新人教版选修1-1《第3章 电磁感应》2015年单元测试卷（湖南省株洲市醴陵市青云学校）（解析版）

新人教版选修1-1《第3章 电磁感应》2015年单元测试卷（湖南省株洲市醴陵市青云学校）
　
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分，共60分）
分）如图所示，线框abcd与通电直导线ef在同一平面内，当线框做下列哪些运动时，线框中能产生感应电流（　　）
　 A． 水平向左平动 B． 竖直向下平动
　 C． 垂直于纸面向外平动 D． 绕bc边转动
　
分）匝数为100的线圈的面积S=100cm2，放在方向如图所示的匀强磁场中．线圈平面与磁场的方向垂直，当磁感应强度由2×10﹣3经过5s钟均匀减小到0时，感应电动势的大小为（　　）
　 A． 4×10﹣4V B． 2×10﹣3V C． 4×10﹣2V D． 0.2V
　
分）在相同的时间内，某正弦交变电流通过一阻值为100Ω的电阻产生的热量，与一电流为3A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则（　　）
　 A． 此交变电流的有效值为3A，最大值为 3A
　 B． 此交变电流的有效值为3A，最大值为6A
　 C． 电阻两端的交变电流电压的有效值为300V，最大值为300V
　 D． 电阻两端的交变电流电压的有效值为300V，最大值为600V
　
4．一台变压器的原线圈匝数为100，副线圈匝数为1200，在原线圈两端接有电动势为10V的电池组，则在副线圈两端的输出电压为（　　）
　 A． 0V B． 约0.8V C． 12V D． 120V
　
分）家用照明电路中的火线和零线是相互平行的，当用电器工作，火线和零线都有电流时，它们将（　　）
　 A． 相互吸引 B． 相互排斥
　 C． 一会吸引，一会排斥 D． 彼此不发生相互作用
　
分）在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图所示．其道理是（　　）
　 A． 当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消
　 B． 当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消
　 C． 当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消
　 D． 以上说法都不对
　
分）关于保险丝，下列说法中正确的是（　　）
　 A． 电路中有了保险丝，就能起到保险作用
　 B． 选用额定电流越小的保险丝，就越好
　 C． 选择适当规格的保险丝，才能够既不防碍供电，又能起到保险的作用
　 D． 以上说法都不对
　
分）某人安装完照明电路后，接通电源之前，将火线上的保险丝取下，把一个额定电压为220V的灯泡作为检验灯泡连接在原来的保险丝的位置，同时将电路中的所有开关都断开，用这种方法可以检查电路中是否有短路，正确的电路连接方式如图3﹣3所示，在接通电源后，下列说法中正确的是（　　）
　 A． 若检验灯泡正常发光，表明检验灯泡后段的火线和零线之间出现了短路现象
　 B． 若检验灯泡不亮，但将某一用电器的开关闭合后检验灯泡正常发光，表明这个开关两端直接连到了火线和零线上
　 C． 若检验灯泡不亮，但将某一个电灯的开关闭合后，这个电灯和检验灯泡都能发光，只是亮度不够，这表明电路中出现了短路现象
　 D． 若不论将电路中用电器开关断开还是闭合，检验灯泡均不亮，这表明电路中出现了短路现象
　
9．如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，若合上或断开开关S1和S2时，可能发生的情况是（　　）
　 A． 只闭合S1的瞬间，L1灯逐渐亮起来
　 B． 再合上S2稳定后，L2灯是暗的
　 C． 只断开S1的瞬间，L1灯立即熄灭，L2灯亮一下再熄灭
　 D． 只断开S1瞬间，L2和L1灯过一会儿才熄灭
　
10．输电线的电阻为r，输送的电功率为P，输电电压为U，则用户得到的功率为（　　）
　 A． P B． P﹣?r C． P﹣ D． ?r
　
　
二、填空题（本题共2小题，每小题10分，共20分.请将正确的答案填到横线上）
10分）如图所示矩形线框共100匝，面积为40×20cm2，在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中以30转每秒的转速绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，在线框转过90°的时间内感应电动势的平均值为　　　　　　 v，最大值为　　　　　　v．
　
10分）一变电所向远距离的城市供电，输送的电压为U，输送的电功率为P．若用变压器将输送的电压升高为原来的n倍，输送相同的功率，则输电线上的功率损失是原来的　　　　　　．
　
　
三、计算题（本题共2小题，共20分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．如图所示，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直．将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场，
求：①拉力F大小；
②拉力的功率P；
③拉力做的功W；
④线圈中产生的电热Q；
⑤通过线圈某一截面的电荷量q．
　
10分）某小水电站发出的交变电流的电功率为100kW，输出电压为500V．向远处用户送电的输电线总电阻为10Ω．为了把输电线路损耗的电功率限制在不超过电站输出功率的1%，电站采用升压变压器升压后再输电，到达用户后再用降压变压器将电压降为220V，两台变压器均为理想变压器，当输电线路损耗的电功率为电站输出功率的1%时，求两变压器原、副线圈的匝数比各为多少？
　
　

新人教版选修1-1《第3章 电磁感应》2015年单元测试卷（湖南省株洲市醴陵市青云学校）
参考答案与试题解析
　
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分，共60分）
分）如图所示，线框abcd与通电直导线ef在同一平面内，当线框做下列哪些运动时，线框中能产生感应电流（　　）
　 A． 水平向左平动 B． 竖直向下平动
　 C． 垂直于纸面向外平动 D． 绕bc边转动
考点： 楞次定律．
分析： 根据感应电流的产生条件可知，当闭合回路中磁通量发生变化时，线圈中就会产生感应电流．根据这个条件进行判断．
解答： 解：A、当线圈水平向左或向右运动时，线圈中的磁通量保持不变，不会产生感应电流；故A错误；
B、通电直导线周围的磁场由近及远是逐渐减小的，当线圈向下运动时，通过线圈中的磁通量增大，故线圈中会产生感应电流； 故B正确；
C、垂直于纸面向外平动，线圈中的磁通量减小，会产生感应电流；故C正确；
D、当以bc边为轴转动时，线框与磁场方向的夹角发生变化，故线框中的磁通量发生变化，故产生感应电流；故D正确；
故选：BCD．
点评： 要注意感应电流产生的条件有两个：一为闭合回路；二中线框中的磁通量发生变化．
　
分）匝数为100的线圈的面积S=100cm2，放在方向如图所示的匀强磁场中．线圈平面与磁场的方向垂直，当磁感应强度由2×10﹣3经过5s钟均匀减小到0时，感应电动势的大小为（　　）
　 A． 4×10﹣4V B． 2×10﹣3V C． 4×10﹣2V D． 0.2V
考点： 法拉第电磁感应定律．
分析： 穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生感应电动势，从而出现感应电流．由法拉第电磁感应定律可得感应电动势的大小．
解答： 解：圆线圈在匀强磁场中，现让磁感强度在5s内由2×10﹣3T均匀减小到0T．
则线圈中感应电动势大小为：E=NS=100××0.01=4×10﹣4V，故A正确，BCD错误；
故选：A．
点评： 感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，而与磁通量变化及磁通量没有关系．由此求出则是平均感应电动势，而瞬时感应电动势则由E=BLV，式中L是有效长度，V是切割磁感线的速度．
　
分）在相同的时间内，某正弦交变电流通过一阻值为100Ω的电阻产生的热量，与一电流为3A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则（　　）
　 A． 此交变电流的有效值为3A，最大值为 3A
　 B． 此交变电流的有效值为3A，最大值为6A
　 C． 电阻两端的交变电流电压的有效值为300V，最大值为300V
　 D． 电阻两端的交变电流电压的有效值为300V，最大值为600V
考点： 正弦式电流的图象和三角函数表达式．
专题： 交流电专题．
分析： 交流电的有效值是表征交流电的物理量之一，是根据电流的热效应来规定的．让交流和直流通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相同，那么这一直流的数值就叫做这一交流的有效值．
解答： 解：A、根据有效值的定义知，交流电的有效值即为等效直流电的电流值，为3A；
根据正弦式电流峰值与有效值的关系，得交流电的峰值为 3A，故A正确，B错误；
C、根据欧姆定律，
电阻两端的交变电流电压的有效值U=IR=3×100=300V，最大值为300V，故C正确，D错误；
故选：AC．
点评： 解决该题关键要掌握交流电的有效值的定义以及正弦交流电的有效值与最大值的关系．
　
4．一台变压器的原线圈匝数为100，副线圈匝数为1200，在原线圈两端接有电动势为10V的电池组，则在副线圈两端的输出电压为（　　）
　 A． 0V B． 约0.8V C． 12V D． 120V
考点： 变压器的构造和原理．
专题： 交流电专题．
分析： 变压器原副线圈的匝数之比等于电压之比，只适用于交流电，而对直流电，变压器不能工作．
解答： 解：根据题意可知，直流电，变压器不能工作，所以负线圈的输出电压为0V．故A正确，BCD错误；
故选：A．
点评： 本题考查了变压器的工作原理，适用于交流电，直流电不能使用，属于容易题．
　
分）家用照明电路中的火线和零线是相互平行的，当用电器工作，火线和零线都有电流时，它们将（　　）
　 A． 相互吸引 B． 相互排斥
　 C． 一会吸引，一会排斥 D． 彼此不发生相互作用
考点： 平行通电直导线间的作用．
分析： 电流经火线进行用电器，再经零线返回，故两导线中的电流方向相反；根据电流间的相互作用可明确相互作用力关系．
解答： 解：火线和零线中电流方向始终相反；则根据平行直导线间的相互作用可知两导线相互排斥；
故选：B．
点评： 本题中两导线相互作用是通过双方的磁场进行的；可以先判断其中一根导线的磁场方向，再由左手定则分析受力情况．
　
分）在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图所示．其道理是（　　）
　 A． 当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消
　 B． 当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消
　 C． 当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消
　 D． 以上说法都不对
考点： 法拉第电磁感应定律．
专题： 电磁感应与电路结合．
分析： 两个线圈中的绕向相同，但电流方向相反，利用安培定则可以确定每个线圈形成的电磁铁的磁场方向；由于两个线圈中的电流大小相等，匝数相同，所以每个线圈的磁场强度相同．
解答： 解：两个线圈中的电流大小相等，线圈匝数相等，并且铁芯相同，所以每个线圈产生的磁场强度相同．
由于两个线圈的绕向相同，但电流方向相反，所以其磁场方向相反．两者磁性强度相同，磁场方向相反，相互抵消，所以螺旋管内没有磁场，两股导线中原电流的磁通量相互抵消；
故选：C．
点评： 精密电阻不仅要求其阻值准确，还要求是纯电阻性的元件，即除了电阻性外，不能有电感的成分寄生在里面，所以采用双线绕法并使两根平行导线中的电流方向是相反的，这样就能抵消寄生电感，使它成为“纯”阻性的电阻．
　
分）关于保险丝，下列说法中正确的是（　　）
　 A． 电路中有了保险丝，就能起到保险作用
　 B． 选用额定电流越小的保险丝，就越好
　 C． 选择适当规格的保险丝，才能够既不防碍供电，又能起到保险的作用
　 D． 以上说法都不对
考点： 家庭电路和安全用电知识．
分析： 保险丝是为了防止出现短路现象而设立的；在使用中应选择适当规格的保险丝，才能够既不防碍供电，又能起到保险的作用
解答： 解：A、保险丝起到一定的保护作用；但也不是绝对的保险作用；故A错误；
B、要根据家中电器的总电流选择保险丝，并不是电流越小越好；故B错误；
C、只有选择适当规格的保险丝，才能够既不防碍供电，又能起到保险的作用；故C正确；D错误；
故选：C．
点评： 本题考查保险丝的作用，要注意明确保险丝应适当，既不能选用额定功率过大的也不能选择过小的．
　
分）某人安装完照明电路后，接通电源之前，将火线上的保险丝取下，把一个额定电压为220V的灯泡作为检验灯泡连接在原来的保险丝的位置，同时将电路中的所有开关都断开，用这种方法可以检查电路中是否有短路，正确的电路连接方式如图3﹣3所示，在接通电源后，下列说法中正确的是（　　）
　 A． 若检验灯泡正常发光，表明检验灯泡后段的火线和零线之间出现了短路现象
　 B． 若检验灯泡不亮，但将某一用电器的开关闭合后检验灯泡正常发光，表明这个开关两端直接连到了火线和零线上
　 C． 若检验灯泡不亮，但将某一个电灯的开关闭合后，这个电灯和检验灯泡都能发光，只是亮度不够，这表明电路中出现了短路现象
　 D． 若不论将电路中用电器开关断开还是闭合，检验灯泡均不亮，这表明电路中出现了短路现象
考点： 常见家用电器的基本工作原理．
分析： 将检验灯泡接在保险丝的两只接线柱上，是相当于把此灯串联在火线中，其它开关断开时，会有两种状态：恰能正常发光，说明该有短路现象；不发光还不能确定故障原因．
若将其中一个开关闭合时，会有三种状态：恰能正常发光，说明该有短路现象；发光且灯光较暗，说明电路正常；不发光说明电路有断路现象．
解答： 解：A、若检验灯泡不亮，又将某一个用电器的开关闭合后检验灯泡正常发光，说明该支路发生了短路，即这个开关的两端直接连到火线和零线上；故A选项说法正确．
B、若检验灯泡不亮，又将某一个用电器的开关闭合后检验灯泡正常发光，说明该支路发生了短路，即这个开关的两端直接连到火线和零线上，故B正确；
C、若检验灯泡不亮，又将某一个电灯的开关闭合后，这个电灯和检验电灯都能发光，只是亮度不够，说明两灯泡串联，由于两灯泡的额定电压均为220V，因此两灯泡都不能正常发光，即电路为正常；故C错误．
D、无论开关闭合与否，检验灯都不能发光，说明火线和零线无法相连，说明电路中有断路现象；故D错误．
故选：AB．
点评： 本题考查了用校验灯检修家庭电路的故障．根据校验灯的三种状态可以快速得出电路是否存在故障．
　
9．如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，若合上或断开开关S1和S2时，可能发生的情况是（　　）
　 A． 只闭合S1的瞬间，L1灯逐渐亮起来
　 B． 再合上S2稳定后，L2灯是暗的
　 C． 只断开S1的瞬间，L1灯立即熄灭，L2灯亮一下再熄灭
　 D． 只断开S1瞬间，L2和L1灯过一会儿才熄灭
考点： 自感现象和自感系数．
分析： 在开关闭合或断开的瞬间，通过线圈的电流变化，产生自感电动势，阻碍电流的变化，相当于电源．根据自感现象进行分析．
解答： 解：A、S2断开、S1闭合时，通过线圈的电流增大，产生自感电动势，阻碍电流的增加，使得通过L1灯的电流逐渐增大，所以L1灯逐渐亮起来，故A正确．
B、再合上S2稳定后，因电阻很小的线圈，L2灯中仍有电流，不会熄灭，但会暗的，故B正确．
C、D再断开S1的瞬间，通过L2灯原来电流产生的电流立即消失，通过线圈的电流将要开始减小，产生自感电动势，阻碍电流的减小，这时线圈相当于电源，组成一个回路，由图可知，所以L1灯立即熄灭，L2灯亮一下再熄灭．故C正确，D错误．
故选：ABC．
点评： 本题要抓住线圈在电流变化时，产生自感电动势，就相当于一个电源．做好本类题目时还要注意：线圈与哪种电器配合．
　
10．输电线的电阻为r，输送的电功率为P，输电电压为U，则用户得到的功率为（　　）
　 A． P B． P﹣?r C． P﹣ D． ?r
考点： 电能的输送．
专题： 交流电专题．
分析： 由P=UI求出输电线路上的电流，算出输电线路上的消耗的功率，即可算出用户得到的功率．
解答： 解：输电线路上的电流由P=UI可得：
I=，
输电线上消耗的功率为：P耗=I2r=，
用户得到的功率为：P用=P﹣P耗=P﹣r，故B正确，ACD错误．
故选：B．
点评： 解决本题的关键知道输出功率与输出电压、电流的关系，以及知道输出功率、损耗功率和用户得到的功率之间的关系．
　
二、填空题（本题共2小题，每小题10分，共20分.请将正确的答案填到横线上）
10分）如图所示矩形线框共100匝，面积为40×20cm2，在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中以30转每秒的转速绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，在线框转过90°的时间内感应电动势的平均值为　192　 v，最大值为　301　v．
考点： 正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率．
专题： 交流电专题．
分析： （1）根据法拉第电磁感应定律公式列式求解平均感应电动势；
（2）当线圈垂直中性面位置时感应电动势最大，根据根据Em=NBSω求解感应电动势的最大值．
解答： 解：（1）线框从图示位置开始转过90°时，穿过线框面的磁通量变化量为△?=BS=0.016Wb，时间△t=×，
每匝线框里产生的感应电动势平均值为E=，共100匝串联，
总的感应电动势平均值为：E=n=192V．
（2）感应电动势的最大值等于线框面与磁感线共面的瞬间感应电动势的即时值：
Emax=nBSω=100×0.2×（0.4×0.2）×（30×2×3.14）V=301 V．
线框面与磁感线平行时，线框中的感应电动势最大，Emax=301 V．
故答案为：192； 301
点评： 本题关键是明确感应电动势的最大值和平均值的求解方法，明确法拉第电磁感应定律求解的是平均值，基础题．
　
10分）一变电所向远距离的城市供电，输送的电压为U，输送的电功率为P．若用变压器将输送的电压升高为原来的n倍，输送相同的功率，则输电线上的功率损失是原来的　　．
考点： 远距离输电；电功、电功率．
专题： 交流电专题．
分析： 根据输送功率P=UI求出输电电流，再根据P损=I2R可得出输电线上损失的电功率与输送电压的关系．根据欧姆定律得到电压损失与输送电压的关系．
解答： 解：设输送的电功率一定为P，输送电压为U，输电线上功率损失为△P，电压损失为△P，电流为I，输电线总电阻为R．
由P=UI知，I=
则得△P=I2R=R，△U=IR=R，
由题P、R一定，则得△P∝，△U∝
所以输电线上的电功率损失是原来的倍，
故答案为：
点评： 解决本题的关键掌握输送电功率公式P=UI，以及输电线上损失的电功率△P=I2R及欧姆定律，要注意公式中各量应对应于同一段导体．
　
三、计算题（本题共2小题，共20分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．如图所示，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直．将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场，
求：①拉力F大小；
②拉力的功率P；
③拉力做的功W；
④线圈中产生的电热Q；
⑤通过线圈某一截面的电荷量q．
考点： 导体切割磁感线时的感应电动势；电功、电功率；法拉第电磁感应定律．
专题： 电磁感应与电路结合．
分析： （1）线圈匀速拉出时，拉力等于安培力，结合切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律以及安培力的大小公式求出拉力的大小．
（2）拉力的功率P=Fv；
（3）拉力做功等于W=FL1．
（4）通过电流的大小，根据焦耳定律或能量守恒求出线圈中产生的热量．
（5）根据电量q=It求出通过线圈某一截面的电荷量．
解答： 解：①因为线圈被匀速拉出，所以F=F安，
感应电动势的大小 E=BL2v
由闭合欧姆定律得：I=，
安培力F安=BIL2=，
所以拉力F=；
②拉力的功率为：
P=Fv=．
③拉力做的功为：W=FL1=．
④由焦耳定律得，
产生的热量：Q=I2Rt=×R×=．
⑤通过线圈某一截面的电荷量：
q=It=t=×=．
答：①拉力F大小为；②拉力的功率为；③拉力做的功为；④线圈中产生的电热为；⑤通过线圈某一截面的电荷量为．
点评： 本题是一道力学、电学、磁学的综合题，要求掌握切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律、安培力大小公式以及焦耳定律、电量的公式等．
　
10分）某小水电站发出的交变电流的电功率为100kW，输出电压为500V．向远处用户送电的输电线总电阻为10Ω．为了把输电线路损耗的电功率限制在不超过电站输出功率的1%，电站采用升压变压器升压后再输电，到达用户后再用降压变压器将电压降为220V，两台变压器均为理想变压器，当输电线路损耗的电功率为电站输出功率的1%时，求两变压器原、副线圈的匝数比各为多少？
考点： 变压器的构造和原理．
专题： 交流电专题．
分析： 发电机输出功率是100kW，输出电压是500V，根据P=UI可计算出升压变压器原线圈的输入电流I1，在根据输电线上的功率损失为1%，可计算出升压变压器副线圈的电流I2，根据即可求出升压变压器的匝数比；求出输电线上损失的电压，根据电压与匝数的关系求出升压变压器副线圈电压，从而求出升压变压器原线圈电压，根据电压与匝数的关系即可求出降压变压器的匝数比．
解答： 解：由P=UI可得：
升压变压器的原线圈输入电流：I1=
输电线上损失的功率：P损=1%×100×103W=1×103W
由P损=I2R得；输电线上的电流I2==10A
则
输电线上的电压为U线=I2R=10×10=100V
升压变压器副线圈两端的电压为
降压变压器原线圈两端的电压为U3=U2﹣U线=10000﹣100=9900V
则
答：升压变压器原、副线圈的匝数比为1：20，降压变压器原、副线圈的匝数比为45：1．
点评： 解决本题的关键知道原副线圈的匝数比等于原副线圈的电压比，以及掌握输电线上损失的功率P损=I2R．输电线上损失的功率往往是突破口．