学业分层测评(十二) 电磁感应定律及其应用
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于电磁感应，下述说法正确的是( )
A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
B．穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零
C．穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势越大
D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
【解析】 磁通量的变化率，反映的是磁通量变化的快慢，而由电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，因而磁通量变化越快，感应电动势越大，故D正确．
【答案】 D
2．(多选)当穿过线圈的磁通量发生变化时，则( )
A．线圈中一定有感应电流
B．线圈中一定有感应电动势
C．感应电动势的大小与线圈的电阻有关
D．如有感应电流，则其大小与线圈的电阻有关
【解析】 穿过线圈的磁通量发生变化时，一定产生感应电动势；若是闭合回路，才有感应电流，且感应电动势大小与电阻无关，感应电流大小与电阻有关．
【答案】 BD
3．甲、乙两电路中电流与时间关系如图4?2?6所示，属于交变电流的是( )
图4?2?6
A．甲乙都是 B．甲是乙不是
C．乙是甲不是 D．甲乙都不是
【解析】 方向不变化的电流叫做直流电．大小和方向都不变化的电流叫做恒定电流．方向随时间做周期性变化是交变电流的重要特征．甲是方波形交流电，乙是脉动直流电．
【答案】 B
4．(多选)穿过一个10匝线圈的磁通量每秒钟均匀地减少2 Wb，则该线圈中的感应电动势( )
A．大小不变 B．随时间均匀变化
C．减少了20 V D．等于20 V
【解析】 题中磁通量每秒钟均匀地减少2 Wb即＝2 Wb/s，故E＝n＝20 V.
【答案】 AD
5.如图4?2?7所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则副线圈中电流表A2的示数是( )
图4?2?7
A．3 mA B．48 mA
C．0 D．与R的阻值有关
【解析】 当导线在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的电流，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，选项C正确．
【答案】 C
6．如图4?2?8所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将( )
图4?2?8
A．越来越大 B．越来越小
C．保持不变 D．无法确定
【解析】 由于金属棒在磁场中做平抛运动，金属棒在水平方向上以v0做匀速运动，即切割磁感线的有效速度是不变的，故E＝Blv0也是不变的，故选项C正确．
【答案】 C
7．理想变压器原线圈1 400匝，副线圈700匝并接有电阻R，当变压器工作时原副线圈中( )
A．电流频率比为2∶1
B．功率比为2∶1
C．电流比为2∶1
D．电压之比为2∶1
【解析】 理想变压器的电压变化规律为：＝；输入功率和输出功率相等，电流变化规律为：＝.变压器不改变电流的频率．
【答案】 D
8．(多选)一根直导线长0.1 m，在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势( )
A．一定为0.1 V B．可能为零
C．可能为0.01 V D．最大值为0.1 V
【解析】 当B、l、v互相垂直时，导线切割磁感线运动产生的感应电动势最大：E＝Blv＝0.1×0.1×10 V＝0.1 V．考虑到它们的空间位置关系，感应电动势应在最大值0.1 V和最小值0之间(包括0.1 V和0)．
【答案】 BCD
[能力提升]
9．输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图4?2?9所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为
( )
图4?2?9
A．1 100 360 B．1 100 180
C．2 200 180 D．220 360
【解析】 根据理想变压器＝得＝
得：n1＝1 100匝
烧坏前：＝，
所以n2＝匝＝180匝．
【答案】 B
10．一个20匝、面积为200 cm2的圆形线圈放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若该磁场的磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量为________，磁通量的平均变化率为________，线圈中感应电动势的大小为________．
【解析】 磁通量变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S－B1S
＝0.5×0.02 Wb－0.1×0.02 Wb＝0.008 Wb，
＝ Wb/s＝0.16 Wb/s，
E＝n＝20×0.16 V＝3.2 V.
【答案】 0.008 Wb 0.16 Wb/s 3.2 V
11.如图4?2?10所示，水平放置的平行金属导轨相距l＝0.50 m，左端接一电阻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4?2?10
(1)ab棒中感应电动势的大小；
(2)回路中感应电流的大小；
(3)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小．
【解析】 根据法拉第电磁感应定律，ab棒中的感应电动势为
E＝Blv＝0.40×0.50×4.0 V＝0.80 V.
(2)感应电流的大小为I＝＝ A＝4.0 A.
(3)ab棒受安培力F＝BIl＝0.40×4.0×0.50 N＝0.8 N
由于ab以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动，故外力的大小也为0.8 N.
【答案】 (1)0.80 V (2)4.0 A (3)0.8 N
12．一理想变压器，其原线圈2 200匝，副线圈440匝，并接一个100欧的负载电阻，如图4?2?11所示．
图4?2?11
(1)当原线圈接在44伏的直流电源上时，电压表和电流表的示数是多少？
(2)当原线圈接在220伏的交流电源上时，电压表和电流表的示数是多少？
【解析】 (1)变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电流电路．当原线圈接在恒定直流电源上，通过原线圈的是恒定电流，不能引起穿过副线圈的磁通量变化，所以在副线圈上无感应电动势的产生，无电流通过，故电压表和电流表的示数都是0.
(2)由＝可知，U2＝U1＝×220 V＝44 V，所以电压表示数是44 V.
电流表的示数I＝＝ A＝0.44 A.
【答案】 (1)0 0 (2)44 V 0.44 A
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学业分层测评(十一) 磁生电的探索
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于产生感应电流的条件，下列说法中正确的是( )
A．只要闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流
B．只要闭合电路中有磁通量，闭合电路中就有感应电流
C．只要导体做切割磁感线运动，就有感应电流产生
D．只要穿过闭合电路的磁感线条数发生变化，闭合电路中就有感应电流
【解析】 只有穿过闭合电路的磁通量发生变化时，才会产生感应电流，D正确．
【答案】 D
2．如图4?1?9所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是( )
图4?1?9
A．开关S闭合或断开的瞬间
B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑
C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑
D．开关S始终闭合，滑动触头不动
【解析】 开关S闭合或断开的瞬间、开关闭合后滑动变阻器触头向左或向右滑动时，导线ab中的电流都会变化，穿过由导线cd和电流计组成的回路的磁通量发生变化，导线cd中均有感应电流产生．开关S闭合，滑动触头不动时，ab中的电流不变，穿过回路的磁通量不变，没有感应电流产生．故应选D.
【答案】 D
3．(多选)恒定的匀强磁场中有一圆形的闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流( )
A．线圈沿自身所在的平面做匀速运动
B．线圈沿自身所在平面做加速运动
C．线圈绕任意一条直径做匀速转动
D．线圈绕任意一条直径做变速转动
【解析】 线圈沿自身所在平面无论做匀速还是加速运动，穿过线圈的磁通量都不变，而绕任意一条直径转动时，磁通量会发生变化，故A、B不正确，C、D正确．
【答案】 CD
4．如图4?1?10所示，条形磁铁的上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框在由N端匀速平移到S端的过程中，线框中的感应电流的情况是( )
图4?1?10
A．线框中始终无感应电流
B．线框中始终有感应电流
C．线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流，以后又有了感应电流
D．线框中开始无感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时有感应电流，以后又没有感应电流
【解析】 匀速平移过程中，穿过线框的磁通量始终在变化．
【答案】 B
5．(多选)如图4?1?11中的小线圈与滑动变阻器、电源、开关组成电路，而大线圈则与电流计组成闭合电路．下列能使电流计的指针偏转的是( )
图4?1?11
A．闭合开关后，将小线圈插入大线圈的过程中
B．小线圈放在大线圈中，闭合开关后，将小线圈拔出的过程中
C．小线圈放在大线圈中不动，开关闭合、断开的瞬间
D．小线圈放在大线圈中不动，开关闭合，移动滑动变阻器的滑片时
【解析】 题中所述四种情况中都能使大线圈中的磁通量发生变化，都会产生感应电流，使电流计的指针发生偏转．
【答案】 ABCD
6．如图4?1?12所示，闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流( )
图4?1?12
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】 产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，符合题意的只有C选项．
【答案】 C
7. (多选)如图4?1?13所示的装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是( )
图4?1?13
A．开关S接通的瞬间
B．开关S接通后，电路中电流稳定时
C．开关S接通后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间
D．开关S断开的瞬间
【解析】 开关S接通的瞬间，开关S接通后滑动变阻器滑片滑动的瞬间，开关S断开的瞬间，都使螺线管线圈中的电流变化而引起磁场变化，线圈A中的磁通量发生变化而产生感应电流．
【答案】 ACD
8．如图4?1?14所示，通电直导线垂直穿过闭合圆形线圈的中心，下面哪个说法正确( )
图4?1?14
A．当导线中电流增大时，线圈中有感应电流
B．当线圈在垂直于导线的平面内左右平动时，线圈中有感应电流
C．当线圈上下平动时，线圈中有感应电流
D．以上各种情况下，线圈中都不会产生感应电流
【解析】 圆形线圈处在直线电流的磁场中，而直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在与导线垂直的平面上．因此，不论导线中的电流大小如何变化，穿过圆形线圈的磁通量始终为零，即穿过圆形线圈的磁通量不变，所以A选项是错的．当线圈左右平动或上下平动时，同样穿过线圈的磁通量始终为零，即穿过线圈的磁通量不变，所以B选项和C选项也是错误的．
【答案】 D
[能力提升]
9．如图4?1?15所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若井字回路中有感应电流通过，则一定有( )
图4?1?15
A．v1>v2 B．v1C．v1＝v2 D．v1≠v2
【解析】 只要v1、v2速度不相等时，回路的面积发生变化，就会引起磁通量变化而产生感应电流．
【答案】 D
10．(多选)如图4?1?16所示，矩形线框abcd与磁场方向垂直，且一半在匀强磁场内，另一半在磁场外．要使线框中产生感应电流，下列方法中可行的是
( )
图4?1?16
A．以ad边为轴转动
B．以中心线OO′为轴转动
C．以ab边为轴转动(小于60°)
D．以cd边为轴转动(小于60°)
【解析】 当线框以ad边为轴或以中心线OO′为轴转动时，在磁场中的投影面积S在变化，因而有磁通量Φ的变化，有感应电流的产生，选项A、B是可行的．当线框以ab边为轴转动(小于60°) 时，在磁场中的投影面积S减小，因而磁通量Φ减小，也有感应电流，选项C是可行的．当线框以cd边为轴转动(小于60°)时，虽然整个线框在垂直于磁感应强度方向上的投影面积减小，但在磁场内的那部分投影面积并未改变，据公式Φ＝BS，穿过线框平面的磁通量不变，无感应电流．因此，选项A、B、C是可行的．
【答案】 ABC
11．假如未来某一天中国的宇航员登上月球，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是( )
A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无
B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向转动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场
D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
【解析】 要使线圈中形成感应电流，电流表有示数，则必须使电流表和线圈构成闭合电路，A错误；若线圈沿某一方向运动，电流表无示数，则不能判断月球表面无磁场，比如线圈平行于磁场方向运动时，线圈中则无电流形成，但若电流表有示数，则可判断月球表面有磁场，C正确，B、D均错误．
【答案】 C
12．匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为l，且l>d，线框以速度v通过磁场区域，如图4?1?17所示，从线框进入到完全离开磁场的时间内，求线框中没有感应电流的时间.
图4?1?17
【解析】 如图所示为线框穿过磁场的整个过程，
线圈匀速通过此过程持续的时间
t1＝ ①
线框在运动中只有bc边切割磁感线(ad边未进入磁场)和ad边切割磁感线(bc边已出磁场)时才产生感应电流，其有感应电流的时间
t2＝ ②
线框中没有感应电流的时间t＝t1－t2 ③
解①②③得t＝.
【答案】
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学业分层测评(十三) 电能的生产与利用 电和磁的完美统一
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．远距离输电时，为了减少输电线上电能损失，应( )
A．提高输送电压，增大输送电流
B．提高输送电压，减小输送电流
C．减小输送电压，增大输送电流
D．减小输送电压，减小输送电流
【解析】 输电线上损失的功率ΔP＝I2r，故为了减少输电线上电能损失应减小输送电流，在输送功率不变的条件下，由P＝UI得应提高输送电压．
【答案】 B
2．(多选)发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损耗的电压可表示为( )
A．U1 B．U1－IR
C．IR D．U1－U2
【解析】 U1为输出电压、U2为用户得到的电压，输电线上损耗的电压ΔU＝U1－U2＝IR，故选项C、D正确．
【答案】 CD
3．(多选)关于输电技术，下列说法中正确的是( )
A．减小输电导线的电阻可以减小损失的功率
B．提高输送电压从而减小输送电流，可以减小损失的功率
C．提高输送电压可减小损失的功率，因此可以无限提高输电电压
D．采用电网供电可减小损失的功率
【解析】 减小损失的功率可以通过减小输电线的电阻和输电电流来实现．减小输电电流即提高输电电压，但不能无限提高．采用电网供电可以减少重复建设，保障供电质量，合理调度电力．
【答案】 AB
4．以下关于输电及发电的说法中正确的是( )
A．火力发电站应建在水力资源丰富的地方，但为了减少远距离输电过程中的电能损耗，应尽量将火力发电站建在用电区附近
B．远距离输电时，为了增加抗拉强度，应选用机械强度较大的钢线做导线
C．为了减小远距离输电过程中在输电线上的电能损失，应尽量提高输电电压，输电电压越高越好
D．电网送电可以保证发电和供电系统的安全与可靠，保障供电的质量
【解析】 火力发电站应建在煤炭资源丰富的地方，A错；远距离输电时应选用电阻率相对较小的铝线做导线，B错；提高输电电压可减小电能损失，但并不是越高越好，C错误；只有D正确．
【答案】 D
5．火星探测器从火星向地球发回成功着陆的信号，发回的信号属于( )
A．电磁波 B．声波
C．超声波 D．次声波
【解析】 从火星到地球之间绝大部分空间是真空，没有传播声波的介质，而电磁波的传播不需要介质，所以选项A正确．
【答案】 A
6．下列关于电磁场的说法中不正确的是( )
A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波
B．任何变化的电场周围一定有磁场
C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场
D．电磁波的理论在先，实践证明在后
【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论可知，若电场或磁场的变化是均匀的，则不能形成电磁场，只能形成稳定的磁场或电场，选项A错误，B正确；若电场的变化是非均匀的，则可形成电磁场，由电磁场的定义可知C正确；麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，并指出电磁波的特点，后来赫兹用实验验证了电磁波的存在，所以D正确．
【答案】 A
7．关于机械波和电磁波，下列说法中错误的是( )
A．机械波和电磁波都能在真空中传播
B．机械波和电磁波都可以传递能量
C．机械波在真空中无法传播
D．机械波和电磁波都能发生衍射和干涉现象
【解析】 机械波与电磁波都是波，都能传递能量，满足波的性质，具备波的一切特征，但机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质．
【答案】 A
8．根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是( )
A．变化的电场一定产生变化的磁场
B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
C．稳定的电场一定产生稳定的磁场
D．振荡交变的电场一定产生同频率的振荡交变磁场
【解析】 均匀变化的电场产生恒定的磁场，不均匀变化的电场，会产生变化的磁场，振荡交变的电场一定产生同频率的振荡交变磁场，故选D.
【答案】 D
[能力提升]
9．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )
A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁波
B．电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波
C．电磁波传播的速度总是3×108 m/s
D．电磁波是一种物质，因而只可以在物质中传播
【解析】 电场和磁场相互激发并向远处传播，形成电磁波，故A错，B对；电磁波是一种物质，因而也可在真空中传播，且在真空中传播的速度最大，为3×108 m/s，故C、D错．
【答案】 B
10．在远距离输电，输送的电功率一定时，当输电电压升高为原来的10倍时，输电线上( )
A．电流增大为原来的10倍
B．输电线上的电压变为原来的10倍
C．输电线上的电压损失变为原来的
D．功率损失变为原来的
【解析】 因为输送的电功率不变，输电电压升高为原来的10倍(U送′＝10U送)时，由I线′U送′＝I线U送可得，
输电线通过的电流I线′＝I线＝I线，
所以输电线上的电流减为原来的；
输电线上的电压损失变为U线′＝I线′R线＝I线R线＝U线，所以输电线上的电压损失变为原来的；
输电线上的功率损失
P线′＝(I线′)2R线＝IR线＝P线，
所以输电线上的功率损失变为原来的，
由此可知选项C正确．
【答案】 C
11．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则输电导线的电功率损失是原来的________，输电导线的电压损失是原来的________．
【解析】 设输送功率为P，输电线电阻为R
P损＝I2R＝()2R，P损′＝I′2R＝()2R
＝，U损＝IR＝R
U损′＝I′R＝R，＝.
【答案】
12．某变电站用220 V的电压送电，导线损失功率为输送功率的20%，若要使导线损失的电功率降为输送功率的5%，则输送电压应为多少？
【解析】 设输送功率为P，输电线路电阻为R.
导线损失功率P损＝I2R＝R，可知在输送功率为P及输电线路一定的情况下，有
P损∝则有＝＝＝2.
所以输送电压U2＝2U1＝440 V.
【答案】 440 V
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