第2章 电磁感应及其应用 单元同步训练卷（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第2章 电磁感应及其应用 单元同步训练卷（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-26 07:38:38 | ||
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文档简介
第2章 电磁感应及其应用 单元同步训练卷
一、单选题
1．（2022·浙江温州·高二期末）如图甲所示为一台小型发电机构造示意图。当线圈转动时，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。发电机线圈的内阻为，外接灯泡的电阻为，则（ ）
A．电压表的示数为
B．电流表的示数一直变化
C．小灯泡的功率为
D．在时刻，穿过线圈的磁通量最大
2．（2022·湖南长沙·模拟预测）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈由火线和零线并行绕成。当右侧线圈中产生电流时，电流经放大器放大，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断电路。下列说法正确的有（ ）
A．家庭电路正常工作时，中的磁通量不为零
B．家庭电路正常工作时，使用的电器越多，中的电流越大
C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触A点发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
3．（2021·全国·高三专题练习）一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是（ ）
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01 s时刻的变化率最大
C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大
D．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示
4．（2022·湖北黄冈·高二期末）如图所示，一矩形闭合金属线框绕垂直匀强磁场的轴以角速度匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度，线框匝数匝，面积，电阻为。从图示位置（线圈平面与磁场方向平行）开始计时，下列说法中正确的是（ ）。
A．在图示位置时线框中的感应电流为0
B．线框中的感应电流的方向在内改变50次
C．线框匀速转动产生的电动势瞬时值表达式为
D．线框在一分钟内产生的焦耳热是
5．（2021·重庆巴蜀中学高三阶段练习）如图所示，理想变压器原线圈输入端接正弦交流电u=Umsinωt，副线圈接电阻R1、R2和二极管，图中电流表A1、A2、A3均为理想电流表（示数为电流的有效值），R1、R2阻值均为R，二极管为理想二极管，变压器原、副线圈匝数比为2：1。则电流表A1、A2、A3示数之比为（ ）
A．5：20：4 B．1：2：1 C．：2：2 D．2：4：3
6．（2022·浙江舟山·高二期末）如图为某同学设计的一种发电装置。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角a均为，磁场均沿半径方向。N匝矩形线围abcd的边长ab=cd=L、bc=ad=2L。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（ ）
A．矩形线围每转动一周，电流方向改变一次
B．从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式
C．线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小
D．外接电阻上电流的有效值
7．（2022·全国·高二）图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是（ ）
A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的 B．电动势表达式为e=6sin 50πt（V）
C．电流方向每秒改变50次 D．灯泡两端电压的最大值为5.4 V
8．（2021·河南·高三阶段练习）如图甲所示，在匀强磁场中，有一匝数为N、总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴以角速度匀速转动。线圈通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连，图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，则下列说法中正确的是（ ）
A．t=0时刻，穿过线圈的磁通量为0
B．时刻，穿过线圈的磁通量大小为
C．从时刻到时刻这段时间内通过电阻R的电荷量为
D．电流表的示数为
二、多选题
9．（2022·浙江金华·高二期末）如图所示，单匝线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边以角速度匀速转动，其线圈中感应电动势的峰值为，闭合回路中两灯泡均能发光。则（ ）
A．减小电容器C两极板的正对面积时，灯泡变亮
B．减小电容器C两极板间的距离时，灯泡变亮
C．增加线圈abcd的匝数，其余条件不变，两灯泡变暗
D．抽去电感器L的铁芯时，灯泡变亮
10．（2021·河南河南·高三阶段练习）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=2：1，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终为滑动变阻器R总阻值的一半。滑动变阻器的滑片P初始时刚好位于R的正中央。若滑动滑片P的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的为（ ）
A．初始时，灯泡L2两端的电压UL2等于原线圈的电压U1
B．初始时，灯泡L2两端的电压UL2等于原线圈的电压U1的四分之一
C．将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，灯泡L1先变暗再变亮
D．将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，灯泡L2一直变亮
11．（2022·山东·莱阳一中高二开学考试）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。a、b端加一定交流电压后，则（ ）
A．两电阻两端的电压比
B．两电阻中的电流之比
C．两电阻消耗的电功率之比
D．电阻B两端的电压表的示数
三、填空题
12．（2021·福建·福州第十五中学高二期末）风电是一种清洁、绿色的可再生能源，中国的风电装机容量，目前处于世界领先地位，图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示如图乙所示，该交变电流的线圈两端电压瞬时值表达式为______V，线圈两端电压的有效值为______V。
13．（2022·福建省龙岩第一中学高二开学考试）图甲为小型交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的匝数、总电阻，线圈的两端与阻值为95的电阻R连接，交流电压表为理想电表，时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化，交流发电机产生的电动势的最大值为______V，电阻R实际消耗的功率______W。
14．（2021·陕西咸阳·高二期中）如图所示的理想变压器，原副线圈的匝数比匝，则穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为______，穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为______V，原、副线圈每一匝产生的电动势的有效值相等，均为______V。
四、解答题
15．（2022·河南南阳·高二期末）图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向迅速转动，线圈的匝数，线圈的电阻，线圈的两端经集流环与电阻连接，。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间按图乙所示正弦规律变化。从开始，线圈转过60°时感应电流是多大？
16．（2021·全国·高二专题练习）如图所示是线圈ABCD在磁场中绕轴OO′转动时的截面图．线圈平面从中性面开始转动，角速度为ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，AB边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt。设AB边长为L1，BC边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，线圈转动角速度为ω，则：
（1）甲、乙、丙位置AB边产生的感应电动势各为多大？
（2）甲、乙、丙位置整个线圈中的感应电动势各为多大？
（3）若线圈有N匝，则甲、乙、丙中整个线圈的感应电动势各为多大？
17．（2021·全国·高二课时练习）汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有12V，远远达不到火花塞产生火花所需要的10000V电压。为此，有人设计了如图所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的初级线圈通过开关连到蓄电池上，次级线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制。试分析该设计是否可行，若要实现点火，变压器需满足什么条件？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
A．交流电压表示数为电压的有效值，由乙图知线圈电动势最大值为，则根据正弦式交变电流有效值和最大值的关系可知，其有效值，对整个闭合电路，由闭合电路欧姆定律
解得
I=0.6A，U=5.4V
所以电压表示数为5.4V，故A错误；
B．交流电流表显示的是电流的有效值，为0.6A，保持不变，故B错误；
C．由可解得
P=
故C正确；
D．在时刻，线圈上电动势达到最大值，由法拉第电磁感应定律可知此刻磁通量的变化率最大，磁通量为零，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
A．由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，L2中的磁通量为零，A错误；
B．当家庭电路中使用的电器增多时，火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反，L2中的磁通量不变，仍为零，则L2中的磁通量不变不会有感应电流，B错误；
C．家庭电路发生短路时，零线和火线电流增大，但电流仍大小相等，方向相反，L2中的磁通量仍为零，开关K不会被电磁铁吸起，C错误；
D．地面上的人接触火线A点发生触电时，零线和火线电流大小不相等，此时L2中的磁通量不为零，通过放大器，开关K将被电磁铁吸起，D正确。
故选D。
3．B
【解析】
A．由图知，在t＝0时，最大，即线圈处于中性面位置，故A错误；
B．图像斜率的绝对值表示的变化率，由图可以看出t＝0.01 s时刻图线斜率绝对值最大，故B正确；
C．在t＝0.02 s时，最大，，由法拉第电磁感应定律，知此时电动势顺时针e＝0，则C错误；
D．由甲图知磁通量随时间变化关系可表示为，带入可得
故D错误。
故选B。
4．C
【解析】
A．在图示位置时为中性面的垂面，线框边框垂直切割磁感线，感应电动势最大，感应电流最大，故A错误。
B．角速度，可知周期
一个周期内感应电流的方向改变2次，故线框中的感应电流的方向在内改变100次，故B错误；
C．线框匀速转动产生的电动势的峰值为
线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以线框匀速转动产生的电动势瞬时值表达式为
故C正确；
D．电动势有效值为
线框在一分钟内产生的焦耳热是
故D错误；
故选C。
5．C
【解析】
理想变压器原、副线圈匝数之比为2：1，所以I1：I2=1：2，通过A2和A3的电流瞬时值图象大致如图甲、乙所示
由有效值的定义，对于通过A2电流I2，有
解得
对于电流A3的电流I3，有
解得
所以电流表A1、A2、A3示数之比为
故选C。
6．D
【解析】
A．矩形线围每转动一周，电流方向改变两次，选项A错误；
B．两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直，线圈切割磁感线时，感应电动势不变，是方波式交流电，故B错误；
C．线圈切割磁感线时，bc、ad边的运动速度为
感应电动势为
解得
感应电流
bc边所受安培力的大小
选项C错误；
D．一个周期内，通电时间
则
解得
故D正确。
故选D。
7．D
【解析】
A．电动势随时间的变化规律从零开始，说明线圈从中性面开始转动，磁通量最大，瞬时电动势为零，A错误；
B．电动势的最大值为Em=6V，而
则电动势表达式为
e=Emsin ωt=6sin100πt（V）
B错误；
C．线圈每转一圈，电流改变两次方向，则电流方向每秒改变了100次，C错误；
D．灯泡两端的电压最大值为
Um==5.4 V
D正确。
故选D。
8．C
【解析】
A．由图可知，时刻，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，故A错误；
B．由图可知，时刻，感应电动势最大，则此时磁通量大小为0，故B错误；
C．从到这段时间磁通量的变化为，则平均电动势
因此通过电阻的电荷量为
故C正确；
D．电流表的示数为有效值，则有
故D错误。
故选C。
9．BD
【解析】
A．根据
可知，减小电容器C两极板的正对面积时C减小，电容器的容抗变大，则灯泡A1变暗，选项A错误；
B．根据
可知，减小电容器C两极板间的距离时C变大，电容器容抗减小，则灯泡A1变亮，选项B正确；
C．根据
可知，增加线圈abcd的匝数，则线圈产生的感应电动势变大，频率不变，其余条件不变，则通过两灯电流变大，则两灯泡变亮，选项C错误；
D．抽去电感器L的铁芯时，自感系数减小，感抗减小，则灯泡A2变亮，选项D正确。
故选BD。
10．BCD
【解析】
AB．根据
解得
A错误，B正确；
C．当 时，滑动变阻器和灯泡L2的总电阻最大，将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，滑动变阻器和灯泡L2的总电阻先变大后变小，副线圈的电流先变小后变大，根据
原线圈的电流也先变小后变大，所以灯泡L1先变暗再变亮，C正确；
D．将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，灯泡L2两端电压一直增大，灯泡L2一直变亮，D正确。
故选BCD。
11．BD
【解析】
AB．电阻两端的电压
所以两电阻两端的电压之比等于电流之比，由于电流比等于匝数反比，所以
故A错误，B正确；
C．电阻消耗的功率
所以两电阻消耗的电功率之比
故C错误；
D．由表达式知ab两端电压有效值为220V，设副线圈电压为U2，则原线圈两端电压3U2，原线圈中电阻分压为，即
解得
故D正确。
故选BD。
12．
【解析】
根据乙图可知电压的周期为，则角速度为
故电压的瞬时表达式为
图乙可读电压的最大值为12V，故有效值为
13． 200 190
【解析】
交流发电机产生电动势的最大值
Em＝nBSω
而
Φm＝BS
ω＝
所以
由Φ－t图线可知：
Φm＝2.0×10－2 Wb，T＝6.28×10－2s
所以
Em＝200 V
电动势的有效值
E＝＝100V
R上的功率为
14． 1：1 0.2
【解析】
理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过两个线圈的磁通量相同，则原副线圈磁通量的变化率之比为1:1。
根据
可知，磁通量的变化率的最大值即为每一匝产生的电动势的最大值，则有
原、副线圈每一匝产生的电动势的有效值相等，均为
15．1A
【解析】
交流发电机产生电动势的最大值
而，，所以
由图线可知：，，所以
则
感应电流瞬时值表达式为
当时，解得
i=1A
16．（1）0；；（2）0；；（3）0；；
【解析】
（1）甲位置AB边产生的感应电动势
乙位置AB边产生的感应电动势
丙位置AB边产生的感应电动势
（2）甲位置整个线圈中的感应电动势
乙位置整个线圈中的感应电动势
丙位置整个线圈中的感应电动势
（3）若线圈有N匝，则甲位置整个线圈中的感应电动势
乙位置整个线圈中的感应电动势
丙位置整个线圈中的感应电动势
17．见解析
【解析】
虽然蓄电池只能输出直流电，但在开关闭合的一瞬间，变压器原、副线圈中的磁通量会发生变化，在这一瞬间可以起到变压的作用，而火花塞点火不需要持续的高压，只需要一瞬间的高压即可点火，综上所述可知该设计可行。
设变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，则根据理想变压器变压规律可得变压器需满足的匝数比为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．（2022·浙江温州·高二期末）如图甲所示为一台小型发电机构造示意图。当线圈转动时，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。发电机线圈的内阻为，外接灯泡的电阻为，则（ ）
A．电压表的示数为
B．电流表的示数一直变化
C．小灯泡的功率为
D．在时刻，穿过线圈的磁通量最大
2．（2022·湖南长沙·模拟预测）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈由火线和零线并行绕成。当右侧线圈中产生电流时，电流经放大器放大，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断电路。下列说法正确的有（ ）
A．家庭电路正常工作时，中的磁通量不为零
B．家庭电路正常工作时，使用的电器越多，中的电流越大
C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触A点发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
3．（2021·全国·高三专题练习）一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是（ ）
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01 s时刻的变化率最大
C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大
D．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示
4．（2022·湖北黄冈·高二期末）如图所示，一矩形闭合金属线框绕垂直匀强磁场的轴以角速度匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度，线框匝数匝，面积，电阻为。从图示位置（线圈平面与磁场方向平行）开始计时，下列说法中正确的是（ ）。
A．在图示位置时线框中的感应电流为0
B．线框中的感应电流的方向在内改变50次
C．线框匀速转动产生的电动势瞬时值表达式为
D．线框在一分钟内产生的焦耳热是
5．（2021·重庆巴蜀中学高三阶段练习）如图所示，理想变压器原线圈输入端接正弦交流电u=Umsinωt，副线圈接电阻R1、R2和二极管，图中电流表A1、A2、A3均为理想电流表（示数为电流的有效值），R1、R2阻值均为R，二极管为理想二极管，变压器原、副线圈匝数比为2：1。则电流表A1、A2、A3示数之比为（ ）
A．5：20：4 B．1：2：1 C．：2：2 D．2：4：3
6．（2022·浙江舟山·高二期末）如图为某同学设计的一种发电装置。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角a均为，磁场均沿半径方向。N匝矩形线围abcd的边长ab=cd=L、bc=ad=2L。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（ ）
A．矩形线围每转动一周，电流方向改变一次
B．从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式
C．线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小
D．外接电阻上电流的有效值
7．（2022·全国·高二）图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是（ ）
A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的 B．电动势表达式为e=6sin 50πt（V）
C．电流方向每秒改变50次 D．灯泡两端电压的最大值为5.4 V
8．（2021·河南·高三阶段练习）如图甲所示，在匀强磁场中，有一匝数为N、总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴以角速度匀速转动。线圈通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连，图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，则下列说法中正确的是（ ）
A．t=0时刻，穿过线圈的磁通量为0
B．时刻，穿过线圈的磁通量大小为
C．从时刻到时刻这段时间内通过电阻R的电荷量为
D．电流表的示数为
二、多选题
9．（2022·浙江金华·高二期末）如图所示，单匝线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边以角速度匀速转动，其线圈中感应电动势的峰值为，闭合回路中两灯泡均能发光。则（ ）
A．减小电容器C两极板的正对面积时，灯泡变亮
B．减小电容器C两极板间的距离时，灯泡变亮
C．增加线圈abcd的匝数，其余条件不变，两灯泡变暗
D．抽去电感器L的铁芯时，灯泡变亮
10．（2021·河南河南·高三阶段练习）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=2：1，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终为滑动变阻器R总阻值的一半。滑动变阻器的滑片P初始时刚好位于R的正中央。若滑动滑片P的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的为（ ）
A．初始时，灯泡L2两端的电压UL2等于原线圈的电压U1
B．初始时，灯泡L2两端的电压UL2等于原线圈的电压U1的四分之一
C．将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，灯泡L1先变暗再变亮
D．将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，灯泡L2一直变亮
11．（2022·山东·莱阳一中高二开学考试）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。a、b端加一定交流电压后，则（ ）
A．两电阻两端的电压比
B．两电阻中的电流之比
C．两电阻消耗的电功率之比
D．电阻B两端的电压表的示数
三、填空题
12．（2021·福建·福州第十五中学高二期末）风电是一种清洁、绿色的可再生能源，中国的风电装机容量，目前处于世界领先地位，图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示如图乙所示，该交变电流的线圈两端电压瞬时值表达式为______V，线圈两端电压的有效值为______V。
13．（2022·福建省龙岩第一中学高二开学考试）图甲为小型交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的匝数、总电阻，线圈的两端与阻值为95的电阻R连接，交流电压表为理想电表，时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化，交流发电机产生的电动势的最大值为______V，电阻R实际消耗的功率______W。
14．（2021·陕西咸阳·高二期中）如图所示的理想变压器，原副线圈的匝数比匝，则穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为______，穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为______V，原、副线圈每一匝产生的电动势的有效值相等，均为______V。
四、解答题
15．（2022·河南南阳·高二期末）图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向迅速转动，线圈的匝数，线圈的电阻，线圈的两端经集流环与电阻连接，。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间按图乙所示正弦规律变化。从开始，线圈转过60°时感应电流是多大？
16．（2021·全国·高二专题练习）如图所示是线圈ABCD在磁场中绕轴OO′转动时的截面图．线圈平面从中性面开始转动，角速度为ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，AB边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt。设AB边长为L1，BC边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，线圈转动角速度为ω，则：
（1）甲、乙、丙位置AB边产生的感应电动势各为多大？
（2）甲、乙、丙位置整个线圈中的感应电动势各为多大？
（3）若线圈有N匝，则甲、乙、丙中整个线圈的感应电动势各为多大？
17．（2021·全国·高二课时练习）汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有12V，远远达不到火花塞产生火花所需要的10000V电压。为此，有人设计了如图所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的初级线圈通过开关连到蓄电池上，次级线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制。试分析该设计是否可行，若要实现点火，变压器需满足什么条件？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
A．交流电压表示数为电压的有效值，由乙图知线圈电动势最大值为，则根据正弦式交变电流有效值和最大值的关系可知，其有效值，对整个闭合电路，由闭合电路欧姆定律
解得
I=0.6A，U=5.4V
所以电压表示数为5.4V，故A错误；
B．交流电流表显示的是电流的有效值，为0.6A，保持不变，故B错误；
C．由可解得
P=
故C正确；
D．在时刻，线圈上电动势达到最大值，由法拉第电磁感应定律可知此刻磁通量的变化率最大，磁通量为零，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
A．由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，L2中的磁通量为零，A错误；
B．当家庭电路中使用的电器增多时，火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反，L2中的磁通量不变，仍为零，则L2中的磁通量不变不会有感应电流，B错误；
C．家庭电路发生短路时，零线和火线电流增大，但电流仍大小相等，方向相反，L2中的磁通量仍为零，开关K不会被电磁铁吸起，C错误；
D．地面上的人接触火线A点发生触电时，零线和火线电流大小不相等，此时L2中的磁通量不为零，通过放大器，开关K将被电磁铁吸起，D正确。
故选D。
3．B
【解析】
A．由图知，在t＝0时，最大，即线圈处于中性面位置，故A错误；
B．图像斜率的绝对值表示的变化率，由图可以看出t＝0.01 s时刻图线斜率绝对值最大，故B正确；
C．在t＝0.02 s时，最大，，由法拉第电磁感应定律，知此时电动势顺时针e＝0，则C错误；
D．由甲图知磁通量随时间变化关系可表示为，带入可得
故D错误。
故选B。
4．C
【解析】
A．在图示位置时为中性面的垂面，线框边框垂直切割磁感线，感应电动势最大，感应电流最大，故A错误。
B．角速度，可知周期
一个周期内感应电流的方向改变2次，故线框中的感应电流的方向在内改变100次，故B错误；
C．线框匀速转动产生的电动势的峰值为
线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以线框匀速转动产生的电动势瞬时值表达式为
故C正确；
D．电动势有效值为
线框在一分钟内产生的焦耳热是
故D错误；
故选C。
5．C
【解析】
理想变压器原、副线圈匝数之比为2：1，所以I1：I2=1：2，通过A2和A3的电流瞬时值图象大致如图甲、乙所示
由有效值的定义，对于通过A2电流I2，有
解得
对于电流A3的电流I3，有
解得
所以电流表A1、A2、A3示数之比为
故选C。
6．D
【解析】
A．矩形线围每转动一周，电流方向改变两次，选项A错误；
B．两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直，线圈切割磁感线时，感应电动势不变，是方波式交流电，故B错误；
C．线圈切割磁感线时，bc、ad边的运动速度为
感应电动势为
解得
感应电流
bc边所受安培力的大小
选项C错误；
D．一个周期内，通电时间
则
解得
故D正确。
故选D。
7．D
【解析】
A．电动势随时间的变化规律从零开始，说明线圈从中性面开始转动，磁通量最大，瞬时电动势为零，A错误；
B．电动势的最大值为Em=6V，而
则电动势表达式为
e=Emsin ωt=6sin100πt（V）
B错误；
C．线圈每转一圈，电流改变两次方向，则电流方向每秒改变了100次，C错误；
D．灯泡两端的电压最大值为
Um==5.4 V
D正确。
故选D。
8．C
【解析】
A．由图可知，时刻，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，故A错误；
B．由图可知，时刻，感应电动势最大，则此时磁通量大小为0，故B错误；
C．从到这段时间磁通量的变化为，则平均电动势
因此通过电阻的电荷量为
故C正确；
D．电流表的示数为有效值，则有
故D错误。
故选C。
9．BD
【解析】
A．根据
可知，减小电容器C两极板的正对面积时C减小，电容器的容抗变大，则灯泡A1变暗，选项A错误；
B．根据
可知，减小电容器C两极板间的距离时C变大，电容器容抗减小，则灯泡A1变亮，选项B正确；
C．根据
可知，增加线圈abcd的匝数，则线圈产生的感应电动势变大，频率不变，其余条件不变，则通过两灯电流变大，则两灯泡变亮，选项C错误；
D．抽去电感器L的铁芯时，自感系数减小，感抗减小，则灯泡A2变亮，选项D正确。
故选BD。
10．BCD
【解析】
AB．根据
解得
A错误，B正确；
C．当 时，滑动变阻器和灯泡L2的总电阻最大，将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，滑动变阻器和灯泡L2的总电阻先变大后变小，副线圈的电流先变小后变大，根据
原线圈的电流也先变小后变大，所以灯泡L1先变暗再变亮，C正确；
D．将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，灯泡L2两端电压一直增大，灯泡L2一直变亮，D正确。
故选BCD。
11．BD
【解析】
AB．电阻两端的电压
所以两电阻两端的电压之比等于电流之比，由于电流比等于匝数反比，所以
故A错误，B正确；
C．电阻消耗的功率
所以两电阻消耗的电功率之比
故C错误；
D．由表达式知ab两端电压有效值为220V，设副线圈电压为U2，则原线圈两端电压3U2，原线圈中电阻分压为，即
解得
故D正确。
故选BD。
12．
【解析】
根据乙图可知电压的周期为，则角速度为
故电压的瞬时表达式为
图乙可读电压的最大值为12V，故有效值为
13． 200 190
【解析】
交流发电机产生电动势的最大值
Em＝nBSω
而
Φm＝BS
ω＝
所以
由Φ－t图线可知：
Φm＝2.0×10－2 Wb，T＝6.28×10－2s
所以
Em＝200 V
电动势的有效值
E＝＝100V
R上的功率为
14． 1：1 0.2
【解析】
理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过两个线圈的磁通量相同，则原副线圈磁通量的变化率之比为1:1。
根据
可知，磁通量的变化率的最大值即为每一匝产生的电动势的最大值，则有
原、副线圈每一匝产生的电动势的有效值相等，均为
15．1A
【解析】
交流发电机产生电动势的最大值
而，，所以
由图线可知：，，所以
则
感应电流瞬时值表达式为
当时，解得
i=1A
16．（1）0；；（2）0；；（3）0；；
【解析】
（1）甲位置AB边产生的感应电动势
乙位置AB边产生的感应电动势
丙位置AB边产生的感应电动势
（2）甲位置整个线圈中的感应电动势
乙位置整个线圈中的感应电动势
丙位置整个线圈中的感应电动势
（3）若线圈有N匝，则甲位置整个线圈中的感应电动势
乙位置整个线圈中的感应电动势
丙位置整个线圈中的感应电动势
17．见解析
【解析】
虽然蓄电池只能输出直流电，但在开关闭合的一瞬间，变压器原、副线圈中的磁通量会发生变化，在这一瞬间可以起到变压的作用，而火花塞点火不需要持续的高压，只需要一瞬间的高压即可点火，综上所述可知该设计可行。
设变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，则根据理想变压器变压规律可得变压器需满足的匝数比为
答案第1页，共2页
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