人教版选择性必修二第一章磁电式电流表专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共70.0分)
1. 中学物理实验中经常使用的电流表是磁电式电流表.如图所示,当电流从线圈的导线中流过时,导线就会受到安培力的作用,电流越大,所受安培力越大,指针也就偏转得越多,磁电式电流表就是按照这个原理指示电流大小的.基于这个原理以下说法中不正确的是( )
A. 电表表盘刻度均匀说明指针偏转角度与电流大小成正比
B. 螺旋弹簧对线圈的运动有阻碍作用
C. 由前视图可知,线圈将顺时针偏转
D. 由前视图可知,线圈将逆时针偏转
2. 如图甲为磁电式电流表的结构,图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布,线圈、两边通以图示方向的电流,线圈两边所在处的磁感应强度大小相等。则
A. 该磁场为匀强磁场 B. 线圈将逆时针转动
C. 线圈平面总与磁场方向垂直 D. 线圈转动过程中两边、受安培力大小不变
3. 某磁电式电流表结构如图甲所示,矩形线圈匝数为,长边长度为。矩形线圈放在均匀辐射状磁场中如图乙所示,两条长边经过的位置磁感应强度大小为。当线圈长边中电流为时,电流表指针偏转的角度为,则当电流表指针偏转的角度为时,线圈一侧长边受到的安培力大小为( )
A. B.
C. D.
4. 如图所示,甲、乙、丙、丁所示是四种常见的磁场,下列分析正确的是
A. 矩形线圈在甲图两异名磁极间匀速转动,可产生正弦式交流电
B. 矩形线框放置在乙图中异名磁极间所制成的磁电式电表,表盘刻度均匀
C. 图丙中相距很近的两个同名磁极之间的磁场,除边缘外,可认为是匀强磁场
D. 图丁中相距一定距离的两个平行放置的线圈通电时,其中间区域的磁场可认为是匀强磁场
5. 为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下,实验小组的同学利用“电磁阻尼“来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案,甲方案:在指针转轴上装上扇形铝板,磁场位于零刻度中间;乙方案:在指针转轴上装上扇形铝框,磁场位于零刻度中间。下列说法正确的是( )
A. 甲方案中,铝板摆动时磁通量不变,不会产生感应电流
B. 甲方案中,铝板摆动时都能产生涡流,起电磁阻尼的作用
C. 乙方案中,铝框小幅度摆动时会产生感应电流
D. 乙方案比甲方案更合理
6. 磁电式仪表的基本组成部分是磁铁和线圈.缠绕线圈的骨架常用铝框,铝框、指针固定在同一转轴上.线圈未通电时,指针竖直指在表盘中央;线圈通电时发生转动,指针随之偏转,由此就能确定电流的大小.如图,线圈通电时指针向右偏转,在此过程中
A. 俯视看线圈中通有逆时针方向的电流
B. 穿过铝框的磁通量不变
C. 俯视看铝框中产生逆时针方向的感应电流
D. 用塑料框代替铝框做线圈骨架,能够更快使表针停在某一刻度处
7. 如图所示,磁性转速表是利用电磁驱动原理工作的。下列说法正确的是( )
A. 在电磁驱动的过程中,其它形式能转化为机械能
B. 铝盘中产生感应电流,因受洛伦兹力作用而转动
C. 永久磁体和铝盘应装在同一转轴上,两者同速转动
D. 永久磁体和铝盘应装在同一转轴上,两者转动方向相反
8. 如图所示,和都是电压表,若串有电压表的导线和都向右做切割磁感线运动,以下说法中正确的是( )
A. ,表的示数,表的示数
B. ,表的示数,表的示数
C. ,表的示数,表的示数
D. ,表的示数,表的示数
9. 中学实验室使用的电流表是磁电式电流表,内部结构示意图如图所示,其最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈,两磁极间装有极靴,极靴中间又有一个铁质圆柱,极靴与圆柱间有磁场区。当电流通过线圈时,线圈左右两边导线受到安培力的方向相反,于是安装在轴上的线圈就要转动,从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。下列说法正确的是( )
A. 为了使电流表表盘的刻度均匀,极靴与圆柱间的磁场为匀强磁场
B. 线圈无论转到什么位置,它的平面都跟磁感线平行
C. 将线圈绕在闭合的铝框上,可使指针摆动加快
D. 在运输时用导线将电流表的两个接线柱连在一起,可减小线圈中因晃动而产生的感应电流
10. 磁电式电流表的构造如图所示,在踹形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈,转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布,如图所示。当电流通过线圈时,线圈在安培力的作用下转动,螺旋弹赞被扭动,线图停止转动时满足,式中为线圈的匝数,为线圈的面积,为通过线圈的电流,为磁感应强度,为线圈指针偏角,是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象,由题中的信息可知( )
A. 该电流表的刻度是均匀的
B. 线圈转动过程中受到的安培力的大小变大
C. 若线圈中通以如图所示的电流时,线圈将沿逆时针方向转动
D. 更换值更大的螺旋弹簧,可以增大电流表的灵敏度灵敏度即
二、填空题(本大题共1小题,共14.0分)
11. 对于磁电式电流表,在线圈转动的范围内,线圈所受安培力与电流有关。______判断对错
三、计算题(本大题共1小题,共16.0分)
磁电式电流表表头最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈,由于线圈的导线很细,允许通过的电流很弱,所以在使用时还要扩大量程.已知某一表头,内阻,满偏电流,要将它改装为量程为的电流表,所做的操作是______ 联填“串”或者“并”一个______ 的电阻.
12.
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
明确偏转角度与电流成正比;由于磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的,不管线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行,均匀辐射分布的磁场特点是大小相等、方向不同.根据安培力的大小公式,即可求解。
本题考查磁电表的基本原理,在学过的测量工具或设备中,每个工具或设备都有自己的制成原理;对不同测量工具的制成原理,是一个热点题型,需要重点掌握。
【解答】
A.由于磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的,不管线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行,均匀辐射分布的磁场特点是大小相等、方向不同.根据安培力的大小公式,所以电表表盘刻度均匀说明指针偏转角度与电流大小成正比,故A正确;
B.根据力的平衡条件可知,稳定后,线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的,故螺旋弹簧对线圈向右有阻碍作用,故B正确;
由左手定则可知,右侧受安培力向下,左侧安培力向上,故线圈将顺时针转动,故C正确,D错误。
本题选择错误的,故选D。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查磁电仪表的应用,要注意明确安培力的应用,在学过的测量工具或设备中,每个工具或设备都有自己的制成原理;对不同测量工具的制成原理,是一个热点题型,需要重点掌握。
利用图示的装置分析出其制成原理,即通电线圈在磁场中受力转动,线圈的转动可以带动指针的偏转;由左手定则来确定安培力的方向可确定转动方向。
【解答】
A.该磁场明显不是匀强磁场,匀强磁场应该是一系列平行的磁感线,方向相同,而图中磁场为辐状磁场,故A错误;
B.根据左手定则可知,受力向上,受力向下,故线圈将顺时针转动,故B错误;
C.由图可知,线圈平面总与磁场方向平行,故C错误;
D.由于两导线一直和磁场垂直,且运动过程中所在区磁场大小恒定,所以两导线受到的安培力大小不变,故D正确。
3.【答案】
【解析】
【分析】
磁电式电流表偏转角度与通电电流成正比,由此得到线圈中电流,根据安培力的计算公式求解安培力。
本题主要是考查磁电式仪表的原理,关键是知道磁电式电流表偏转角度与通电电流成正比。
【解答】
磁电式电流表偏转角度与通电电流成正比,所以当电流表指针偏转的角度为时,线圈中电流为,根据安培力的计算公式可得,故A正确,BCD错误。
4.【答案】
【解析】A.线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦式流电,甲图中两异名磁极间的磁场是辐向分布磁场,无法产生正弦式交流电,A错误;
B.乙图中两异名磁极间的磁场不是辐向分布磁场,所以矩形线框放置在乙图中异名磁极间所制成的磁电式电表,表盘刻度不均匀,B错误;
C.同名磁极与异名磁极间的磁场分布如图所示
可知,相距很近的两个同名磁极之间的磁场为非匀强磁场,应该是相距很近的两具异名磁极间的磁场,除边缘外,可认为是匀强磁场,C错误;
D.图丁中相距一定距离的两个平行放置的线圈通同向电流,其中间区域的磁场可认为是匀强磁场,D正确。
故选:。
本题考查对交流电的产生,磁电式电表、同名磁极间的磁场及通电线圈的磁场的认识,基础题目。在某一区域内,磁感应强度的大小和方向都相同,叫做匀强磁电场。
5.【答案】
【解析】
【分析】
分别结合图片分析甲乙两图中的装置,当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,产生感应电流,起电磁阻尼的作用,可使指针停下,甲乙两图主要区别在于分别是铝板和铝框。
本题考查电磁阻尼的原理,要求学生结合电磁感应现象对两个方案进行分析,难度适中。
【解答】
甲方案中,铝板摆动时,扇形铝板的半径切割磁感应线,在铝板内形成环状涡流,机械能损失,起电磁阻尼的作用,指针能很快停下来,故A错误,B正确;
乙方案中,当指针偏转角度较小时,铝框中磁通量不变,不能产生感应电流,起不到电磁阻尼的作用,指针不能很快停下,因此,甲方案更合理,故CD错误。
故选:。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查电磁式仪表的原理,要注意在学过的测量工具或设备中,每个工具或设备都有自己的制成原理;对不同测量工具的制成原理要注意体会。
通电线圈在磁场中受力转动,线圈的转动可以带动指针的偏转,线圈绕在铝框上,铝框也一起转动,铝框中产生涡电流,起到电磁阻尼的作用。根据左手定则判断线圈两边的受力方向,即可分析线圈的运动情况。
【解答】
A.根据指针的偏转,铝框右边受到的安培力向下,左边受到的安培力向上,根据左手定则可知,俯视看线圈中通有顺时针方向的电流,故A错误;
B.根据图可知,铝框发生偏转时,穿过铝框的磁通量增加,故B错误;
C.线圈转动,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律可知,俯视看产生的感应电流为逆时针方向,故C正确;
D.由于铝框转动时会产生感应电流,所以铝框要受安培力,安培力阻碍铝框的转动使其快速停止转动,即发生电磁阻尼,若用塑料框代替铝框,不会发生电磁阻尼现象,故D错误。
故选:。
7.【答案】
【解析】解:在电磁驱动的过程中,通过安培力做功消耗电能转化为机械能,故A正确;
B.当永久磁铁随转轴转动时,产生转动的磁场,在铝盘中产生感应电流,这时永久磁铁的磁场会对铝盘上的感应电流有安培力的作用,而产生一个转动的力矩,使指针转动,由于弹簧游丝的反力矩会使指针稳定在某一刻度上,故B错误;
C.永久磁铁固定在转轴上,铝盘固定在指针轴上,铝盘和永久磁体不是同转轴带动,所以两者转动不是同步的,故C错误;
D.该转速表运用了电磁感应原理,由楞次定律知,铝盘磁场总是阻碍永久磁铁转动,要使减小穿过铝盘磁通量的变化,永久磁铁转动方向与铝盘转动方向相同,故D错误。
故选:。
明确仪器原理,知道永久磁铁转动时会产生变化的磁场,从而在铝盘中形成感应电流,根据楞次定律分析铝盘中磁场与永久磁铁间的转动关系。
本题考查电磁感应在生活和生产中的应用,关键明确仪器原理,知道哪部分电路产生电磁感应,会根据楞次定律分析即可。
8.【答案】
【解析】解:导线和都向右做切割磁感线运动,都会产生感应电动势,所以,但由于与导轨形成的回路不闭合,回路中不会产生感应电流,没有电流流过,但表示数为零;与导轨形成的回路闭合,回路中会产生感应电流,有电流流过,所以,表示数不为零,故C正确,ABD错误。
故选:。
电压表是由电流表改装而成的,当电压表中有电流时才示数。导线和都向右做切割磁感线运动,都会产生感应电动势,根据电路是否闭合,判断电路中是否有电流,从而判断电压表的示数是否为零。
解决本题时,要明确电压表的构造,知道有电流通过电压表时,电压表才有示数,同时,要明确电压表测量哪部分电路的电压。
9.【答案】
【解析】
【分析】
在学过的测量工具或设备中,每个工具或设备都有自己的制成原理;对不同测量工具的制成原理,是一个热点题型,需要重点掌握。
【解答】
A、极靴与圆柱间的磁场是均匀地辐向分布,并不是匀强磁场;这样即可保证线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变,从而使电流表表盘刻度均匀,故A错误;
B、由图看出,蹄形磁铁和铁芯之间的磁场是均匀辐射分布,不管线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行,故B正确;
C、将线圈绕在闭合的铝框上,当线圈在磁场中转动时,导致铝框的磁通量变化,从而产生感应电流,出现安培阻力,使其很快停止摆动,故C错误;
D、在运输时用导线将电流表的两个接线柱连在一起,电流表短路,产生的感应电流,从而减缓线圈的晃动,故D错误。
故选:。
10.【答案】
【解析】
【分析】
首先利用图示的装置分析出其制成原理,即通电线圈在磁场中受安培力而转动,线圈的转动可以带动指针偏转;然后找出与电流表的原理相同的选项即可。同时由左手定则来确定安培力的方向。
本题的关键要理解磁电式仪表的基本原理,在学过的测量工具或设备中,每个工具或设备都有自己的制成原理;对不同测量工具的制成原理,是一个热点题型,需要重点掌握。
【解答】
A、磁场是均匀地辐向分布,线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变,螺旋弹簧的弹力与转动角度成正比,故该电流表的刻度是均匀的,故A正确;
B、磁场是均匀地辐向分布,线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变,线圈转动过程中各个位置的磁场的磁感应强度大小不变,故受到的安培力的大小不变,故B错误;
C、若线圈中通以如图所示的电流时,根据左手定则,左侧受安培力向上,右侧受安培力向下,故时顺时针转动,故C错误;
D、更换值更大的螺旋弹簧,同样的电流变化导致同样的安培力变大,但转动角度变化减小了,故灵敏度减小了,故D错误;
故选:。
11.【答案】正确
【解析】解:
对于磁电式电流表,在线圈转动的范围内,线圈所受安培力与电流有关,电流越大,安培力越大,则指针偏转的角度越大;故说法正确。
故答案为:正确。
磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的,不管线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行,均匀辐射分布的磁场特点是大小相等、方向不同。根据安培力的大小公式,即可求解。
本题考查磁电式仪表的原理,解决本题要注意磁场分布的特点,运用公式,注意辐向磁场与匀强磁场的区别即可。
12.【答案】并;
【解析】解:改装成电流表是要扩大电流的量程,使用并联电路的分流原理;
要并联的阻值为:;
故答案为:并,.
把电流表改装成大量程电流表,应给电流表并联一个电阻,阻值,为量程.
改装成电流表要并联电阻分流,电阻值等于满偏电压除以所分最大电流,
改装成电压表要串联电阻分压,电阻值等于量程除以满偏电流减去原内阻.
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