知，铝 圈将发生电磁感应现象，阻碍磁铁的相对运动；因C中铝管不闭合，所以磁铁穿过铝管的过程不发生电磁感应现象，磁铁 做自由落体运动；铁块在B中铝管和D中铁管中均做自由落体运动，所以磁铁和铁块在管中运动时间满足，ArB=/c=m, A 项正确9. 一只电热水壶的电阻和一台电动机的内阻相等，并联接入 = 220J2sin 100，（V）的交流电源上，均正常工作，那么以下说法中正确的选项是（）A.电热

10、水壶两端电压与电动机两端电压相等B.流过电热水壶的电流大于流过电动机上的电流C.电热水壶的发热功率与电动机发热功率相等D. Imin内，电热水壶消耗的电能小于电动机消耗的电能答案：AB解析：由于热水壶和电动机并联，所以两端电压相等，A正确；电动机两端电压一局部加在内阻上，一局部作为输出功率， 所以流过电热水壶的电流大于流过电动机上的电流，B正确；由B知电流不等，电阻相等，所以电热水壶的发热功率与电 动机发热功率不相等，C错误；Imin内，因为流过电热水壶的电流大于流过电动机上的电流，所以根据公式可得电 热水壶消耗的电能大于电动机消耗的电能，D错误；导体棒 |；10.如下图，一端接有定值电阻的平

11、行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长 直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好.在向右匀速通过M、 N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用户m、Fn表示.不计轨道电阻，以下表达正 确的是（）第10题图第10题图A.小向右B.外向左 C.正m逐渐减小D.尸n逐渐减小答案：BD解析：恒定电流在M区域形成的磁场方向是垂直纸面向外，在N区域形成磁场方向是垂直纸面向里，在向右匀速通过M、 N两区的过程中，都在切割磁感线，形成感应电流，根据左手定那么判断，导体棒在M区和N区受到的安培力都是向左的，厂BLv T B2I3v所以a项错误；B项正确；导体棒匀速通过两区过程中，根据安培力公X

12、F = BIL = BL =,在M区越R R靠近导线，磁感应强度越大，安培力/M逐渐增大，所以C项错误；在N区越远离导线，磁感应强度越小，安培力厂N逐渐 减小，所以D项正确。11 .如下图，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2m 磁感应强度的大小为瓦一边 长为。、电阻为4R的正方形均匀导线框COM从图示位置开始沿x轴正方向以速度u匀速D 穿过磁场区域，在图中给出的线框石厂两端的电压Uef与线框移动距离x的关系的图象正确 ； 的是（）XXX。XXXXXXXXX X xXXXXXXX图 题 11 第答案：D 解析：当线框匀速运动的位移x在0-。范围内，EF切割磁感线,产相当于闭合回路的电源，相当于

13、电源正极，产相当于33电源负极，Uef相当于路端电压，每条边的电阻为R,根据闭合电路欧姆定律，Uff =二= -Bav,所以A项错误； 44当线框匀速运动的位移x在仆2。范围内，线框完全进入磁场，闭合回路但是磁通量不发生变化，没有感应电流的产生，EF 和DC都切割磁感线，都相当于电源，E相当于电源正极，F相当于电源负极，EF两端的电势差就等于电动势Ua=Bav , 所以B项错误；线框匀速运动的位移x在2-3。范围内，石厂已经运动出磁场区域，DC割磁感线,QC相当于电源，。相当于电源正极，c相当于电源负极，电流方向是DEE。，ef相当于外电路中的一个电阻r, UFF =-Bav9所以C项错误;4

14、综合以上分析可知，D项正确。12.在交流电电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如下图电 路的a、b两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入，当使交流电频率增加时, 可以观察到以下论述的哪种情况（）A. A读数不变，A2增大，A3减小图1图2第12题图B. Ai读数减小，A2不变，A3增大D. Ai, A2, A3读数均不变解析：当交流电的频率减小时，感抗减小,容抗增大，电阻R不变，分析灯泡亮度的变化.解：据题，电源电动势的最大值不变，当交流电的频率增加时，电感L的感抗减小，电容C的容抗增大，电阻R不变，那么流过A的电流增大，A3的电流减小，A2的电流不变，故C正确，ABD错

15、误.应选：C13.矩形线圈Hcd,长b=20cm,宽bc=10cm,匝数=200,线圈回路总电阻R=5 Q整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过.假设匀强磁场的磁感应强度3随时间，的变化规律如下图，那么（）A.线圈回路中感应电动势随时间均匀变化B.线圈回路中产生的感应电流为0.4AC.当r=0.3s时，线圈的他边所受的安培力大小为0.016ND.在Imin内线圈回路产生的焦耳热为48J答案：BD第13题图解析：由法拉第电磁感应定律可得： = 竺=几任5 = 2丫，由闭合电路殴姆定律可得：/= = 2a = 0.4A, Ar ArR 5A错误；B正确；当，= 0.3s时，通电导线受到的安

16、培力为/= NB/L = 3.2N, C错误；在Imin内线圈回路产生的焦C. A1读数增大，A2不变，A3减小 答案：C耳热：Q = /2r，= 0 4-x5x60J = 48J , D 正确；应选 bd。14.交流发电机的电动势表达式为e=60sin（1007n）V,内电阻为20C,当把该交流发电机接 在如下图的含有理想变压器的电路中时，交流发电机的输出功率恰好最大，电流表 是理想电流表，负载电阻R的阻值为5Q,那么以下说法正确的选项是（）A.负载电阻R消耗的电功率为45WB.理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1JZ发电机C.通过负载电阻R的电流的频率为 100HzD.电流表的示数为1.5

17、 A第14题图答案：B解析：试题分析：发电机的电动势的有效值 = 坐=30后V ,当交流发电机的输出电压（路端电620压）U=石=15行 V时，发电机的输出功率恰好最大，此时变压器原线圈两端的电压U=15a/ V,由电源的电动20 + 203势等于外电压与内电压之和，那么E=U+hr,即300+20h,解得原线圈中的电流I尸一行A,发电机的输出功率4P=IiUi=22.5W,就等于变压器的输入功率，由于理想变压器的输入功率等于输出功率，所以A错误；由R的功率是22.5W,可知副线圈的输出电压和线圈中的电流分别为= J112.5 V, /A, 12即为电流表的读数，D错误；所以-3V2n,e 2

18、乃 =2:1, ; B正确；电动势的周期为了 = =0.02s,其频率k50Hz,变压器不改变交流电的频率和周期，所以C错误.n2co15.如下图，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为小 导轨弯曲局部光滑，平直局部粗糙，二者平滑连接。右端接一个阻值为R的定值电阻。平直局部导轨左边区域有宽度为。、方向竖直向上、磁感应强度大小为3的匀强磁场。质量为2、电阻也为R的金属棒从高度为力处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。金属棒与平直局部导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨间接触良好。那么金属棒穿过磁场区域的过程中（A.BdJlgh流过金属棒的最大电流为一乂2- 2RB.BdL通过金属棒的电荷量为

19、 2RC.克服安培力所做的功为mghD.金属棒产生的焦耳热为多理答案：BD解析：由感应电动势E = Blv可知，当v有最大值时感应电动势有最大值,由此可知当金属棒刚进入匀强磁场时有最大电流值，由机械能守恒有mg/z + O = 0 + ,加以2,可得y = J2g , I =E _ Blyjlgh2R,故A项说法不正确；由_ BLv _7BdL二I =, q = It, d =W可知通过金属棒的电荷量为,故B项说法正确；由于有摩擦力做功克服安培力所做的2R2R第16题图17. 一灵敏电流计（电流表），当电流从它的正 接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转.现 把它与一个线圈串联，试就如图中各图指

20、出： （1）图（a）中灵敏电流计指针的偏转方向为 （填“偏向正极”或“偏向负极）（2）图（b）中磁铁下方的极性是（填“N极”或S极”）.(a)(b)第17题图(d)功小于mgh, C项说法不正确；由能量守恒可知转化为电路中的焦耳热的能为,由于金属棒与定值电阻的电阻值相同，故D项说法正确。二、实验题（共2小题，第16题4分，第17题6分，共10分。）16. （1）如下图，在探究过程电磁感应产生的条件的实验过程中，以下操作能使电流表指针偏转的是A.磁铁插入螺线管的过程中B.螺线管套进磁铁的过程中C.磁铁放在螺线管中不动时D.螺线管与磁铁一起运动（相对静止）时（2）由此实验，我们可以初步得到的结论：

21、答案：（1）AB （2）当磁铁与线圈之间有相对运动时，线圈中有感应电流。图（c）中磁铁的运动方向是（填“向上”或“向下）（4）图（d）中线圈从上向下看的电流方向是（填“顺时针”或“逆时针） 答案：（1）偏向正极（2）S极（3）向上（4）顺时针解析：（1）磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律感应电流方向俯视为逆时针方向，从正 接线柱流入电流计，指针偏向正极.（2）由图可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定那么，感应电流的磁场方向向下, 又磁通量增加，根据楞次定律可知，磁铁下方为S极.（3）磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定那么， 感应电流的磁场方向

22、向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁铁向上运动.（4）磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加, 原磁场方向向上，根据楞次定律感应电流方向俯视为顺时针方向.三、计算题（此题有3小题，第18题8分，第19题10分，第20题12分，共30分。）18.发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送给用户.如果某发电站发电机组的输出功率是100 kW,输 出电压是250 V,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1 ： 25,输电导线中的电功率损失为输出功率的4%.（此题升压变压 器可视为理想变压器处理）求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；（2）求输电导线的总电阻;代入数据可得：S=6250V;答案

23、：(1)6 250 V 16A (2)15.6 1解析：(1)对于升压变压器有：=f m 2Ph= 16A6(2) P班=IaR线可得R故=15.6 Q19.如图甲所示，均匀的金属圆环环面积S=0.5m2,电阻片0.1Q,环上开一小口，用不计电阻的导线接一 R=0.4。的电阻。与环同心的圆形区域内有垂直与环平面的匀强磁场，当磁场的磁感应强度B按图乙所示规律变化时（规定磁场垂直环面向外时B为正），求：（1） .环上感应电动势的大小；.4、B两点的电势差；在04s内，通过R的电量q答案：（1） 0.5V （2） -0.4V （3）4C解析：（1）根据法拉第电磁感应定律有:E业卫Sa； Nt ktE

24、(2) 1=1AR + r而AB两点间电势差为电路的外电压，有线圈相当于回路的电源，根据楞次定律可以判断B点电势高于A点,Uab=-?=-0.4V(3) q=It=0.4C20.如下图，两根粗细均匀的金属杆A3和CD的长度均为心 电阻均为R,质量分别为3根和 2,用两根等长的、质量和 电阻均不计的、不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，悬跨在绝缘的、水平光滑的圆棒两侧，A8和C。处于水平。在 金属杆AB的下方有高度为的水平匀强磁场，磁感强度的大小为8,方向与回路平面垂直，此时处于磁场中。现从静 止开始释放金属杆AB，经过一段时间（AB、CQ始终水平），在A3即将进入磁场的上边界时，其加速度为零

25、，此时金属杆QX X X X X X X C。还处于磁场中，在此过程中金属杆48上产生的焦耳热为Q.重力加速度为g,试求：（1）金属杆AB即将进入磁场上边界时的速度也.（2）在此过程中金属杆CD移动的距离h和通过导线截面的电量q.（3）设金属杆A8在磁场中运动的速度为以，通过计算说明也大小的可能范围.（4）依据第（3）问的结果，请定性画出金属杆AB在穿过整个磁场区域的过程中可能出现 的速度一时间图像（u/图）.第20题图答案：见解析 解析：(1) A8杆到达磁场边界时，加速度为零，系统处于平衡状态,对 4B 才干：3mg=2T,对 CO 杆：2T=mg+BIL又安培力2R4mg R 解得：V.

26、 1 b2i3(2)以43、CQ棒组成的系统在此过程中，根据能的转化与守恒有:g/?-2Q=耳(4/72) U；解得金属杆移动的距离：h =解得金属杆移动的距离：h =16m3g2R2+QB4lf通过导线截面的电量：q=lA t=A。_ BLh _ 1623g2 A2 + qb,炉2R2R(3) A5杆与CO杆都在磁场中运动, 对 A3 杆：3mg=27+8/对 CD 杆：2T=mg+BIL(3) A5杆与CO杆都在磁场中运动, 对 A3 杆：3mg=27+8/对 CD 杆：2T=mg+BIL直到到达匀速，此时系统处于平衡状态,又安培力竺也2R又安培力竺也2R解得:mgR所以警誓萼B-I? B21?(4) A3杆以速度也进入磁场，系统受到安培力(阻力)突然增加，系统做加速度不断减小的减速运动，接下来的运动情况有四种可能性:图3