第五章 交变电流
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)
1．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图1所示，由图可以知道( )
图1
A．0.01 s时刻线圈处于中性面位置
B．0.01 s时刻穿过线圈的磁通量为零
C．该交流电流有效值为2 A
D．该交流电流频率为50 Hz
2．如图2所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电
流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确的是 ( )
A．因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零 图2
B．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大[来源:21世纪教育网]
C．线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大
D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍
3．为了减少输电线路中的电力损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经过降压变电站将高压变为低压．某降压变电站将电压U0＝11 000sin 100πt(V)的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电站变压器 ( )
A．原、副线圈匝数比为50∶1
B．副线圈中电流的频率是50 Hz
C．原线圈的导线比副线圈的要粗
D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
4．如图3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则 ( )
图3
A．交流电的频率为0.02 Hz
B．原线圈输入电压的最大值为200 V
C．电阻R2的电功率约为6.67 W
D．通过R3的电流始终为零
5．如图4甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内 ( )
图4
A．电流表的示数比的小
B．电流表的示数比的小
C．电流表和的示数相同
D．电流表的示数都不为零
6.如图5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接通后
( )21世纪教育网
A．副线圈两端从M、N 的输出电压减小
B．副线圈输电线等效电阻R两端的电压减小 图5
C．通过灯泡L1 的电流减小
D．原线圈中的电流减小
7．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图6甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是 ( )
图6[来源:21世纪教育网]
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率增大
8．如图7所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )
图7
A．P2变大，P3变大
B．P1变小，P2变小
C．U2变小，U3变小
D．U2变小，U4变大
9.在如图8所示的电路中，理想变压器的变压比为2∶1，四个灯
泡完全相同，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么( )
A．L1和L2都能正常工作
B．L1和L2都不能正常工作 图821世纪教育网
C．L1和L2只有一个能正常工作
D．条件不足，无法判断
10．如图9所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，原线圈接正弦交变电流，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升．若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为 ( )
图9
A．4IR＋ B.
C．4IR D.IR＋
二、填空题(本题共2小题，共14分)
11．(6分)如图10所示，理想变压器原线圈与10 V的交流电源相连，
副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为0.3 W， 正常发光时电阻为30 Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A，可计算出原、副线圈的匝数比为________，流过灯泡b的电流为________． 图10
12．(8分)有一个教学用的可拆变压器，如图11甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．21世纪教育网
图11
(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．
(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)．
________________________________________________________________________
A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示)[来源:21世纪教育网]
三、计算题(本题共3小题，共46分)
13．(12分)(2012·安徽·23)图12甲是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动． (只考虑单匝线圈)
甲 乙
图12
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；
(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图13所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；
图13
(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．(其他电阻均不计)
14．(16分)某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V，输出电功率为50 kW，如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？21世纪教育网
15．(18分)如图14甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r＝0.10 m、匝数n＝20匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)．在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝ T，线圈的电阻为R1＝0.50 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω的小灯泡L.外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小灯泡．当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)．求：
图14
(1)小灯泡中电流的最大值；[21世纪教育网]
(2)电压表的示数；
(3)t＝0.1 s时外力F的大小；
(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小灯泡的功率提高双倍，可采取什么办法(至少说出两种方法)?
答案
1．B 2．CD 3．AB 4．BC 5．C 6．C 7．AD 8．A 9．A 10．A 21世纪教育网
11．10∶3 0.2 A
12．见解析21世纪教育网
解析 (1)A 由题图乙可知a位置的阻值大于b位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的．
(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nA＝n.
13．(1)e1＝BL1L2ωsin ωt (2)e2＝BL1L2ωsin (ωt＋φ0)
(3)
14．200 V 2.0×104 W 1∶10 497∶22
15．(1)0.16 A (2)1.07 V (3)0.128 N
(4)提高vm；用变压器
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第五章 交变电流
训练1 交变电流
[概念规律题组]
1．下列各图中，线圈中能产生交流电的有 ( )
2．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是( )
A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变
B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次21世纪教育网
C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次
D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次21世纪教育网
3.矩形线圈在磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V，那么该
线圈由图1所示位置转过30°，线圈中的感应电动势大小为 ( )
A．50 V B．25 V[来源:21世纪教育网]
C．25 V D．10 V 图1
4．如图2所示，矩形线圈abcd放在匀强磁场中，ad＝bc＝l1，ab＝cd＝
l2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴做匀速转动，则( )
A．以OO′为转轴时，感应电动势e＝Bl1l2ωsin ωt
B．以O1O1′为转轴时，感应电动势e＝Bl1l2ωsin ωt
C．以OO′为转轴时，感应电动势e＝Bl1l2ωcos ωt 图2
D．以OO′为转轴跟以ab为转轴一样，感应电动势e＝Bl1l2ωsin(ωt＋)
5．一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e＝10sin 20πt V，则下列说法正确的是 ( )
A．t＝0时，线圈位于中性面
B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为零21世纪教育网21世纪教育网
C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大
D．t＝0.4 s时，电动势第一次出现最大值
[方法技巧题组]
6．交流发电机在工作时电动势为e＝Emsin ωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将线圈所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为 ( )21世纪教育网
A．e′＝Emsin B．e′＝2Emsin21世纪教育网
C．e′＝Emsin 2ωt D．e′＝sin 2ωt
7.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形图如图3所
示，下列说法中正确的是 ( )
A．在t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值
B．在t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值 图3
C．在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值
D．在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值
8．如图4所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈
轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)．若从图中所示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是下列图中的 ( ) 图4
9．闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动，产生的交流电瞬时值的表达式为i＝0.2sin 100πt A，从t＝0到第一次出现通过线圈的磁通量变化率最大值的时间为
( )
A．1/50 s B．1/100 s
C．1/200 s D．1/400 s
10．一只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5甲所示，则下列说法中正确的是 ( )
图5
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大
C．t＝0.02 s时刻，交变电动势达到最大21世纪教育网
D．该线圈产生的相应交变电动势的图象如图乙所示
11.如图6所示，匀强磁场B＝0.50 T，矩形线圈的匝数N＝100匝，边长Lab
＝0.20 m，Lbc＝0.10 m，以3 000 r/min的转速匀速转动，若线圈平面通过中性面时开始计时，试求：
(1)交变电动势的瞬时值表达式；
(2)若线圈总电阻为2 Ω，线圈外接电阻为8 Ω，写出交变电流的瞬时值表达式；图6
(3)线圈由图示位置转过π/2的过程中，交变电动势的平均值．
[创新应用题组]
12．如图7甲所示，矩形线圈匝数N＝100 匝，ab＝30 cm，ad＝20 cm，匀强磁场磁感应强度B＝0.8 T，绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω＝100π rad/s，试求：
(1)穿过线圈的磁通量最大值Φm为多大？线圈转到什么位置时取得此值？
(2)线圈产生的感应电动势最大值Em为多大？线圈转到什么位置时取得此值？
(3)写出感应电动势e随时间变化的表达式，并在图乙中作出图象．
甲 乙
图7
答案
1．BCD 2．C 3．B 4．CD 5．A 6．C 7．BC 8．A 9．C 10．B [来源:21世纪教育网]
11．(1)e＝314sin 314t V
(2)i＝31.4sin 314t A
(3)200 V
12．见解析
解析 (1)当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值．21世纪教育网
Φm＝BS＝0.8×0.3×0.2 Wb＝0.048 Wb
(2)线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值
Em＝NBSω＝480π V
(3)表达式e＝Emcos ωt＝480πcos 100πt V
图象如图所示
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训练2 描述交变电流的物理量
[概念规律题组]
1．下列提到的交流电，不是指有效值的是 ( )
A．交流电压表的读数 B．保险丝熔断电流
C．电容器击穿电压 D．220 V交流电压
2.矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时21世纪教育网
间变化的图象如图1所示，下列说法中正确的是 ( )
A．交流电压的有效值为36 V21世纪教育网
B．交流电压的最大值为36 V，频率为0.25 Hz 图1
C．2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大[来源:21世纪教育网]
D．1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快
3．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计时，当t＝T时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 V，则此交变电流的有效值为( )
A．2 V B．2 V C. V D. V21世纪教育网
4.一交流电压的图象如图2所示，将该交流电压加在一阻值为22 Ω21世纪教育网
的电阻两端，下列说法中正确的是 ( )
A．该电阻消耗的功率为550 W
B．该交流电压的瞬时值表达式为u＝110sin 100πt V 图221世纪教育网
C．并联在该电阻两端的交流电压表的示数为110 V
D．流过电阻的电流方向每秒改变50次
5.在图3所示电路中，A是熔断电流I0＝2 A的保险丝，R是可变电阻，S
是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e＝220sin 314t V．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于
( ) 图3
A．110 Ω B．110 Ω
C．220 Ω D．220 Ω
[方法技巧题组]
6．两个相同的电阻，分别通以如图4甲、乙所示的正弦式交变电流和方波式交变电流，两种交变电流的最大值相等，周期相等．则在一个周期内，正弦式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q1与方波式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于 ( )
图4
A．3∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶3
7．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为 ( )
A．π/2 B．2/πC．2π D．π
8．电阻R1、R2与交流电源按照如图5甲所示方式连接，R1＝10 Ω、R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则 ( )
图5
A．通过R1的电流的有效值是1.2 A
B．R1两端的电压有效值是6 V
C．通过R2的电流的最大值是1.2 A
D．R2两端的电压最大值是6 V21世纪教育网
9．图6中甲、乙分别表示两种电压的波形，其中甲电压按正弦规律变化．下列说法正确的是 ( )
图6
A．甲表示交流电，乙表示直流电
B．两种电压的有效值相等
C．甲电压的瞬时值表达式为u＝311sin 100πt V
D．甲交变电流的有效值比乙交变电流的有效值大21世纪教育网21世纪教育网
[创新应用题组]21世纪教育网
10．有一交流电压的变化规律为u＝220sin 314t V，若将辉光电压为220 V的氖管接上此交流电压，则1 s内氖管的发光时间为多少？(提示：电压u≥220 V时，氖管才发光)
答案
1．C 2．BC 3．A 4．AB 5．B 6．B 7．B 8．B 9．CD
10．0.5 s
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训练3 习题课：交变电流的产生及描述
[概念规律题组]
1.一矩形线圈，绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′按顺时针方向旋转，
引出线的两端与互相绝缘的半圆铜环连接，两个半圆环分别与固定电刷A、B滑动接触，电刷间接有电阻，如图1所示，在线圈转动过程中，通过电阻的电流 ( )
A．大小和方向都不断变化 图121世纪教育网
B．大小和方向都不变
C．大小不断变化，方向是A→R→B
D．大小不断变化，方向是B→R→A
2．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图2所示，由图可知 ( )
图2
A．该交流电的电压的有效值为100 V
B．该交流电的频率为25 Hz
C．该交流电压瞬时值的表达式为u＝100sin 25t V
D．若将该交流电压加在阻值为100 Ω的电阻两端，该电阻消耗的功率为50 W21世纪教育网
3.矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转
动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图3所示，下列结论正确的是 ( )
A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大21世纪教育网
B．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势改变方向 图3
C．电动势的最大值是157 V21世纪教育网
D．在t＝0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s
4．如图4所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是 ( )
A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．线圈先后两次转速之比为3∶2 图4
C．交流电a的瞬时值为u＝10sin 5πt V
D．交流电b的最大值为 V
5．如图5所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2
垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A．那么 ( )[来源:21世纪教育网]21世纪教育网
A．线圈消耗的电功率为4 W
B．线圈中感应电流的有效值为2 A 图5
C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cos t V
D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝sin t Wb
[方法技巧题组]
6．如图6甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，在t＝时刻 ( )
图6
A．线圈中的电流为零21世纪教育网
B．穿过线圈的磁通量为零
C．线圈所受的安培力为零
D．穿过线圈磁通量的变化率最大21世纪教育网
7．在如图7甲所示电路的MN间加如图乙所示的正弦交流电，负载电阻R为100 Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为 ( )
图7
A．220 V 2.20 A B．311 V 2.20 A
C．220 V 3.11 A D．311 V 3.11 A
[创新应用题组]
8．如图8所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝
数N＝100，线圈电阻r＝3 Ω，ab＝cd＝0.5 m，bc＝ad＝0.4 m，磁感应强度B＝0.5 T，电阻R＝311 Ω，当线圈以n＝300 r/min的转速匀速转动时．求： 图821世纪教育网
(1)感应电动势的最大值；
(2)t＝0时线圈在图示位置，写出此交变电流电动势瞬时值表达式；
(3)此电压表的示数是多少？
答案[来源:21世纪教育网]
1．C 2．BD 3．CD 4．BCD 5．AC 6．AC 7．A
8．(1)314 V (2)e＝314sin10πt V (3)220 V
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训练4 电感和电容对交变电流的影响
[概念规律题组]
1．关于感抗，下列说法中正确的是 ( )
A．感抗就是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势，阻碍电流的变化
B．感抗的大小不仅与自感系数有关，还与电流的频率有关
C．感抗虽然对交流电有阻碍作用，但不消耗能量21世纪教育网
D．以上说法都不对21世纪教育网
2．如图1所示，输入端ab的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以
下说法中正确的是(L的直流电阻不为零) ( )
A．直流成分只能从L通过
B．交流成分只能从R通过 图1
C．通过R的既有直流成分又有交流成分
D．通过L的直流成分比通过R的直流成分要大21世纪教育网
3.一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图2所示．一
铁棒插进线圈后，该灯将 ( )
A．变亮
B．变暗
C．对灯的亮度没影响 图2
D．无法判断
4．对交变电流通过电容器的理解正确的是 ( )
A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体
B．交变电流定向移动的电荷通过电容器两极板间的绝缘介质
C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器
D．交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)21世纪教育网
5．如图3所示，甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列说法正确的是 ( )[来源:21世纪教育网]
图3
A．灯L1比灯L2亮
B．灯L3也能发光，但亮度最暗
C．灯L2和L4亮度相同
D．灯L4比灯L1亮
[方法技巧题组]
6.如图4所示，平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上，灯泡正常
发光，则 ( )
A．把电介质插入电容器，灯泡一定变亮
B．把电容器两极板间距离增大，灯泡一定变亮 图4
C．把电容器两极板间距离减小，灯泡一定变亮
D．使交流电频率增大，灯泡变暗
7.在频率为f的交变电流电路中，如图5所示，当开关S依次分别接通R、
C、L所在的支路，这时通过各支路的电流有效值相等．若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则下列几种情况不正确的是21世纪教育网
( ) 图5
A．通过R的电流有效值不变
B．通过C的电流有效值变大21世纪教育网
C．通过L的电流有效值变小
D．流过R、C、L的电流有效值都不变
8．有两个电容器的电容分别为C1＝5 μF和C2＝3 μF，分别加在峰值一定的交流电源上，在下列各种情况下，哪一种情况通过电容器的电流最大 ( )
A．在C1上所加交变电流频率为50 Hz
B．在C2上所加交变电流的频率为50 Hz
C．在C1上所加交变电流的频率为100 Hz
D．在C2上所加交变电流的频率为100 Hz
9.如图6所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小(如L＝1
mH，C＝200 pF)，此电路的重要作用是 ( )
A．阻直流通交流，输出交流
B．阻交流通直流，输出直流 图6
C．阻低频通高频，输出高频交流21世纪教育网
D．阻高频通低频，输出低频交流和直流
[创新应用题组]21世纪教育网
10.“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，
分别称为高音扬声器和低音扬声器．音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动．图7为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，则 ( ) 图7
A．甲扬声器是高音扬声器
B．C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器[来源:21世纪教育网]
C．L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器
D．L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流
答案
1．ABC 2．CD 3．B 4．CD 5．CD 6．AC 7．D 8．C 9．D 10．BD
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训练5 变压器
[概念规律题组]
1．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是 ( )
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1
2.如图1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＝55 Ω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，下列说法中正确的是 ( ) 图1
A．原线圈中电流表的读数为1 A
B．原线圈中的输入功率为220 W
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50 s[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]
3．一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率是 ( )
A．5 A,250 V,50 kW B．5 A,10 kV,50 kW21世纪教育网
C．200 A,250 V,50 kW D．200 A,10 kV,2×103 kW
4.有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入
电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图2所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则 ( )
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大 图2
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
[方法技巧题组]
5.如图3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，以下说法中正确的是 ( )
A．副线圈两端M、N的输出电压减小 图3
B．副线圈输电线等效电阻R两端的电压将增大[来源:21世纪教育网]
C．通过灯泡L1的电流减小
D．原线圈中的电流增大
6．图4甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是 ( )
21世纪教育网
图4
A．线圈匝数n1B．线圈匝数n1>n2，n3>n4
C．甲图中的电表是电压表，输出端不可短路
D．乙图中的电表是电流表，输出端不可断路
7.如图5甲、乙所示电路中，当A、B接10 V交变电压时，C、D间电
压为4 V；M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压也为4 V．现把C、D接4 V交流，P、Q接4 V直流，下面可表示A、B间和M、N间的电压的是 ( )[来源:21世纪教育网]
A．10 V 10 V B．10 V 4 V 图5
C．4 V 10 V D．10 V 0
[创新应用题组]
8.如图6所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1∶n2＝
2∶1，交流电源电压u＝311sin 100πt V，F为熔断电流为I0＝1.0 A的保险丝，负载R为一可变电阻．
(1)当电阻R＝100 Ω时，保险丝能否被熔断？ 图6[来源:21世纪教育网]
(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？21世纪教育网
答案
1．BD 2．A 3．A 4．BC 5．BCD 6．CD 7．B
8．(1)保险丝不会被熔断 (2)55 Ω 220 W
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训练6 电能的输送
[概念规律题组]
1．输电线路的电阻为R，发电站输出功率为P，输电电压为U，则用户得到的功率为( )
A．P B．P－()2·R
C．P－ D．()2·R
2．中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原采用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为 ( )[来源:21世纪教育网]
A．P/4 B．P/2
C．2P D．4P21世纪教育网
3．某电站不经变压器直接向用户输送电能，若输电功率为P，输电电压为U，输电线电阻为R，用户得到的电压为U′，则下列说法中正确的是 ( )
A．输电线上损失电压为R21世纪教育网
B．输电线上损失电功率为(U－U′)2/R
C．用户得到的功率为U′2/R
D．用户得到的功率为P
4．某发电厂原来用11 kV的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220 kV输电，输送的电功率都是P.若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是 ( )
A．根据公式I＝，提高电压后输电线上的电流降为原来的
B．根据公式I＝，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍
C．根据公式P损＝I2R＝R，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的
D．根据公式P损＝，提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的400倍
5．某用电器距离供电电源为L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电导线的电阻率为ρ，那么，该输电导线的横截面积最小值是 ( )
A. B.
C. D.21世纪教育网
[方法技巧题组][来源:21世纪教育网]
6．某小型水电站的电能输送示意图如图1所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则( )
图1[来源:21世纪教育网]
A.>
B.<
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
7．某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器．经变压器降压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时 ( )
①升压变压器的副线圈的电压变大 ②高压输电线路的电压损失变大 ③降压变压器的副线圈上的电压变大 ④降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
8．三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1＝3 m/s的速度流入水轮机后以v2＝1 m/s的速度流出，流出水位比流入水位低10 m，水流量为Q＝10 m3/s.水轮机效率为75%，发电机效率为80%，g＝10 m/s2.试问：
(1)发电机的输出功率是多少？
(2)如果发电机输出电压为240 V，用户所需电压为220 V，输电线路中能量损耗为5%，输电线的电阻共为12 Ω，那么所需的升、降压变压器的原、副线圈匝数比分别是多少？
[创新应用题组]
9．某学校有一台应急备用发电机，内阻为r＝1 Ω，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R＝4 Ω，全校22个教室，每个教室用“220 V,40 W”的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，求：
(1)输电线上损耗的电功率多大？21世纪教育网
(2)发电机的输出功率多大？
(3)发电机的电动势多大？ [21世纪教育网]
答案
1．B 2．A 3．ABD 4．AC 5．B 6．AD 7．D
8．(1)6. 24×105 W (2)1∶51 53∶1[来源:21世纪教育网]
9．(1) 144 W (2)5 424 W (3)250 V
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第六章 传感器
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)
1．利用半导体材料可以制成 ( )
A．标准电阻 B．热敏电阻
C．光敏电阻 D．晶体管
2.如图1所示是电阻R随温度T变化的图象，下列说法中正确的是( )21世纪教育网
A．图线1是热敏电阻的R－T关系图象，它是用金属材料制成的
B．图线2是热敏电阻的R－T关系图象，它可以用半导体材料制成
C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 图1
D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
3．电子秤使用的是 ( )
A．超声波传感器 B．温度传感器
C．压力传感器 D．红外线传感器
4．下列说法正确的是 ( )
A．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差21世纪教育网
C．电熨斗中的双金属片是温度传感器
D．霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件
5．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图2甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数变化与时间t的关系如图乙所示，下列判断正确的是 ( )
图2
A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
6.电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图3所
示．Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中，有( )
A．电容变大[来源:21世纪教育网]
B．电容变小 图3
C．导线AB中有向左的电流
D．导线AB中有向右的电流
7.如图4所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线
圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是 ( ) 图4
A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联
C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联
D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联21世纪教育网
8.如图5所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路．其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动
机定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件．这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转动正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是( ) 图5
①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少 ②电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少 ③电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的 ④电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
9．为了保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有一定的滚动而不是纯滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制，为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是ABS防抱死系统．如图6是电磁脉冲传感器示意图，B是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮A，齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是 ( )
图6
A．车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流
B．车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流
C．车轮转速减慢时，输出电流的周期变小，电流强度也变小
D．车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流强度也变大
10.如图7所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度
的装置．R是滑动变阻器．它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属滑片向下移动时21世纪教育网
( ) 图7
A．电路中的电流减小，油箱油面降低
B．电路中的电流减小，油箱油面升高
C．电路中的电流增大，油箱油面降低21世纪教育网
D．电路中的电流增大，油箱油面升高
二、填空题(本题共2小题，共16分)
11．(8分)传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元
件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图8中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表(实质是理想的电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，取g＝10 m/s2.请回答： 图8
压力F/N
0
250
500
750
1 000
1 25021世纪教育网
1 500
……
电压R/Ω21世纪教育网
300
270
240
210
180
150
120
……
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A处．
(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的质量是________kg.[来源:21世纪教育网]
12．(8分)光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，比如用于街道路灯的自动控制．如图9为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄，日落灯亮的效果．
图9
三、计算题(本题共3小题，共44分)
13.(12分)如图10所示，电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温，又不会把饭烧焦的家用电
器．它的电路由控制部分AB和工作部分BC组成．K1是限温开关，手动闭合，当温度达到103 ℃时自动断开，不能自动闭合．K2是自动开关，当温度超过80 ℃时自动断开，温度低于70 ℃时自动闭合．R2是限流电阻，阻值为2 140 Ω，R1是工作电阻，阻值为60 Ω.锅中放好适量的米和水，接通电源(220 V，50 Hz)，手动闭合K1后，电饭锅就能自动煮好米饭并保温．试问： 图10
(1)加热过程电饭锅消耗的电功率P1是多大？K1、K2都断开时电饭锅消耗的电功率P2是多大？
(2)接通电源后没有手动闭合K1，能煮熟饭吗？为什么？
14．(14分)如图11所示，图甲是我市某中学在研究性学习活动中，吴丽同学自制的电子秤原理示意图，目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量．托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计．滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，滑片恰好停在变阻器R的最上端，此时电压表示数为零．设变阻器总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力．
图11
(1)推导出电压表示数U用所称物体质量m表示的关系式；21世纪教育网
(2)为使电压表示数与待测物体质量成正比，请利用原有器材进行改进，在图乙的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压表示数U用所称物体质量m表示的关系式．
15．(18分)如图12所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加
速度．金属球的质量为m，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为L的均匀电阻丝，其阻值为R，金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中心C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表(金属丝和导线电阻不计)．图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB与车前进的方向保持水平．列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小． 图12
(1)当列车向右做匀加速直线运动时，试推导出加速度a与电压表读数U′的关系式(a用U′、U、L、h及重力加速度g等表示)；
(2)用推导出的a与U′的关系式说明表盘上a的刻度是否均匀？
(3)C点设置在电阻丝AB中点的原因是什么？对电压表的选择应有什么特殊要求？
答案
1．BCD 2．BD 3．C 4．BCD 5．D 6．AC 7．A 8．B 9．B 10．D
11．(1)1.6×10－2 (2)50
12．如图所示
解析 本题考查光敏电阻的特性及在传感器中的应用，同时考查电路的连接．在能力方面重点考查学生的实验与探究能力．当天亮时，光线照射光敏电阻A，使其阻值迅速减小，控制回路电流增大，继电器B工作，吸住衔铁使触点断开，路灯熄灭．当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻A的阻值增大，控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮．
13．见解析
解析 (1)P1＝＝807 W，P2＝＝22 W.
(2)若K1未手动闭合，开始时K2总是闭合的，R2被短路，功率为P1，当温度上升到80 ℃时，K2自动断开，功率降为P2，温度降低到70℃，K2自动闭合，如此重复，温度只能在70 ℃～80 ℃之间变化，故不能煮熟饭．
14．见解析
解析 (1)当在托盘中放质量为m的物体后，弹簧被压缩x，
则有 mg＝kx
此时滑动变阻器滑片以上的阻值设为R1，则R1＝R
由闭合电路欧姆定律得I＝
电压表的示数为U＝IR1
联立以上各式解得
U＝
(2)改进后的电路原理图如图，设电流为I′，I′＝
电压表的示数为U′，U′＝I′R1
联立解得U′＝
15．见解析
解析 (1)设列车加速度为a时，小球偏离竖直方向θ角，此时小球受力情况如图所示，根据牛顿第二定律得
mgtan θ＝ma.①
因为tan θ＝，②
由①②两式得a＝g③
又设列车加速度为a时，电压表读数为U′
＝＝，④
由④式得＝U′L/U，⑤
将⑤式代入③式得a＝⑥
(2)由⑥式可知，g、L、U、h均为常数，则列车加速度a与电压表读数U′成正比，可将电压表中刻度一一对应地改成加速度a的数值，因而可知表盘上加速度a的刻度与电压表的刻度一样，是均匀的．
(3)原因是列车可能加速运动也可能减速运动(加速度方向随之变化)；所选择的电压表中间刻度应为零．
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第六章 传感器
训练1 传感器及其工作原理
[概念规律题组]
1．下面技术涉及到传感器的应用的有 ( )
A．宾馆的自动门
B．工厂、电站的静电除尘
C．家用电饭煲的跳闸和保温
D．声控开关
2．街旁的路灯和江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，今利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用了半导体的 ( )
A．压敏性 B．光敏性21世纪教育网21世纪教育网
C．热敏性 D．三种特性都利用
3．美国科学家Willard S．Boyle与George E．Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有 ( )21世纪教育网
①发光二极管 ②热敏电阻 ③霍尔元件 ④干电池21世纪教育网
A．①② B．③④ C．②③ D．①④
4．利用光敏电阻制作的光传感器可以记录传送带上工件的输送情况，如图1甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光时，光传感器输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示，若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m，则下述说法正确的是 ( )
[来源:21世纪教育网]
图1
A．传送带运动的速度是 0.1 m/s
B．传送带运动的速度是0.2 m/s
C．该传送带每小时输送3 600个工件
D．该传送带每小时输送7 200个工件
5．如图2所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是 ( )
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图2
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显
B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显
C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显
D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显
[方法技巧题组]
6.在温控电路中，通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关
物理量的控制．如图3所示的电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏 电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时( ) 图3
A．电容器C的带电荷量增大
B．电压表的读数增大
C．电容器C两极板间的电场强度减小
D．R1消耗的功率增大
7.图4是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k
为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证UH随磁感应强度B的变化情况．以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面) ( ) 图4
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大
B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化
8．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值，如图5所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是 ( )21世纪教育网
图5
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器可以用来测量速度
9.如图6所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有
薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他物理量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容两极板间的 ( ) 图6
A．距离变化
B．正对面积变化
C．介质变化
D．电压变化[来源:21世纪教育网]
[创新应用题组]21世纪教育网
10．如图7所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则 ( )21世纪教育网
图7
A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势
B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势
C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势
D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势
答案
1．ACD 2．B 3．C 4．BC 5．C 6．AB 7．ABD 8．D 9．A 10．A
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训练2 传感器的应用
训练3 实验：传感器的应用
[概念规律题组]
1．下列器件不是应用温度传感器的是 ( )
A．电熨斗 B．电子秤 C．电饭锅 D．测温仪
2．关于电饭锅的说法正确的是 ( )
A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁
B．感温铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电
D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
3．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是( )
A．金属导体 B．绝缘体
C．半导体 D．超导体
4．关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是 ( )
A．应变片由导体材料制成
B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小
C．传感器输出的是应变片上的电压
D．外力越大，输出的电压差值也越大
5.如图1所示为一个电平检测逻辑电路，A与被测点相接，则( )21世纪教育网
A．A为低电平，LED发光
B．A为高电平，LED发光 图1
C．A为低电平，LED不发光
D．A为高电平，LED不发光
6．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是 ( )[来源:21世纪教育网]
A．热敏电阻和光敏电阻
B．金属热电阻和光敏电阻
C．热敏电阻和霍尔元件
D．光敏电阻和驻极体话筒21世纪教育网
[方法技巧题组]
7.某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图2
所示的装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值为R1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是 ( )
A．多用电表应选用电流挡，温度升高换用大量程测量 图2
B．多用电表应选用电流挡，温度升高换用小量程测量
C．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡
D．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
8.图3[来源:21世纪教育网]
如图3所示的电路中，两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不远，下列说法中正确的是( )21世纪教育网
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变
9.如图4所示的光控电路发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻．“”是具有特殊
功能的非门，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平，而当输入端A的电压下降到另一个值时，Y会从低电平跳到高电平．在天暗时路灯(发光二极管)会点亮，下列说法中正确的是 ( )
A．天暗时，Y处于高电平 图4
B．天暗时，Y处于低电平21世纪教育网
C．当R1调大时，A端的电压降低，灯(发光二极管)点亮
D．当R1调大时，A端的电压降低，灯(发光二极管)熄灭
10．传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻．热敏电阻阻值随温度变化的图线如图5甲所示，图乙是由热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器的线路图．则下列说法正确的是 ( )
图5
A．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处[来源:21世纪教育网]21世纪教育网
B．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在b处21世纪教育网
C．若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向右移动[来源:21世纪教育网]
D．如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路不能正常工作的原因可能是乙图中左边电源电压太低
11．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图6甲所示，电源的电动势E＝9.0 V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻RG保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当温度等于20℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是 ( )
图6
A．60 ℃ B．80 ℃
C．100 ℃ D．120 ℃
12.目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关．该延时开关的简化原理如图7
所示．图中D是红色光发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内S表示延时开关电路，当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合．这时释放K后，延时开关S约在1 min后断开，电灯熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断： 图7
按钮开关K按下前，发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K按下再释放后，电灯L发光持续时间约________min.这一过程中发光二极管是________．限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比，应满足R________RL的条件．
[创新应用题组]
13．现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干，如图8所示，试设计一个温控电路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程．
图8
答案
1．B 2.BD 3．C 4．BD 5．BC 6．D 7．D 8．A 9．BD 10．AD 11．D
12．发光的 1 熄灭的 ?
13．见解析
解析 热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路．电路图如图所示．
工作过程：闭合S，当温度低于设定值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流太小而不能使它工作，S1接通，电炉丝加热．当温度达到设定值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，S1断开，电炉丝断电，停止供热．当温度低于设定值时，又重复前述过程．
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第四章 电磁感应
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)
1.如图1所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场
的磁感应强度的大小随时间变化．下列说法正确的是 ( )
①当磁感应强度增大时，线框中的感应电流可能减小21世纪教育网
②当磁感应强度增大时，线框中的感应电流一定增大 图1
③当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大
④当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变
A．只有②④正确
B．只有①③正确
C．只有②③正确
D．只有①④正确
2．(2012·北京理综·19)物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图2，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是 ( )
图2
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多21世纪教育网
D．所用套环的材料与老师的不同
3．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下面，如图3甲所示(俯视图)．当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一电信号，被控制中心接收．当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号如图乙所示，则说明火车在做 ( )
图3
A．匀速直线运动
B．匀加速直线运动
C．匀减速直线运动
D．加速度逐渐增大的变加速直线运动
4．如图4所示，闭合线圈abcd从高处自由下落一段时间后垂直于磁
场方向进入一有界磁场，从ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，下列说法正确的是 ( )
A．a端的电势高于b端
B．ab边所受安培力方向为水平向左
C．线圈可能一直做匀速运动 图4
D．线圈可能一直做匀加速直线运动
5.如图5所示，水平放置的两平行导轨左侧连接电阻R，其他电阻不计，
导体杆MN放在导轨上，在水平恒力F的作用下，沿导轨向右运动，并将穿过方向竖直向下的有界匀强磁场，磁场边界PQ与MN平行，从MN进入磁场开始计时，通过MN的感应电流i随时间t变化的图象可能是图中的 ( ) 图5
6．如图6所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P，线圈P与
电流表构成闭合回路．若在t1至t2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下(即为由c经电流表至d)，则可以判断出线圈M两端的电势差Uab随时间t的变化情况可能是图中的
( ) 图6
7．单匝线圈所围的面积为0.1 m2，线圈电阻为1 Ω.规定线圈中感应电流I 的正方向从上往下看是顺时针方向，如图7甲所示．磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．则以下说法正确的是 ( )
图7
A．在时间0～5 s内，I的最大值为0.01 A
B．在第4 s时刻，I的方向为逆时针
C．前2 s内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01 C
D．第3 s内，线圈的发热功率最大
8.边长为L的正方形线框在水平恒力F作用下运动，穿过方向如图8
所示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 图821世纪教育网
B．所受的安培力方向相同
C．进入磁场过程的时间等于穿出磁场过程的时间21世纪教育网
D．进入磁场过程和穿出磁场过程中通过线框内某一截面的电荷量相等
9.在如图9所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，21世纪教育网
E为电源，S为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是 ( )
A．合上开关， a先亮，b逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭
B．合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭 图9
C．合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭
D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭
10.两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端
接有电阻 R ，导轨自身的电阻可忽略不计．斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度，如图10所示．在这过程中 ( ) 图10
A作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零
B．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和
C．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热
D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热
二、填空题(本题共2小题，共14分)
11．(8分)图11是做“探究电磁感应的产生条件”实验的器材示意图．
图11
(1)在图中用实线代替导线把它们连成实验电路．
(2)由哪些操作可以使电流表的指针发生偏转？
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
(3)假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向________偏转．(填“左”或“右” )
12.(6分)如图12所示，两根平行光滑长直金属导轨，其电阻不计，导体棒
ab和cd跨放在导轨上，ab电阻大于cd电阻．当cd在外力F2作用下匀速向右滑动时，ab在外力F1作用下保持静止，则ab两端电压Uab和cd两端电压Ucd相比，Uab________Ucd，外力F1和F2相比，F1________F2(填“>”、“＝”或“<”)． 图12
三、计算题(本题共4小题，共46分)
13.(8分)如图13所示，匀强磁场竖直向上穿过水平放置的金属框架，
框架宽为L，右端接有电阻R，磁感应强度为B，一根质量为m、电阻不计的金属棒以v0的初速度沿框架向左运动，棒与框架的动摩擦因数为μ，测得棒在整个运动过程中，通过任一截面的电荷量为q，求： 图13
(1)棒运动的距离；
(2)R上产生的热量．
14．(12分)如图14所示，两根平行金属导轨固定在同一水平面内，间距为l，导轨左端连接
一个电阻R.一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上．在杆的右方距杆为 d处有一个匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强 度为B.对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力，使杆从静止开始运动，已知杆到达磁场区域时速度为v，之后进入磁场恰好做匀速运动．不计导轨的电阻，假定导轨与杆之间存在恒定的阻力．求：图14
(1)导轨对杆ab的阻力大小Ff；
(2)杆ab中通过的电流及其方向；
(3)导轨左端所接电阻R的阻值．
15．(12分)如图15所示，质量m1＝0.1 kg、电阻R1＝0.3 Ω、长度l＝0.4 m的导体棒ab横
放在U形金属框架上．框架质量m2＝0.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，相距0.4 m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R2＝0.1 Ω的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5 T．垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，使ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM′、NN′保持良好接触．当ab运动到某处时，框架开始运动．设框架与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2. 图1521世纪教育网
(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；21世纪教育网
(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q＝0.1 J，求该过程ab位移x的大小．
16．(14分)(2012·广东理综·35)如图16所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为θ.ab处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．
图16
(1)调节Rx＝R，释放导体棒，当导体棒沿导轨匀速下滑时，求通过导体棒的电流I及导体棒的速率v.[来源:21世纪教育网]
(2)改变Rx，待导体棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电荷量为＋q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx.
答案
1．D 2．D 3．B 4．C 5．ACD 6．CD 7．ABC 8．ABD 9．C 10．ACD 21世纪教育网
11．(1)
(2)①将开关K闭合(或者断开) ②将螺线管A插入(或拔出)螺线管B
(3)右
12．＝ ＝
13．(1) (2)mv－
14．(1)F－ (2) 方向由a→b
(3)－r
15．(1)6 m/s (2)1.1 m
16．(1) (2)21世纪教育网
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训练10 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
[概念规律题组]
1．下列仪器是利用涡流工作的有 ( )
A．电磁炉 B．微波炉21世纪教育网
C．金属探测器 D．真空冶炼炉
2．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了( )
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．减小涡流，提高变压器的效率
C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量21世纪教育网
D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量
3．下列关于涡流的说法中正确的是 ( )
A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的
B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流
C．涡流有热效应，但没有磁效应21世纪教育网
D．在硅钢中不能产生涡流
4.如图1所示，闭合金属环从曲面上 h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，
设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则 ( )
A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h 图121世纪教育网
C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
5．磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈围绕在铝框上，这样做的目的是( )
A．防止涡流而设计的 B．利用涡流而设计的
C．起电磁阻尼的作用 D．起电磁驱动的作用
6．如图2所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )21世纪教育网
A．2是磁铁，在1中产生涡流
B．1是磁铁，在2中产生涡流
C．该装置的作用是使指针能够转动 图2
D．该装置的作用是使指针能很快地稳定
[方法技巧题组]
7.如图3所示 ，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置
后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力) ( )
A．做等幅振动
B．做阻尼振动 图3
C．振幅不断增大
D．无法判定
8.如图4所示，一闭合铝环套在一根光滑平杆上，当条形磁铁靠近它21世纪教育网
时，下列结论正确的是 ( )
A．N极靠近铝环时，铝环将向左运动 图4
B．S极靠近铝环时，铝环将向左运动
C．N极靠近铝环时，铝环将向右运动
D．S极靠近铝环时，铝环将向右运动[来源:21世纪教育网]
9．如图5所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制
成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的是 ( ) 图5
A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的21世纪教育网
B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的21世纪教育网
D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的
10.著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图6所示．在一块绝缘板上
中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置被支撑起来．忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是 ( )
A．圆盘将逆时针转动 图6
B．圆盘将顺时针转动[来源:21世纪教育网]
C．圆盘不会转动
D．无法确定圆盘是否会动
[创新应用题组]
11．人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流．试分析这一现象中的能量转化情况，它对卫星的运动可能产生怎样的影响？
答案
1．ACD 2．BD 3．A 4．BD 5．BC 6．AD 7．B 8．AB 9．AD
10．A
11．见解析
解析 当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的．它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度下降．
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第四章 电磁感应
训练1 划时代的发现 探究感应电流的产生条件
[概念规律题组]
1．下列现象中，属于电磁感应现象的是 ( )
A．小磁针在通电导线附近发生偏转
B．通电线圈在磁场中转动
C．因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流
D．磁铁吸引小磁针
2．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是 ( )21世纪教育网
A．闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生
B．闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流
C．穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流
D．只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中一定有感应电流产生21世纪教育网
3．法拉第通过精心设计的一系列实验，发现了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来．在下面几个典型的实验设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是 ( )
A．既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流
B．既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流
C．既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势
D．既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流
4.如图1所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况
下，线框中会产生感应电流的是 ( )
A．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动[21世纪教育网
B．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动
C．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动 图1
5.如图2所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心
线正好和线圈的一条直径MN重合．要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有 ( )
A．将螺线管在线圈a所在平面内转动 图2
B．使螺线管上的电流发生变化
C．使线圈以MN为轴转动
D．使线圈以与MN垂直的一条直径为轴转动21世纪教育网
6.如图3所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d，若将一个边长为L的正方形
导线框以速度v匀速地通过磁场区域，已知d＞L，则导线框中无感应电流的时间等于 ( )[来源:21世纪教育网]
A. B. 图3
C. D.
[方法技巧题组]
7．金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如下图所示的运动，线圈中有感应电流的是( )
8.如图4所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成[21世纪教育网
闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是 ( )21世纪教育网21世纪教育网
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动 图4
C．通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动
D．将电键突然断开的瞬间
9.如图5所示，在竖直向下的匀强磁场中，有一闭合导体环，环面与磁
场垂直，当导体环在磁场中完成下述运动时，可能产生感应电流的是
( )21世纪教育网
A．导体环保持水平在磁场中向上或向下运动 图5
B．导体环保持水平向左或向右加速平动
C．导体环以垂直环面，通过环心的轴转动
D．导体环以一条直径为轴，在磁场中转动
10.匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，矩形线圈abcd的面积S＝0.5 m2，
共10匝，开始B与线圈所在平面垂直且线圈有一半在磁场中，如图6
所示．求： 图6
(1)当线圈绕ab边转过60°时，线圈的磁通量以及此过程中磁通量的改变量为多少？
(2)当线圈绕dc边转过60°时，求线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量．
[创新应用题组]
11.如图7是生产中常用的一种延时继电器的示意图．铁芯上有两个线
圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路．在断开开关S的时候，弹簧E并不能立即将衔铁D拉起，因而不能使触头C(连接工作电路)立即离开，过一段时间后触头C才能离开，延时继电器就是这样得名的，试说明这种继电器的原理． 图7
答案
1．C 2．C 3．A 4．C 5．D 6．C 7．A 8．A 9．D
10．见解析
解析 (1)当线圈绕ab边转过60°时，Φ＝BS⊥＝BScos 60°＝0.8×0.5× Wb＝0.2 Wb(此时的线圈正好全部处在磁场中)．在此过程中S⊥没变，穿过线圈的磁感线条数没变，故磁通量变化量ΔΦ＝0.
(2)当线圈绕dc边转过60°时，Φ＝BS⊥，此时没有磁场穿过线圈，所以Φ＝0；在图示位置Φ1＝B·＝0.2 Wb，转动后Φ2＝0，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－0.2 Wb，故磁通量改变了－0.2 Wb.
11．线圈A与电源连接，线圈A中流过恒定电流，产生恒定的磁场，有磁感线穿过线圈B，但穿过线圈B的磁通量不变化，线圈B中无感应电流．断开开关S时，线圈A中的电流迅速减小为零，穿过线圈B的磁通量也迅速减少，由于电磁感应，线圈B中产生感应电流，由于感应电流的磁场对衔铁D的吸引作用，触头C不离开；经过一小段时间后感应电流减弱，感应电流形成的磁场对衔铁D的吸引力减小，弹簧E的作用力比磁场力大，所以将衔铁D拉起，触头C离开．21世纪教育网
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训练2 楞次定律
[概念规律题组]
1．关于决定感应电流方向的因素，以下说法中正确的是 ( )[来源:21世纪教育网]
A．回路所包围的引起感应电流的磁场的方向
B．回路外磁场的方向
C．回路所包围的磁通量的大小
D．回路所包围的磁通量的变化情况
2．根据楞次定律知：感应电流的磁场一定 ( )
A．阻碍引起感应电流的磁通量
B．与引起感应电流的磁场方向相反
C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化[来源:21世纪教育网]
D．与引起感应电流的磁场方向相同
3．关于楞次定律，下列说法中正确的是 ( )
A．感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反
B．感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同
C．感应电流的磁场方向与磁通量增大还是减小有关
D．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化
4.如图1所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒
ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路中产生感应电流的是 ( ) 图1
A．ab向右运动，同时使θ角减小
B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小21世纪教育网21世纪教育网
C．ab向左运动，同时增大磁感应强度B
D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角 (0°<θ<90°)
5.如图2所示，一对大磁极，中间处可视为匀强磁场，上、下边缘处为非
匀强磁场，一矩形导线框abcd保持水平，从两磁极间中心上方某处开始下落，并穿过磁场，则 ( )
A．线框中有感应电流，方向是先a→b→c→d→a后d→c→b→a→d 图221世纪教育网
B．线框中有感应电流，方向是先d→c→b→a→d后a→b→c→d→a
C．受磁场的作用，线框要发生转动
D．线框中始终没有感应电流
[方法技巧题组]
6．如图3所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，
当ef向右匀速运动时 ( )21世纪教育网
A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生
B．整个环中有顺时针方向的电流 图3
C．整个环中有逆时针方向的电流
D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流
7.闭合线圈abcd在磁场中运动到如图4所示位置时，ab边受到的磁场
力竖直向上，此线圈的运动情况可能是 ( )
A．向右进入磁场
B．向左移出磁场 图4
C．以ab为轴转动
D．以cd为轴转动
8.两根相互平行的金属导轨水平放置于图5所示的匀强磁场中，在
导轨上与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是 ( )
A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C 图5[来源:21世纪教育网]
B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D[来源:21世纪教育网]
C．磁场对导体棒CD的作用力向左
D．磁场对导体棒AB的作用力向右
[创新应用题组]
9．(2012·上海·26)为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，21世纪教育网
如图6所示．己知线圈由a端开始绕至b端：当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转．
(1)将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转．俯 视线圈，其绕向为________(填：“顺时针”或“逆时针”)． 图6
(2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转．俯视线圈，其绕向为________(填：“顺时针”或“逆时针”)．
答案21世纪教育网
1．AD 2.C 3.CD 4．A 5．D 6．D 7．B 8．B
9．(1)顺时针 (2)逆时针
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训练3 习题课：楞次定律的应用
[概念规律题组]
1．如图所示，虚线框a′b′c′d′内有一匀强磁场区域，磁场方向竖直向下．矩形闭合金属线框abcd以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动．图中所给出的是金属线框的四个可能到达的位置，则金属线框的速度不可能为零的位置是 ( )21世纪教育网
2.如图1所示，螺线管CD的导线绕法不明，当磁铁AB插入螺线管时，21世纪教育网
闭合电路中有图示方向的感应电流产生，下列关于螺线管磁场极性的判断，正确的是 ( )21世纪教育网
A．C端一定是N极
B．D端一定是N极 图1
C．C端的极性一定与磁铁B端的极性相同
D．因螺线管的绕法不明，故无法判断极性
3.如图2所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下
方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将 ( ) [来源:21世纪教育网]
A．S增大，l变长 B．S减小，l变短 图2
C．S增大，l变短 D．S减小，l变长
4．如图3所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形
导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑行时，线框ab的运动情况是 ( )21世纪教育网
A．保持静止不动
B．逆时针转动 图3
C．顺时针转动
D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向
5.如图4所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插
入铝环的过程中，两环的运动情况是 ( ) 图4
A．同时向左运动，间距增大
B．同时向左运动，间距不变
C．同时向左运动，间距变小
D．同时向右运动，间距增大
[方法技巧题组]
6.如图5是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则
可能是 ( )
A．开关S闭合瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间 图521世纪教育网
C．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动
D．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动21世纪教育网
7．如图6(a)所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴，Q中通有变化的电流，电流随时间变化的规律如图(b)所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则 ( )
图6
A．t1时刻，FN>G B．t2时刻，FN>G
C．t3时刻，FN8.如图7所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接，[来源:21世纪教育网]
要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置) ( )
A．向右匀速运动 B．向左加速运动 图7
C．向右减速运动 D．向右加速运动
[创新应用题组]
9.如图8所示，在两根平行长直导线M、N中，通以同方向同大小的电21世纪教育网
流I，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速运动，在移动过程中，线框中感应电流方向怎样？
图8
答案
1．C 2．C 3．D 4．C 5．C 6．AC 7．AD 8．BC [来源:21世纪教育网]
9．始终是沿abcd方向
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训练4 法拉第电磁感应定律
[概念规律题组]
1．穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则 ( )
A．线圈中感应电动势每秒增加2 V
B．线圈中感应电动势每秒减少2 V
C．线圈中感应电动势始终为2 V
D．线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 V[来源:21世纪教育网]21世纪教育网
2．一单匝矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直．先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍．接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半．先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为 ( )
A. B．1 C．2 D．421世纪教育网[来源:21世纪教育网]
3.物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷
量．如图1所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度．已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为 ( ) 图1
A. B. C. D.
4.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所
围面积的磁通量随时间变化的规律如图2所示，则O～D过程中
( )
A．线圈中O时刻感应电动势最大21世纪教育网
B．线圈中D时刻感应电动势为零 图2
C．线圈中D时刻感应电动势最大
D．线圈中O至D时间内的平均感应电动势为0.4 V
5.一根导体棒ab在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且
与磁场方向垂直．如图3所示，则有 ( )
A．Uab＝0
B．φa>φb，Uab保持不变 图3
C．φa≥φb，Uab越来越大21世纪教育网
D．φa<φb，Uab越来越大
6.如图4所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域．细金属棒
PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中，棒上感应电动势E随时间t的变化图示可能正确的是 ( )
图4
[方法技巧题组]
7．试写出如图5所示的各种情况下导线中产生的感应电动势的表达式[导线长均为l，速度为v，磁感应强度为B，图(3)、(4)中导线垂直纸面]．
图5
8．对反电动势的理解正确的是 ( )
A．反电动势的作用是阻碍线圈的转动
B．对电动机来说应尽量减小反电动势，最好没有反电动势
C．反电动势阻碍转动的过程，是电能向其他形式能转化的过程
D．由于反电动势的存在，使存在电动机的回路中的电流I<，所以在有反电动势工作的电路中，不能用闭合电路欧姆定律直接计算电流
9.如图6所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方式
没有画出，Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连，P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈．若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是 ( ) 图6
10.如图7所示，金属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN.拉动MN，
使它以速度v向右匀速运动，如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，电阻率都相同，那么在MN运动的过程中，闭合回路的( )
A．感应电动势保持不变
B．感应电流保持不变 图7
C．感应电动势逐渐增大
D．感应电流逐渐增大21世纪教育网
11.如图8所示，A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都为10匝，21世纪教育网21世纪教育网
半径rA＝2rB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比为EA∶EB＝________，线圈中的感应电流之比为IA∶IB＝________. 图8
[创新应用题组]
12．如图9所示，PN与QM两平行金属导轨相距l＝1 m，电阻不计，
两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6 Ω，ab导体的电阻为R＝2 Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为B＝1 T．现ab以恒定速度v＝3 m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求： 图9
(1)R2的阻值．
(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？
(3)拉ab杆的水平向右的外力F为多大？
答案
1．C 2．B 3．C 4．ABD 5．D 6．A
7．(1)E＝0 (2)E＝Blv (3)E＝0 (4)E＝Blvcos θ
8．ACD
9．D 10．BC[来源:21世纪教育网]
11．1∶1 1∶2
12．(1)3 Ω (2)0.375 W 0.75 W (3)0.75 N
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训练5 习题课：法拉第电磁感应定律的应用(一)
[概念规律题组]
1.如图1所示，A、B两闭合线圈为同样的导线绕成，A有10匝，B
有20匝，两圆形线圈半径之比为2∶1.均匀磁场只分布在B线圈内．当磁场随时间均匀减弱时 ( )
A．A中无感应电流 图1
B．A、B中均有恒定的感应电流
C．A、B中感应电动势之比为2∶1
D．A、B中感应电流之比为1∶2
2.如图2所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右[来源:21世纪教育网]
侧有磁感应强度为B的匀强磁场．方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是 ( ) 图2
A．感应电流方向不变
B．CD段直导线始终不受安培力
C．感应电动势最大值Em＝Bav
D．感应电动势平均值＝πBav
3.如图3所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以
MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面向里，MN边界与线框的边QR所在的水平直线成45°角，E、F分别是PS和PQ的中点．关于线框中的感应电流，正确的说法是 ( ) 图3
A．当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大21世纪教育网
B．当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大
C．当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大
D．当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大
4.在匀强磁场中，有一个接有电容器的导线回路，如图4所示，已
知电容C＝30 μF，回路的宽和长分别为l1＝5 cm，l2＝8 cm，磁场变化率为5×10－2 T/s，则 ( )
A．电容器带电荷量为2×10－9 C 图4
B．电容器带电荷量为4×10－9 C
C．电容器带电荷量为6×10－9 C
D．电容器带电荷量为8×10－9 C
5.如图5所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R(指拉直
时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为 ( ) 图5
A. B.[来源:21世纪教育网]
C. D．Bav
[方法技巧题组]
6.如图6所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方
向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时
( ) 图6
A．穿过回路的磁通量为零
B．回路中感应电动势大小为2Blv0
C．回路中感应电流的方向为顺时针方向
D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相同
7．(2012·新课标全国·19)如图7所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半
圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为 ( )[来源:21世纪教育网]
A. B. 图7
C. D.
8.如图8所示，在磁感应强度B＝0.50 T的匀强磁场中，导体PQ在
力F作用下在U形导轨上以速度v＝10 m/s向右匀速滑动，两导轨间距离L＝1.0 m，电阻R＝1.0 Ω，导体和导轨的电阻忽略不计，则以下说法正确的是 ( ) 图8
A．导体PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为5.0 V
B．导体PQ受到的安培力方向水平向右
C．作用力F大小是0.50 N
D．作用力F的功率是5 W[21世纪教育网]
9.在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2 T，有一水平放 [来源:21世纪教育网]
置的光滑框架，宽度为l＝0.4 m，如图9所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 Ω的金属杆cd，框架电阻不计．若cd杆以恒定加速度a＝2 m/s2由静止开始做匀变速运动，则： 图9
(1)在5 s内平均感应电动势是多少？
(2)第5 s末，回路中的电流多大？
(3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力多大？
[创新应用题组]
10.如图10所示，在磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中，有一个半径r＝0.5 m的金属圆环．圆21世纪教育网21世纪教育网
环所在的平面与磁感线垂直，OA是一个金属棒，它沿着顺时针方向以20 rad/s的角速度绕圆心O匀速转动．A端始终与圆环相接触，OA棒的电阻R＝0.1 Ω，图中定值电阻R1＝100 Ω，R2＝4.9 Ω，电容器的电容C＝100 pF.圆环和连接导线的电阻忽略不计，则：
(1)电容器的带电荷量是多少？哪个极板带正电？ 图10
(2)电路中消耗的电功率是多少？
答案
1．BD 2．ACD 3．B 4．C 5．A 6．ABD 7．C 8．A 21世纪教育网
9．(1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N
10．(1)4.9×10－10 C 上极板带正电 (2)5 W21世纪教育网
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训练6 习题课：法拉第电磁感应定律的应用(二)
[概念规律题组]
1．如图1甲所示，有一面积为150 cm2的金属环，电阻为0.1 Ω，在环中100 cm2的同心圆面上存在如图乙所示的变化的磁场，在0.1 s到0.2 s的时间内环中感应电动势为________，金属环产生的焦耳热为________．
[来源:21世纪教育网]
图1
2.如图2所示，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂
直于纸面向里，磁场上边界b和下边界d水平．在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平．线圈从水平面a开始下落．已知磁场上、下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离．若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和Fd，则 ( ) 图2
A．Fd>Fc>Fb B．FcC．Fc>Fb>Fd D．Fc3.如图3所示，在一匀强磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平
面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动．杆ef及线框中导线的电阻都可不计．开始时，给ef一个向右的初速度，则 ( ) 图3
A．ef将减速向右运动，但不是匀减速
B．ef将匀减速向右运动，最后停止
C．ef将匀速向右运动
D．ef将往返运动
4.如图4所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，
直角扇形导线框绕垂直于纸面的轴O以角速度ω匀速逆时针转动．设线框中感应电流的方向以逆时针为正，线框处于图示位置时为时间零点，那么，下列图中能正确表示线框转动一周感应电流变化情况的是 ( ) 图4
[方法技巧题组]
5.如图5所示，水平放置的平行金属导轨，相距L＝0.50 m，左端接一 21世纪教育网
电阻R＝0.20 Ω，磁感应强度B＝0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求： 图5
(1)ab棒中感应电动势的大小；
(2)回路中感应电流的大小；21世纪教育网
(3)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小．21世纪教育网
6．如图6甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l＝0.20 m，电阻R＝1.0 Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B＝0.50 T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示，求杆的质量m和加速度a.
[21世纪教育网
图6
7.如图7所示，线圈abcd每边长l＝0.20 m，线圈质量m1＝0.10 kg，
电阻R＝0.10 Ω，砝码质量m2＝0.14 kg.线圈上方的匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度为h＝l＝0.20 m．砝码从某一位置下降，使ab进入磁场开始做匀速运动．求线圈做匀速运动的速度． 图7
[创新应用题组]
8.如图8所示，两根相距L、平行放置的光滑导电轨道，与水平面的
夹角均为α，轨道间有电阻R，处于磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中，一根质量为m、电阻为r的金属杆ab，由静止开始沿导电轨道下滑．设下滑过程中杆ab始终与轨道保持垂直，且接触良好，导电轨道足够长，且电阻不计． 图8
(1)杆ab将做什么运动？
(2)若开始时就给杆ab沿轨道向下的拉力F，使其由静止开始向下做加速度为a的匀加速运动(a＞gsin α)，求拉力F与时间t的关系式．
答案
1． 0.01 V 10－4 J
2．D 3．A 4．A [来源:21世纪教育网]
5．(1)0.80 V (2)4.0 A (3)0.8 N
6．0.1 kg 10 m/s2
7．4 m/s21世纪教育网
8．(1)ab先做加速度变小的加速运动，最终做匀速运动
(2)F＝m(a－gsin α)＋·t
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训练7 电磁感应现象的两类情况
[概念规律题组]
1.如图1所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路
中产生了感应电动势，下列说法中正确的是 ( )
A．磁场变化时，会在空间激发一个电场
B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 图1
C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D．以上说法都不对
2．如图2所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于
圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视)，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场．设运动过程中小球带电荷量不变，那么 ( ) 图2
A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大
B．小球所受的磁场力一定不断增大
C．小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动
D．磁场力对小球一直不做功
3.一直升机停在南半球的地磁极上空．该处地磁场的方向竖直向上，
磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动，螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图3所示，如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则( ) 图3
A．E＝πfl2B，且a点电势低于b点电势
B．E＝2πfl2B，且a点电势低于b点电势
C．E＝πfl2B，且a点电势高于b点电势
D．E＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势
4.如图4所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一
电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直．当线框向右匀速平动时，下列说法中正确的是 ( )
A．穿过线框的磁通量不变化，MN间无感应电动势
B．MN这段导体做切割磁感线运动，MN间有电势差 图4
C．MN间有电势差，所以电压表有示数[来源:21世纪教育网]21世纪教育网
D．因为有电流通过电压表，所以电压表有示数
5.在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑
动，如图5所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是 ( )
A．v1＝v2，方向都向右
B．v1＝v2，方向都向左 图5
C．v1>v2，v1向右，v2向左21世纪教育网
D．v1>v2，v1向左，v2向右
[方法技巧题组]21世纪教育网
6．如图6所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，21世纪教育网
导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里．导体棒的电阻可忽略．当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是 ( ) 图6
A．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到a
B．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a
C．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b
D．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b[来源:21世纪教育网]
7．如图7所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电
场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面的电磁场由静止开始下降，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a、b落到地面的顺序是 ( )
A．a先于b B．b先于a 图7
C．a、b同时落地 D．无法判定
8.如图8，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁
场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内，当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有________(填“收缩”或“扩张”)趋势，圆环内产生的感应电流________(填“变大”“变小”或“不变”)． 图8
9.如图9所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1＝0.5 m，金属棒ad与导轨[来源:21世纪教育网]
左端bc的距离L2＝0.8 m，整个闭合回路的电阻为R＝0.2 Ω，匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路．ad棒通过细绳跨过定滑轮接一个质量为m＝0.04 kg的物体，不计一切摩擦，现使磁感应强度从零开始以＝0.2 T/s的变化率均匀地增大，求经过多长时间物体m刚好能离开地面？(g取10 m/s2) 图9
[创新应用题组][来源:21世纪教育网]
10.如图10所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动，此时abed构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为R，其余部分电阻不计．开始时磁感应强度为B0.
(1)若从t＝0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时加上外力使棒保持静止，求棒中产生感应电流的大小和方向．
(2)在上述(1)情况中，棒始终保持静止，当t＝t1时需施加的垂直于 棒的水平拉力为多大？
(3)若从t＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化(写出B与t的关系式)． 图1021世纪教育网
答案
1．AC 2．CD 3．A 4．B 5．C 6．B 7．A
8．收缩 变小
9．10 s21世纪教育网
10．(1) 逆时针方向 (2)(B0＋kt1)
(3)B＝
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训练8 习题课：电磁感应中的电路及能量问题
[概念规律题组]
1.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1所示，抛物线的方程是y＝x2，下半部处在 [来源:21世纪教育网]
一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(如图中虚线所示)．一个质量为m的小金属块从抛物线y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是 ( )
A．mgb B.mv2 图121世纪教育网
C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2
2.水平放置的光滑导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小
为B、方向如图2所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计．现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过位移为x时，ab达到最大速度vm.此时撤去外力，最后ab静止在导轨上．在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是 ( )
A．撤去外力后，ab做匀减速运动 图2
B．合力对ab做的功为Fx
C．R上释放的热量为Fx＋mv
D．R上释放的热量为Fx
3．用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图3所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是 ( )
图3
A．UaB．UaC．Ua＝UbD．Ub 4.如图4所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自
由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边dc刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( )
A．2mgL 图4
B．2mgL＋mgH
C．2mgL＋mgH
D．2mgL＋mgH21世纪教育网
[方法技巧题组]
5.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻．将
质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好．导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图5所示．除电阻R外其余电阻不计．现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则
( ) 图521世纪教育网
A．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g
B．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b
C．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F安＝[来源:21世纪教育网]
D．电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少
6.如图6所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻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，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，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，受到安培力的大小为F，此时 ( ) 图6
A．电阻R1消耗的热功率为Fv/3
B．电阻R2消耗的热功率为Fv/6
C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcos θ
D．整个装置消耗的机械功率为(F＋μmgcos θ)v
7．如图7所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等．将线框置于光滑绝缘的水平面上．在线框的右侧存在垂直水平面向里的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l，磁感应强度为B.在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场．在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界始终平行．求：
21世纪教育网
图721世纪教育网
(1)线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小；
(2)线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压UMN；
(3)在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W.
[创新应用题组]
8.如图8所示，ab、cd为静止于水平面上宽度为L且长度很长的U形金属滑轨，bc连接有
电阻R，其他部分电阻不计，ef为一可在滑轨平面上滑动、质量为m的均匀金属棒，一 匀强磁场B垂直滑轨平面向上．金属棒由一水平细绳跨过定滑轮连接一质量为M的重物．若重物从静止开始下落，设定滑轮无质量，且金属棒在运动中均保持与bc边平行，忽略所有摩擦力，则：
(1)当金属棒做匀速运动时，其速度是多少？(忽略bc边对金属棒的作用力) 图8
(2)若重物从静止开始至匀速运动之后的某一时刻下落的总高度为h，求这一过程中电阻R上产生的热量．
答案[来源:21世纪教育网]
1．D 2．D 3．B 4．C 5．AC 6．BCD
7．(1) (2)Blv (3)
8．(1) (2)Mg[h－]
21世纪教育网
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训练9 互感和自感
[概念规律题组]
1．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是 ( )
A．线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大
B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
2.某线圈通有如图1所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向的时
刻有 ( )
A．第1 s末
B．第2 s末 图1
C．第3 s末
D．第4 s末
3.如图2所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡A正常发21世纪教育网
光，当断开开关S的瞬间会有 ( )
A．灯A立即熄灭
B．灯A慢慢熄灭 图2
C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭
D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭21世纪教育网
4.如图3所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流21世纪教育网
过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是 ( ) 图3
[方法技巧题组]
5.图4中电感线圈L的直流电阻为RL，小灯泡的电阻为R，小量程
电流表G1、G2的内阻不计．当开关S闭合且稳定后，电流表G1、G2的指针均偏向右侧(电流表的零刻度在表盘的中央)，则当开关S断开时，下列说法中正确的是 ( ) 图4
A．G1、G2的指针都立即回到零点
B．G1缓慢回到零点，G2立即左偏，然后缓慢回到零点
C．G1立即回到零点，G2缓慢回到零点
D．G2立即回到零点，G1缓慢回到零点[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]
6.如图5所示电路中，、是两只相同的电流表，电感线圈L的直
流电阻与电阻R阻值相等．下面判断正确的是 ( )
A．开关S接通的瞬间，电流表的读数大于的读数
B．开关S接通的瞬间，电流表的读数小于的读数[21世纪教育网
C．开关S接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表的读数大于的读数 图5
D．开关S接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表的读数等于的读数
7.如图6所示的电路，线圈L的电阻不计，则 ( )
A．S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电
B．S保持闭合，A板带正电，B板带负电
C．S断开瞬间，A板带正电，B板带负电 图6
D．由于线圈电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下两板都不带电 21世纪教育网
8．如图7所示，A、B、C是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻
很小的自感线圈．现将S闭合，下面说法正确的是 ( )
A．B、C灯同时亮，A灯后亮
B．A、B、C灯同时亮，然后A灯逐渐变暗，最后熄灭
C．A灯一直不亮，只有B灯和C灯亮21世纪教育网
D．A、B、C灯同时亮，并且亮暗程度没有变化
[创新应用题组]
9.如图8所示，设电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻值
均为5 Ω，两灯泡的电阻值为RS＝10 Ω.
(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压； 图8
(2)画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间的变化规律．[来源:21世纪教育网]
答案21世纪教育网
1．D 2．BD 3．A 4．D 5．B 6．BD 7．A 8．B
9．(1)10 V (2)见解析图
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综合检测A
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分)
1．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要．则以下符合事实的是 ( )
A．丹麦物理学家奥斯特梦圆电生磁，终于发现了电磁感应现象
B．英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场
C．法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D．安培定则是用来判断通电导线在磁场中所受安培力方向的[21世纪教育网]
2.某正弦式交流电的电流i随时间t变化的图象如图1所示．由
图可知 ( )
A．电流的最大值为10 A
B．电流的有效值为10 A 图1
C．该交流电的周期为0.03 s
D．该交流电的频率为0.02 Hz
3．如图2所示，男女两位同学一起摇绳，男同学站在女同学的正东方
向，两位同学分别捏住绝缘的长金属导线的两端迅速摇动，若金属 导线两端连接在一个灵敏电流表的两个接线柱上．下述说法中正确的是( ) 图221世纪教育网21世纪教育网
A．摇动过程中导线中的电流方向始终不改变
B．摇动过程中导线中的电流是交变电流
C．若两同学加快摇动金属导线，其他条件不变，则流过电流表的电流将变大
D．若两同学改为南北方向站立摇绳，其他条件不变 ，则流过电流表的电流将变大
4.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，
线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如图3所示，下列说法中正确的是 ( )
A．t1时刻通过线圈的磁通量最大
B．t2时刻通过线圈的磁通量最大 图3
C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量都为最大
5. 许多同学家里都有调光电灯、调速风扇，过去是用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速．现在的调光灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现的．如图4所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每个二分之一周期内，前周期被截去，调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为 ( )
21世纪教育网
图4
A. B. C. D.Um
6.如图5所示是世界上早期制作的发电机及电动机的实验装置，A
盘和B盘分别是两个可绕固定转轴转动的铜盘，实验时用导线通过电刷将A盘的中心和B盘的边缘连接起来，用另一根导线通过电刷将B盘的中心和A盘的边缘连接起来，当A盘在外力作用下转动起来时，B盘也会转动．则下列说法中正确的是 ( )
A．A铜盘转动相当于沿径向排列的无数根铜条做切割磁感线的运
动，产生感应电动势并获得持续电流 图5
B．A铜盘转动相当于盘面上无数个同心圆环中的磁通量发生变化，产生感应电动势并获得持续电流
C．从上往下看，当A盘顺时针转动时，B盘逆时针转动，A盘中心的电势比盘边缘高
D．从上往下看，当A盘顺时针转动时，B盘也顺时针转动，A盘中心的电势比盘边缘低
7．如图6所示，电源是由两节普通1号干电池串联组成，电池组内阻约
为0.2 Ω，D是额定电压为2.5 V、额定电流为0.3 A的手电筒用的小灯泡，L是电阻约为1 Ω左右、自感系数很大的线圈，闭合开关S，看到的现象是 ( )
A．灯D过一会儿逐渐变亮 图6
B．灯D立即发光，且亮度不变
C．灯D开始正常发光，然后变得较暗[来源:21世纪教育网]
D．灯D开始发很强的光，然后变为正常发光
8．某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图7所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学把计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关S，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图(a)、(b)、(c)所示，则以下判断中正确的是 ( )
图7
A．AB间是电容器 B．BC间是电感线圈
C．CD间是电容器 D．CD间是定值电阻
9.酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它
利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图8所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是 ( ) 图8
A．U越大，表示c越大，c与U成正比
B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
C．U越大，表示c越小，c与U成反比[来源:21世纪教育网]
D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比
10.如图9所示的交流电路中，理想变压器原线圈输入电压为U1，输
入功率为P1，输出功率为P2，各交流电表均为理想电表．当滑动变阻器R的滑片向下移动时 ( )
A．灯L变亮 图9
B．各个电表读数均变大
C．因为U1不变，所以P1不变
D．P1变大，且始终有P1＝ P2
11.图10中A是一底边宽为L的闭合线框，其电阻为R.现使线框以恒定的速度v沿x轴向右运动，并穿过图中所示的宽度为d的匀强磁场区域，已知L12.如图11所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为θ，导轨电阻不
计，与阻值为R的定值电阻相连，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一质量为m、长为l的导体棒从ab位置获得平行斜面的大小为v的初速度向上运动，最远到达a′b′的位置，滑行的距离为s ，导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ.则( ) 图11
A．上滑过程中导体棒受到的最大安培力为
B．上滑过程中安培力、滑动摩擦力和重力对导体棒做的总功为
C．上滑过程中电流做功产生的热量为－mgs(sin θ＋μcos θ)21世纪教育网
D．上滑过程中导体棒损失的机械能为－mgssin θ
二、填空题(本题共3小题，共18分)
13．(4分)如图12所示，相距为L的平行金属导轨ab、cd两端各接有
阻值为R的电阻R1、R2，垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B，今将阻值也为R的直导体棒以速度v匀速拉过磁场区域，设磁场区域宽度为d，摩擦不计，导轨电阻不计，那么此过程中，外力所做的功为________，通过R1的电荷量为________． 图1221世纪教育网
14. (4分)如图13所示的变压器的原线圈1接到220 V的交流电源
上．副线圈2的匝数n2＝30匝，与一个“12 V，12 W”的灯泡L连接，L能正常发光．副线圈3的输出电压U3＝110 V，与电阻R连接，通过R的电流为0.4 A，由此可知原线圈1与副线圈3的匝数比为________，原线圈1中通过的电流为________ A. 图13
15．(10分)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4 Ω～5 Ω，热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干．
图14
(1)画出实验电路图，要求测量误差尽可能小．
(2)根据电路图，在图14的实物图上连线．
(3)简要写出完成连线后的主要实验步骤：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
三、计算题(本题共3小题，共34分)21世纪教育网
16．(8分)一小型水电站，其交流发电机的输出功率为1 000 kW，输出电压为1 000 V，在输电过程中，要求输电线能量损耗不大于4%，已知输电线电阻为16 Ω，用户降压变压器的输出电压为240 V，求输电线路中，升压变压器与降压变压器的变压比各多大？(升、降压变压器均为理想变压器)
17．(12分)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝ T．如果用此发电机带动两个标有“220 V,11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图15所示．求：
图15
(1)发电机的输出电压为多少？
(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？
(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少？
18．(14分)如图16所示，两光滑金属导轨，间距d＝0.2 m，在桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度B＝0.1 T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R＝3 Ω，桌面高H＝0.8 m，金属杆ab质量m＝0.2 kg、电阻r＝1 Ω，在导轨上距桌面h＝0.2 m高处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s＝0.4 m，g＝10 m/s2，求：
图16
(1)金属杆刚进入磁场时，R上的电流大小；
(2)整个过程中R放出的热量．
答案
1．B 2.B 3.BC 4.AD 5．A 6．A 7．C 8．ABD 9．B 10．D 11．D 12．BCD 13.
14．2∶1 0.25
15．(1)如图所示
(2)如图所示
(3)①往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计示数；
②调节滑动变阻器，快速测出几组电流表和电压表的值；
③重复①、②，测量不同温度下相应的数据；
④绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线．
16．1∶20 80∶1
17．(1)1 100 V (2)5∶1 (3)20 A
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综合检测B
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分)
1．下列说法正确的是 ( )[来源:学科网]
A．用交流电压表测量交流电电压时，指针来回摆动，所以无法测量[来源:学|科|网Z|X|X|K]
B．一周期内交流电的方向改变两次
C．如果交流电电流的最大值是5 A，则最小值为－5 A
D．用电器上所标电压值是交流的有效值
2.图1是某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系图象．如果
其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的二倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为 ( )
A．400 V,0.02 s B．200 V,0.02 s 图1
C．400 V,0.08 s D．200 V,0.08 s
3．为了控制海洋中水的运动，海洋工作者有时依靠水流通过地磁场所产生的感应电动势测水的流速．某课外活动兴趣小组由四名成员甲、乙、丙、丁组成，前去海边某处测量水流速度．假设该处地磁场的竖直分量已测出为B，该处的水流是南北流向，则下列测定方法可行的是 ( )
A．甲将两个电极在水平面上沿水流方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则水流速度v＝
B．乙将两个电极在水平面上沿垂直水流方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则水流速度v＝
C．丙将两个电极沿垂直海平面方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则水流速度v＝[来源:学|科|网Z|X|X|K]
D．丁将两个电极在水平面上沿任意方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则水流速度v＝[来源:学|科|网]
4.如图2所示电路中，AB两端加交流电压u＝141sin 157t V时，小灯
泡发光．若AB间电压变换为如下四种情况时(小灯泡都没有被烧毁)，可以使小灯泡亮度增加的是 ( )
A．直流电压141 V 图2[来源:Zxxk.Com]
B．直流电压100 V
C．交流电压u＝141sin100t V
D．交流电压u＝141sin 314t V
5．如图3所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，半径
为R，有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上的磁场中．要使带电粒子能沿管做圆周运动，所加的磁场可能是( )
A．匀强磁场 图3
B．均匀增加的磁场
C．均匀减小的磁场
D．由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使带电粒子沿管运动
6.如图4所示的电路中，变压器是理想变压器．原线圈匝数n1＝600
匝，装有0.5 A的保险丝，副线圈的匝数n2＝120匝，要使整个电路正常工作，当原线圈接在180 V的正弦交变电源上时，下列判断正确的是 ( ) 图4
A．副线圈可接耐压值为36 V的电容器
B．副线圈可接“36 V,40 W”的安全灯两盏
C．副线圈可接电阻为14 Ω的电烙铁
D．副线圈可以串联一个量程为3 A的电流表，去测量电路中的总电流
7．(2012·江苏·7)某同学设计的家庭电路保护装置如图5所示，
铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有 ( )
A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零 图5
B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变
C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
8．如图6所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在正弦交流电源上．变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，其阻值随温度升高而减小．电流表为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是 ( )
图6
A.的示数不变，的示数增大
B. 的示数减小，的示数增大
C.的示数不变，的示数增大
D. 的示数不变，的示数减小
9．一闭合线圈置于磁场中，若磁感应强度B随时间变化的规律如图7所示，则下列选项中能正确反映线圈中感应电动势E随时间t变化图象的是 ( )
图7[来源:学,科,网Z,X,X,K]
10．法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕．法拉第圆盘发电机的原理如图8所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连．当金属盘绕中心轴按如图所示方向转动时，则 ( )[来源:学+科+网Z+X+X+K]
图8
A．电刷A的电势高于电刷B的电势
B．若仅减小电刷A、B之间的距离，灵敏电流计的示数将变大
C．若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将变大
D．若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将变大
11.如图9所示为一个小型电风扇的电路简易图，其中理想变压器的[来源:学科网]
原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，输出端接有一只电阻为R的灯泡和风扇电动机D，电动机线圈电阻为r.接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为I，则( ) 图9
A．风扇电动机D两端的电压为Ir
B．理想变压器的输入功率为＋
C．风扇电动机D的机械功率为＋I2r
D．灯泡L中的电流为
12.两根相距L的足够长的金属直角导轨如图10所示放置，它们各有一边在同一水平面内，
另一边垂直于水平面．质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动．重力加速度为g.以下说法正确的是 ( ) 图10
A．ab杆所受拉力F的大小为μmg＋
B．cd杆所受摩擦力为零
C．回路中的电流强度为
D．μ与v1大小的关系为μ＝
二、填空题(本题共2小题，共10分)
13．(4分)如图11所示，是一交流电压随时间变化的图象，此交
流电压的有效值等于____ V.
图11
14．(6分)某同学用如图12所示装置研究感应电流的方向与引起感应
电流的磁场方向的关系．已知电流从a接线柱流入电流表时，电流表指针左偏．实验的磁场方向、磁铁运动情况及电流表指针偏转情况部分已记录在下表中．请依据电磁感应规律填写空出的部分. 图12
实验序号
磁场方向
磁铁运动情况
指针偏转情况
1
向下
插入[来源:Zxxk.Com]
左偏[来源:学科网]
2
拔出
右偏
3
向上
右偏
4
向上
拔出
三、计算题(本题共3小题，共42分)
15．(12分)如图13所示，平行光滑长导轨处于同一水平面内，相距为l，电阻不计，左端与
阻值为R的电阻相连．金属杆质量为m，电阻为r，垂直于两导轨放置，整个装置放在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中．现对杆施加一水平向右的恒定拉力F，使它由静止开始运动．求： 图13
(1)当杆的速度为v时，杆的加速度a的大小；
(2)杆稳定时的速度vm；
(3)若杆从静止至到达稳定的过程中，杆运动的距离为s，则此过程回路中产生的热量Q为多少？
16．(14分)如图14甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡L，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，电阻r＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e＝nBmScost，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求：
图14
(1)线圈中产生感应电动势的最大值；
(2)小灯泡消耗的电功率；
(3)在磁感应强度变化的0～的时间内，通过小灯泡的电荷量．
17．(16分)在图15甲中，直角坐标系xOy的1、3象限内有匀强磁场，第1象限内的磁感应强度大小为2B，第3象限内的磁感应强度大小为B，磁感应强度的方向均垂直于纸面向里．现将半径为l，圆心角为90°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动，导线框回路电阻为R.
(1)求导线框中感应电流的最大值．
(2)在图乙中画出导线框匀速转动一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象．(规定与图甲中线框的位置相对应的时刻为t＝0)
(3)求线框匀速转动一周产生的热量．
图15
答案
1．BD 2.B 3．B 4．D 5．BC 6．BD 7．ABD 8．D 9.D 10.C 11.B
12．AD
13．50
14．向下 插入 左偏
15．(1)－ (2)
(3)Fs－
16．(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10－3 C
17．(1) (2)见解析图 (3)
