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- 2021-05-13 发布
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交变电流和电磁感应
1.(福建)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20 Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源,输入电压u随时B.只断开S1后,L1、L2均正常发光
C.只断开S2后,原线圈的输入功率增大
D.若S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8W
答案:D
2.(福建) 如图,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角(0<<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。金属棒由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,棒接入电路的电阻为R,当流过
棒某一横截面的电量为q时,金属棒的速度大小为,则金属棒在这一过程中
A. ab运动的平均速度大小为
B.平行导轨的位移大小为
C.产生的焦耳热为
D.受到的最大安培力大小为
答案:B
a
b
d
c
I1
I2
3.(全国)如图,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2,a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在的平面垂直。磁感应强度可能为零的点是
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
【答案】C
【解析】由安培定则和平行四边形定则知某点磁感应强度为零,则两电流在该处的磁感应强度等大反向,由安培定则和平行四边形定则知b,d两点合磁感应强度一定不为零,排除B,D,在a、c两点的磁感应强度方向相反,又I1>I2.排除A,故选C
4.(安徽)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B。电阻为R、
半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为
A. B. C. D.
答案:D
解析:交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的,线框转动周期为T,而线框转动一周只有T/4的时间内有感应电流,则有,所以。D正确。
5.(北京)某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是
A.电源的内阻较大
B.小灯泡电阻偏大
C.线圈电阻偏大
D.线圈的自感系数较大
答案:C
6.(广东)图7(a)左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55Ω,、
eq oac(○,V)为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图7(b)所示的正弦交变电压,电压表的示数为110V,下列表述正确的是
A、电流表的示数为2A
B、原、副线圈匝数比为1:2
C、电压表的示数为电压的有效值
,A、C正确。由图7(b)可知原线圈电压有效值为220V,周期0.02S,则可得原、副线圈匝数比为2:1,交变电压的频率为50Hz,B、D错误。
7.(广东)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是
A、感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大
C、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大
D、感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
答案:C
8.(江苏)如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计。匀强磁场与导轨平面垂直。阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触。t=0时,将开关S由1掷到2。q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。下列图象正确的是
减小,安培力减小,加速度减小,最终电流减为零,此时导体棒做匀速运动,导体棒两端因切割磁感线产生电动势,电容器两极板间电压不为零,极板上仍有电荷,综上,D项正确。
9.(山东)为保证用户电压稳定在220V,变电所需适时进行调压,图甲为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变,当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是 ( )
解析:由于用户电压u2随时间t变化的曲线周期为0.02s,所以u2=190sin(100πt)V,选项B正确A错误;为使用户电压稳定在220V,应减小变压器原线圈匝数,应将P适当上移,选项C错误D正确。
10.(山东)
如图甲所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒、d,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度处。磁场宽为3,方向与导轨平面垂直。先由静止释放,刚进入磁场即匀速运动,此时再由静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触。用表示的加速度,表示d的动能,、分别表示 、相对释放点的位移。图乙中正确的是
答案:BD
解析:由于c刚进入磁场即匀速运动,此时再由静止释放d,d进入磁场时c相对释放匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于点,将圆环拉至位置后无初速释放,在圆环从摆向的过程中
(A)感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 (B)感应电流方向一直是逆时针
(C)安培力方向始终与速度方向相反 (D)安培力方向始终沿水平方向
【解析】AD.
【解析】圆环从位置
后无初速释放,在到达磁场分界线之前,穿过圆环向里的磁感线条数在增加,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针,圆环经过磁场分界线之时,穿过圆环向里的磁感线条数在减少,根据楞次定律,感应电流方向为顺时针,圆环经过磁场分界线之后,穿过圆环向外的磁感线条数在减少,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针,A正确.因为磁场在竖直方向分布均匀,圆环受到的竖直方向的安培力抵消,所以D正确.
12.(上海)如图,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a
(A)顺时针加速旋转 (B)顺时针减速旋转 (C)逆时针加速旋转 (D)逆时针减速旋转
【答案】B.
【解析】圆环b具有收缩趋势,说明穿过b环的磁通量在增强,根据阻碍变化可知圆环a减速旋转,逐渐减弱的磁场使得b环产生了顺时针方向电流,根据楞次定律可知引起b环的感应电流的磁场方向向里,根据安培定则判断出a环顺时针方向旋转.所以B选项正确.
13.(浙江)如图所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈,上线圈两端u=51sin314tV的交流电源相连,将下线圈两端接交流电压表,则交流电压表的读数可能是
A. 2.0V B. 9.0V
C. 12.7V D. 144.0V
【答案】A
【解析】交流电源电压的有效值,如果看成理想的来处理有:、、,解得,故交流电压表的读数应该小于,所以答案为A。
14.(新课标)如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为1:2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关,灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则( )
解析:由可知,U= U1 =110V,由P = U2I2=UI得I=0.2A,A正确
答案:A
15.(天津)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图1所示,产生的交变电动势的图象如图2所示,则
A.t =0.005s时线框的磁通量变化率为零
B.t =0.01s时线框平面与中性面重合
C.线框产生的交变电动势有效值为311V
D.线框产生的交变电动势的频率为100Hz
【解析】交变电流知识的考查。由图2可知,该交变电动势瞬时值的表达式为。当t=0.005s时,瞬时值e=311V,此时磁通量变化率最大,A错;同理当t=0.01s时,e=0V,此时线框处于中性面位置,磁通量最大,磁通量的变化率为零,B正确;对于正弦交变电流其有效值为Emax/,题给电动势的有效值为220V,C错;交变电流的频率为f=1/T=ω/2π=50Hz,D错。
【答案】B
16.(四川)如图所示,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。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1A。那么
A.线圈消耗的电功率为4W
B.线圈中感应电流的有效值为2A
C.任意时刻线圈中的感应电动势为e = 4cos
D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为=sin
答案:AC
17.(江苏)
(15分)题13-1图为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头。原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如题13-2图所示。若只在ce间接一只Rce=400 Ω的电阻,或只在de间接一只Rde=225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W。
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式;
(2)求只在ce间接400Ω的电阻时,原线圈中的电流I1;
【解析】(1)由题13 – 2图知
电压瞬时值 (V)
(2)电压有效值
理想变压器 P1=P2
原线圈中的电流
解得
(3)设ab间匝数为n1
解得
代入数据得
18.(海南)如图,EOF和为空间一匀强磁场的边界,其中EO∥,FO∥,且EO⊥OF;为∠EOF的角平分析,间的距离为l;磁场方向垂直于纸面向里。一边长为l的正方形导线框沿方向匀速通过磁场,t=0时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与实践t的关系图线可能正确的是
答案:A
解析:设正方形导线框为ABCD,以图示位置为零位置:
AB边从零位置开始运动到O’
的过程中,只有AB边的一部分切割了磁感线,切割的有效长度从零增加到l,感应电动势变大,由右手定则可以判断,感应电流方向为逆时针(即与题目规定的正方向相同),因此排除了C、D;
AB边从O’位置开始继续运动到A、B两点与OE、OF边接触的过程中,只有AB边切割了磁感线,切割的有效长度等于l,感应电动势不变,感应电流方向还是逆时针(即与题目规定的正方向相同);
副线圈的匝数比;流过灯泡a的电流Ia= Ua/ Ra=0.1A
又,得I2=0.3A。流过灯泡b的电流Ib= I2- Ia=0.3A-0.1A=0.2A