课时训练10 麦克斯韦电磁场理论
基础夯实
1.下列物理学家都为电磁学的发展作出了重要贡献,其中建立经典电磁学理论的科学家是( )
A.法拉第
B.奥斯特
C.赫兹
D.麦克斯韦
解析奥斯特发现电流的磁效应;法拉第发现电磁感应;麦克斯韦建立经典电磁学理论;赫兹用实验验证电磁波存在.
答案D
2.下列应用没有利用电磁波技术的是( )
A.无线电广播
B.移动电话
C.雷达
D.白炽灯
解析白炽灯是利用电流的热效应工作的,与电磁波无关,选D.
答案D
3.(多选)有关电磁场和电磁波,下列说法不正确的是 ( )
A.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在
B.变化的电场一定产生变化的磁场
C.电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波
D.频率为750 kHz的电磁波在真空中传播时,其波长为0.4×103 m
解析麦克斯韦首先预言了电磁波的存在,A对;均匀变化的电场可以产生稳定的磁场,B错;电磁场由近及远向周围空间传播,形成电磁波,C对;λ=cf=3×1087.5×105 m=0.4×103 m,D对.
答案ACD
4.下列过程中,没有直接利用电磁波的是( )
A.电冰箱冷冻食物
B.用手机通话
C.微波炉加热食物
D.用收音机收听广播
解析电冰箱工作原理与电磁波没有直接关系.
答案A
5.关于电磁场理论,下列说法正确的是( )
A.在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场
B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,变化的磁场周围一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
解析根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场能产生磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,非均匀变化的电场才产生变化的磁场.
答案D
6.(多选)根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是 ( )
A.在电场的周围空间,一定存在着和它联系着的磁场
B.在变化的电场周围空间,一定存在着和它联系着的磁场
C.恒定电流在其周围不产生磁场
D.恒定电流周围存在着稳定的磁场
解析电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场),稳定电场不产生磁场,只有变化的电场周围空间才存在对应磁场,故B对,A错.恒定电流周围存在稳定磁场,磁场的方向可由安培定则判断,D对,C错.
答案BD
7.电磁波在真空中的传播速度( )
A.等于3×108 m/s
B.大于3×108 m/s
C.小于3×108 m/s
D.以上三种都有可能
解析电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相同,都等于3×108 m/s,选项A正确.
答案A
8.(多选)下列关于麦克斯韦电磁场理论的说法正确的是( )
A.均匀变化的电场将产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场将产生均匀变化的电场
B.均匀变化的电场将产生稳定的磁场,均匀变化的磁场将产生稳定的电场
C.周期性变化的电场将产生同频率周期性变化的磁场,周期性变化的磁场将产生同频率周期性变化的电场
D.均匀变化的电场和磁场互相激发,将产生由近及远传播的电磁波
解析均匀变化的电场产生稳定的磁场,均匀变化的磁场产生稳定的电场,选项A错误、选项B正确.周期性变化的电场将产生同频率周期性变化的磁场,周期性变化的磁场将产生同频率周期性变化的电场,选项C正确.周期性变化的电场和磁场相互激发,将产生由近及远传播的电磁波,选项D错误.
答案BC
9.关于电磁波的下列说法,正确的是( )
A.法拉第第一次通过实验验证了电磁波的存在
B.电磁波不能在空气中传播
C.麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
D.电磁波可以在真空中传播
解析赫兹通过实验验证了电磁波的存在,A、C错;电磁波是一种物质,可以在空气、水、玻璃等透明的介质中传播,B错.
答案D
10.关于电磁场和电磁波,下列说法不正确的是( )
A.变化的电场能够产生磁场,变化的磁场能够产生电场
B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波
C.只有光在真空中的传播速度为3×108 m/s
D.电磁波的频率、强弱都不影响电磁波的传播速度
解析各种频率的电磁波在真空中的速度都为3×108 m/s,C选项的说法不正确.
答案C
11.下列关于电磁场理论的说法,正确的是( )
A.电磁场理论是由麦克斯韦提出的
B.电磁场理论认为,稳定的电场会产生稳定的磁场,稳定的磁场会产生稳定的电场
C.安培利用实验验证了电磁场理论
D.电磁场就是空间内既有电场,也有磁场
解析电磁场理论是由麦克斯韦提出的,A对;稳定的电场不会产生磁场,稳定的磁场不会产生电场,B错;赫兹利用实验验证了电磁场理论,C错;如果空间内既有稳定电场,也有稳定的磁场,这种情况不是电磁场,D错.
答案A
12.赫兹实验装置如图所示,当感应圈两个金属球间有火花跳过时,导线环两个小球间也跳过火花.当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时,空间出现了迅速变化的 ,这种电磁场以 的形式在空间传播.当电磁波到达导线环时,它在导线环中激发出 ,使得导线环的空隙中也产生了火花.?
赫兹实验
答案电磁场 电磁波 感应电动势
13.磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况,如图所示,其中能产生电场的有 图示的磁场,能产生持续电磁波的有 图示的磁场.?
解析根据麦克斯韦电磁场理论,可以有如下判断:A图的磁场是恒定的,不能产生新的电场,更不能产生电磁波;B图中的磁场是周期性变化的,可以产生周期性变化的电场,因而可以产生持续的电磁波;C图中的磁场是均匀变化的,能产生恒定的电场,而恒定的电场不能再产生磁场,不能产生向外扩展的连续的电磁场,因此不能产生持续的电磁波;D图所示磁场是周期性变化的,能产生周期性变化的电场,能产生电磁波.
答案B、C、D B、D
能力提升
14.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是( )
A.把电场和磁场放在一起,就会在周围空间产生电磁场
B.收音机和手机所接收的信号都属于电磁波
C.电磁波频率越高,传播速度越大
D.透视用的X射线是X光,不是电磁波
解析交变的电场或磁场,才会在周围空间产生电磁场,A错;电磁波的速度与频率无关,C错;光也是电磁波,D错.
答案B
15.某电场中电场强度随时间变化的图象如图所示,能产生磁场的电场是( )
解析根据麦克斯韦的理论,变化的电场会激发出磁场,所以A、B、C对.
答案ABC
16.举例说明电磁场是有能量的.
简答你或许早就注意到,电站的开关一经接通,甚至远在千里之外电路中的电灯便立即发光,电动机会立即转动,蓄电池将立即充电.我们知道,电灯发光、电动机转动、蓄电池充电都需要电能.那么,电厂中生产的电能怎么会如此迅速地传送到用户呢?这显然不可能依靠电子的动能通过“接力赛跑”的方式而达到,因为在通电导体中自由电子的定向迁移速率通常每秒只有几毫米.
输电线上迅速有效而默默无闻地担负着电能传输任务的是存在于导线及其周围空间的电磁场,而电磁场的运动速度为每秒30万千米.我们可以设想即使地球北极处有一发电站,它所生产的电能如果通过铺设在地面上的输电线传送到位于南极的用户所花费的时间也不到0.07秒!
电磁场能够传送电能这个事实表明,电磁场本身就具有能量.
课时训练7 电磁感应现象的发现
基础夯实
1.许多物理学家的科学发现和研究工作推动了人类历史的进步.其中发现电磁感应定律的科学家是( )
A.库仑 B.安培 C.法拉第 D.伽利略
答案C
2.下列说法正确的是( )
A.只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就一定有感应电流
B.只要闭合导线做切割磁感线的运动,导线中就一定有感应电流
C.闭合电路的一部分导体如果不做切割磁感线的运动,则回路中一定没有感应电流
D.只要闭合电路中的磁通量发生变化,闭合电路中一定有感应电流
解析此题考查感应电流产生的条件,只要穿过闭合电路的磁通量变化,回路中就一定有感应电流.
答案D
3.(多选)下图为“探究产生感应电流的条件”的实验装置.下列操作中,电流表的指针会发生偏转的是( )
A.将条形磁铁插入线圈
B.将条形磁铁从线圈中拔出
C.将条形磁铁放在线圈中不动
D.将条形磁铁放在线圈附近不动
解析产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化,A使磁通量增加,B使磁通量减少,可以产生感应电流,AB选项正确;CD回路中的磁通量不变,没有发生电磁感应,电流表的指针不会偏转,CD错.
答案AB
4.下列实验现象,属于电磁感应现象的是( )
解析A、B、D中有电源,是电生磁,而电磁感应是磁生电,所以C对.
答案C
5.关于产生感应电流的条件,下述说法正确的是( )
A.位于磁场中的闭合线圈,一定能产生感应电流
B.闭合线圈和磁场发生相对运动,一定能产生感应电流
C.闭合线圈做切割磁感线运动,一定能产生感应电流
D.穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化,一定能产生感应电流
解析穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化,就是回路的磁通量发生了变化,产生感应电动势和感应电流,D对.A选项回路的磁通量没有变化,没有发生电磁感应,不会产生感应电流;B、C选项中,回路的磁通量不一定变化,不一定产生感应电流.
答案D
6.(多选)如图所示,直导线中通以电流I,矩形线圈与电流共面,下列情况能产生感应电流的是( )
A.电流I增大时 B.线圈向右平动
C.线圈向下平动 D.线圈绕ab边转动
解析通电导体周围的磁感线是以直导线上任一点为圆心的一系列的同心圆,在距离直导线距离相等的地方磁场强弱相等,距离直导线越近,磁场越强.当直导线中电流增大时,其周围磁场增强,穿过线圈的磁通量Φ随磁感强度B的增大而增大,故线圈中能产生感应电流.A项正确.同理,线圈向右平动时,线圈绕ab边转动时,穿过线圈的磁通量发生了变化,故B、D两项都能产生感应电流.当线圈向下平动时,穿过线圈的磁通量不发生变化,无感应电流,C项不正确.
答案ABD
7.如图所示,将一个矩形小线圈放在一个均匀磁场中,若线圈平面平行于磁感线,则下列运动中,在线圈中会产生感应电流的是( )
A.矩形线圈做平行于磁感线的平移运动
B.矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动
C.矩形线圈绕AB边转动
D.矩形线圈绕BC边转动
解析无论让线圈平行于磁感线平行移动、垂直于磁感线平行移动,还是绕BC边转动,穿过线圈平面的磁通量始终是零,即没有磁通量的变化,不会产生感应电流.A、B、D三项都错误.
答案C
8.(多选)在如图所示的匀强磁场中有一个闭合线圈,保持线圈平面始终与磁感线垂直.下列情况中:当线圈在磁场中上下运动时(图①);当线圈在磁场中左右运动时(图②);先把弹簧线圈撑开(图③),后放手让线圈收缩(图④),能产生感应电流的图是( )
A.① B.②
C.③ D.④
解析图①和图②中穿过线圈的磁通量不变,不能产生感应电流,选项A、B均错误.图③和图④中线圈面积发生改变,穿过线圈的磁通量变化,能产生感应电流,选项C、D均正确.
答案CD
9.有一正方形的闭合金属框abcd,在匀强磁场B中按图所示的四种方式运动,其中有感应电流的是( )
解析A项中穿过线圈的磁通量始终为零,没有变化,不会产生感应电流;B项中,线圈未出磁场,磁通量始终不变,不会产生感应电流;C项中磁通量不断变化,能产生感应电流;D项中,磁通量始终不变,不会产生感应电流.
答案C
10.如图所示,条形磁铁以某一速度向螺线管靠近,下列结论正确的是 ( )
A.螺线管中不产生感应电流
B.螺线管中产生感应电流
C.穿过螺线管的磁通量保持不变
D.穿过螺线管的磁通量不断减小
解析磁铁靠近螺线管时,通过线圈的磁通量增大,线圈中产生感应电流.
答案B
11.如图所示,通电直导线MN与闭合金属线圈abcd彼此绝缘,它们处于同一平面内,直导线与线圈的对称轴线重合,直导线中电流方向由M到N.为了使线圈中产生感应电流,可行的方法是( )
A.减弱直导线中的电流
B.线圈以MN为轴,ab向纸外,cd向纸内转动
C.MN不动,而线圈向上平动
D.MN不动,而线圈向左平动
解析由安培定则可以判断出直导线右侧磁场向里,左侧磁场向外,整个闭合金属线圈abcd中磁通量为零.若减弱直导线中的电流或将线圈以MN为轴转动或向上平动,整个线圈中磁通量仍然为零,不会产生感应电流.而若将线圈向左、向右平动,MN不在其轴线上,线圈中向里、向外的磁通量不能抵消,净磁通量变大,此时将产生感应电流,故D项正确.
答案D
12.如图所示,闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中,下列情况下线圈中能产生感应电流的是( )
A.线圈向左平移
B.线圈向上平移
C.线圈以ab为轴旋转
D.线圈不动
解析C使回路中的磁通量发生变化,有感应电流产生;A、B、D回路中的磁通量不变,不能产生感应电流.
答案C
13.若某处的地磁场为匀强磁场,一同学在该处手拿矩形线圈面向南方,如图所示,则能够使线圈中产生感应电流的操作是( )
A.上下移动线圈 B.南北移动线圈
C.东西移动线圈 D.将线圈转至水平
解析A、B、C三种情形下的运动,线圈平面与地磁场方向的夹角θ没有变化,根据Φ=BScos θ可知,回路的磁通量没有变化,没有感应电流产生.
答案D
14.如图所示,一矩形线圈abcd的面积S为1×10-2 m2,它与匀强磁场方向之间的夹角θ为30°,穿过线圈的磁通量Φ为1×10-3 Wb,则磁场的磁感应强度B= T.若线圈以ab为轴翻转180°,则此过程中穿过线圈的磁通量的变化量大小ΔΦ= Wb.?
解析由磁通量的计算公式Φ=BS⊥,可得
B=ΦS⊥=ΦSsinθ=1×10-31×10-2×0.5 T=0.2 T.
磁通量虽是标量,但有正负,若规定开始时穿过线圈的磁通量为正,则转过180°时穿过线圈的磁通量应为负(可等效为线圈不翻转,而磁场反向).
故Φ1=1×10-3 Wb,Φ2=-1×10-3 Wb,ΔΦ=Φ2-Φ1=-2×10-3 Wb.
答案0.2 -2×10-3
能力提升
15.如图所示,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( )
A.dv B.lv
C.d-lv D.d-2lv
解析当线圈平面完全进入磁场后,运动到右边界这段时间,回路的磁通量没有变化,无感应电流产生.线圈做匀速直线运动,所以t=d-lv.
答案C
16.如图所示的实验中,如果AB的运动速度大小为v1,两磁极运动的速度大小为v2,则( )
A.当v1=v2,且方向相同或相反,一定产生感应电流
B.当v1>v2或v1C.无论v1与v2的大小是否相等,只要二者的方向垂直,绝不可能产生感应电流
D.如果v1=0,而两极运动的速度v2与导体AB始终垂直,一定能产生感应电流
解析v1=v2且二者同向时无感应电流产生,故A错误;v1>v2或v1答案B
17.如图所示的直角坐标系中,矩形导线框的两个对称轴在y轴和z轴上,所在区域的匀强磁场与y轴平行,当线框分别绕x、y、z轴旋转时,哪种情况线框中有感应电流?
解析线框绕x轴旋转时,线圈平面始终与磁感线平行,线圈磁通量始终不变化,线框中无感应电流.
线框绕y轴旋转时,尽管ab、cd边分别切割磁感线,但整个线框平面内磁通量始终为零,不发生变化,线框内无感应电流.
线框绕z轴旋转时,线框平面内磁通量发生变化,线框内有感应电流产生.
答案见解析.
课时训练8 电磁感应定律的建立
基础夯实
1.桌面上放着一个单匝线圈,线圈中心上方一定高度有一竖直放置的条形磁铁,此时线圈内的磁通量为0.04 Wb;把条形磁铁竖放在线圈内的桌面上时,线圈内的磁通量为0.12 Wb;当把条形磁铁从该位置在0.1 s内放到线圈内的桌面上的过程中,产生的感应电动势大小是( )
A.0.08 V B.0.8 V
C.1.6 V D.0.16 V
解析E=ΔΦΔt=0.12-0.040.1 V=0.8 V.
答案B
2.一个闭合线圈放在变化的磁场中,线圈产生的感应电动势为E.若仅将线圈匝数增加为原来的2倍,则线圈产生的感应电动势变为( )
A.2E B.E C.E2 D.E4
解析感应电动势的大小与匝数成正比,所以A对.
答案A
3.电路中的感应电动势的大小,是由穿过这一电路的( )决定的.
A.磁通量 B.磁通量的变化量
C.磁通量的变化率 D.磁通量的变化时间
解析由法拉第电磁感应定律可知,电路中感应电动势的大小是由穿过这一电路的磁通量的变化率决定的.选项C正确.
答案C
4.将一条形磁铁分别迅速和缓慢地插入一个闭合线圈中,在这两个过程中,相同的物理量是( )
A.磁通量的变化率 B.感应电流
C.磁通量的变化量 D.感应电动势
解析因为同一个条形磁铁插入同一个闭合线圈中,所以磁通量的变化量是相同的.选项C正确.又因为一次是迅速插入、一次是缓慢插入,所用的时间不同,所以ΔΦΔt、E、I均不同.选项A、B、D均错误.
答案C
5.(多选)一个闭合电路产生的感应电动势较大,是因为穿过这个闭合电路的( )
A.磁感应强度大 B.磁通量变化率较大
C.磁通量的变化量较大 D.磁通量的变化较快
解析由法拉第电磁感应定律可知,磁通量变化得越快,即磁通量的变化率越大,感应电动势越大.选项B、D正确.
答案BD
6.下列说法正确的是( )
A.感应电动势的大小跟穿过闭合回路的磁通量的变化有关系
B.感应电动势的大小跟穿过闭合回路的磁通量的大小有关系
C.感应电动势的大小跟穿过闭合回路的磁通量的变化快慢有关系
D.感应电动势的大小跟穿过闭合回路的磁感应强度有关系
解析由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势的大小与磁通量的变化率即磁通量变化的快慢有关,与其他因素无关.因此,只有选项C正确.
答案C
7.(多选)如图所示,让线圈由位置1通过一个匀强磁场的区域运动到位置2,下述说法正确的是( )
A.在线圈进入匀强磁场区域的过程中,线圈中有感应电流,而且进入时的速度越大,感应电流越大
B.整个线圈在匀强磁场中匀速运动时,线圈中有感应电流,而且电流是恒定的
C.整个线圈在匀强磁场中加速运动时,线圈中有感应电流,而且电流越来越大
D.在线圈穿出匀强磁场区域的过程中,线圈中有感应电流,而且穿出时的速度越大,感应电流越大
解析线圈进入磁场的过程中,穿过线圈平面的磁通量增加,而且线圈的速度越大,磁通量变化得越快,感应电动势越大,感应电流越大,选项A正确.当整个线圈在磁场中运动时,无论线圈的速度如何变化,穿过线圈平面的磁通量都不变,线圈中没有感应电动势,也没有感应电流,选项B、C均错误.在线圈穿出匀强磁场的过程中,穿过线圈平面的磁通量减小,线圈中有感应电流.穿出时的速度越大,磁通量减小得越快,感应电动势越大,感应电流越大,选项D正确.
答案AD
8.如图所示,电流表与螺线管组成闭合电路.以下关于电流表指针偏转情况的陈述正确的是 ( )
A.磁铁快速插入螺线管时比慢速插入螺线管时电流表指针偏转较大
B.磁铁快速插入螺线管和慢速插入螺线管,磁通量变化相同,故电流表指针偏转相同
C.磁铁放在螺线管中不动时螺线管中的磁通量最大,所以电流表指针偏转最大
D.将磁铁从螺线管中拉出时,磁通量减小,所以电流表指针偏转一定减小
解析电流表的指针的偏转角度是由闭合电路的感应电流决定的,而感应电流与螺线管产生的感应电动势的大小有关,而感应电动势的大小决定于磁通量的变化率,所以选项A正确.
答案A
9.一个单匝的闭合线圈,在0.4 s内穿过它的磁通量从0.02 Wb均匀增加到0.08 Wb,则线圈中的磁通量变化ΔΦ= Wb.若线圈电阻为10 Ω,则线圈中产生的电流I= A.?
解析ΔΦ=0.08 Wb-0.02 Wb=0.06 Wb,E=ΔΦΔt=0.060.4 V=0.15 V,I=ER=0.1510 A=0.015 A.
答案0.06 0.015
10.一个学生用如图所示的电路定性验证法拉第电磁感应定律,他的主要实验步骤如下:
A.把蓄电池、开关和线圈A串联成一个电路;
B.接通电路,给线圈A通电,把线圈A插入线圈B中,停一会儿再取出来,在线圈A插入和取出过程中,以及停止运动时,观察电流表的指针有无偏转,并记下指针偏转的大小;
C.把电流表和线圈B串联成另一个电路;
D.在线圈A中插入软铁,按步骤B重做实验,观察电流表的指针的有无偏转和偏转角度;
E.将线圈A快插和慢插时,观察电流表指针的摆动情况.
请按正确的实验顺序将实验步骤排序: .?
从实验中可得出什么结论?
解析实验步骤应该是先连接电路,再按照实验目的进行实验、观察现象、记录数据、分析数据、得出结论.本题的正确顺序应该是ACBDE.通过实验可得出结论:磁通量变化得越快,电流表指针摆动的幅度越大,说明感应电动势越大.
答案ACBDE 结论是磁通量变化得越快,电流表指针摆动的幅度越大,说明感应电动势越大.
能力提升
11.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地增加6 Wb,则( )
A.线圈中感应电动势每秒增加6 V
B.线圈中感应电动势每秒减少6 V
C.线圈中感应电动势保持不变
D.线圈中无感应电动势
解析根据法拉第电磁感应定律,E=ΔΦΔt=6 V,所以线圈中感应电动势保持不变,C对.
答案C
12.根据法拉第电磁感应定律,下列关于感应电动势大小的说法中,正确的是( )
A.线圈中磁通量变化越大,产生的感应电动势一定越小
B.线圈中磁通量越大,产生的感应电动势一定越小
C.线圈中磁通量变化率越大,产生的感应电动势一定越大
D.线圈放在磁感应强度均匀变大的磁场中,产生的感应电动势一定变小
解析根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,C对.
答案C
13.某自行车上有一个如图所示的装置,滚轮靠在自行车轮胎的边缘上.自行车行驶时,滚轮带着其中的磁体转动.这个装置有什么用途?
解析该装置为一小型发电机,可向自行车车头供电.当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线圈在磁极间转动,磁极间的磁场可视为匀强磁场,当线圈转动时,线圈中的磁通量发生了变化,因而产生了感应电动势.
答案该装置可向自行车车头供电.
课时训练9 电磁感应现象的应用
基础夯实
1.下列器件属于变压器的是( )
解析A为电容器;B为电动机;C为电磁炉;D为变压器.
答案D
2.关于变压器,下列说法正确的是( )
A.变压器是根据电磁感应的原理制成的
B.变压器的原线圈匝数一定比副线圈的多
C.变压器只能改变直流电的电压
D.变压器只能有一个原线圈和一个副线圈
解析变压器是根据电磁感应的原理制成的,A对;升压变压器,原线圈匝数比副线圈的少,降压变压器,原线圈匝数比副线圈的多,B错;变压器只能改变交变电流的电压,C错;变压器只有一个原线圈,但可以有多个副线圈,D错.
答案A
3.把直流电源接到变压器的原线圈上,变压器却不能改变直流电压.其原因是( )
A.没有磁通量通过原线圈
B.没有磁通量通过副线圈
C.通过原、副线圈的磁通量没有变化
D.通过原、副线圈的磁通量不相等
解析把直流电源接到变压器的原线圈上时,通过原、副线圈的磁通量没有变化,没有发生电磁感应,次级线圈的输出电压为零,C对.
答案C
4.(多选)理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量是( )
A.交变电流的频率
B.交变电流的磁通量
C.磁通量的变化率
D.交变电流的电压
解析变压器的工作原理为互感原理,穿过原、副线圈的磁通量Φ和磁通量的变化率ΔΦΔt及频率均相同,而原、副线圈两端的电压与它们各自的匝数成正比.
答案ABC
5.下图为一台理想变压器,初、次级线圈的匝数分别为n1=400匝,n2=800匝,连接导线的电阻忽略不计,那么可以确定( )
A.这是一台降压变压器
B.次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的一半
C.次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的两倍
D.次级线圈两端的电压与初级线圈两端的电压相等
解析因为n2>n1,所以这是一台升压变压器,选项A错误;
又因为U1U2=n1n2,所以U2=n2n1U1=2U1,选项C正确;选项B和选项D错误.
答案C
6.将输入电压为220 V、输出电压为6 V、副线圈为30匝的理想变压器改绕成输出电压为30 V的变压器,原线圈匝数不变,则副线圈新增绕的匝数为( )
A.120匝 B.150匝
C.180匝 D.220匝
解析根据变压器的工作原理U1U2=n1n2,可得n1=U1U2·n2=2206×30匝=1 100匝.再由U1U3=n1n3,可得n3=U3U1·n1=30220×1 100匝=150匝.新增绕的匝数n=n3-n2=(150-30)匝=120匝,选项A正确.
答案A
7.如图所示,B为理想变压器,n1∶n2=2∶1,灯泡电阻为15 Ω,电流表电阻忽略不计,(1)当U为16 V直流电压时,n2两端的电压为 V;(2)当U为16 V交流电压时,n2两端的电压为 V.?
解析(1)变压器是改变交流电压的设备,它不可以改变直流电压,因而U2=0.(2)U1=16 V,根据公式U1U2=n1n2,可得U2=8 V.
答案0 8
8.为了安全,机床上照明电灯用的电压是36 V,这个电压是把220 V的电压降压后得到的.如果变压器的原线圈是1 140匝,副线圈是多少匝?
解析根据公式U1U2=n1n2,有n2=U2U1n1.本题U1=220 V,U2=36 V,n1=1 140匝,所以n2=36220×1 140=186.5匝,即为187匝.
答案187匝
能力提升
9.用一理想变压器向一负载R供电,如图所示,当增大负载电阻R时,原线圈中电流I1和副线圈中电流I2之间的关系是( )
A.I2增大,I1也增大
B.I2增大,I1减小
C.I2减小,I1也减小
D.I2减小,I1增大
解析因为I2=U2R,当R增大时,I2减小;又因I1n1=I2n2,当I2减小时,I1也减小.
答案C
10.(多选)正常工作的理想变压器的原、副线圈中,数值上不一定相等的是( )
A.电流的频率
B.端电压的峰值
C.电流的有效值
D.电功率
解析由于原、副线圈固定在同一铁芯上,穿过原副线圈的磁通量情况一样,通过电磁感应产生的交变电流的频率相同;当原线圈和副线圈匝数不等时,端电压的峰值不同,电流的有效值也不同;由于能量守恒,输入功率和输出功率相同.
答案BC
11.(多选)变压器的示意图如图所示,它被用来升高发电机的输出电压,下列说法正确的是( )
A.图中M是闭合的铁芯
B.发电机应与A1、A2两端相连,升高后的电压由A3、A4两端输出
C.电流以铁芯为通路,从一个线圈流到另一个线圈
D.变压器是根据电磁感应原理工作的
解析由题意知该变压器为升压变压器,所以原线圈匝数少于副线圈匝数,故A3、A4端为输入端,接发电机,A1、A2端为输出端,选项B错误;铁芯提供闭合的磁路,使电能先变成磁场能再在副线圈中变成电能,所以选项C错误.
答案AD
12.汽车在制动时,有一种ABS系统,它能阻止制动时车轮抱死变为纯滑动.纯滑动不但制动效果不好,而且易使车辆失去控制.为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置.如果检测出车辆不再转动,就会自动放松制动机构,让轮子仍保持缓慢转动状态,这种检测装置称为电磁脉冲传感器.如图甲所示,B是一根永久磁铁,外面绕有线圈,它的左端靠近一个铁质齿轮,齿轮与转动的车轮是同步的.图乙是车轮转动时输出电流随时间变化的图象.
(1)为什么有电流输出?
(2)若车轮转速减慢了,图象会变成怎样?
解析(1)当齿轮上的齿靠近线圈时,由于磁化使永久磁体的磁场增强,因此在线圈中产生感应电流.齿轮离开时,又在线圈中产生反方向的感应电流.
(2)车轮转速减慢,电流变化频率变小,周期变大,且电流峰值变小.
答案见解析.
