1、1第九章 电磁感应 交变电流章末验收卷(九)(限时：45 分钟)一、多项选择题1如图 1 所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化下列说法正确的是( )图 1A当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小B当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大C当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大D当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变答案 AD解析 线框中的感应电动势为 E S，设线框的电阻为 R，则线框中的电流 I B t ER B t，因为 B 增大或减小时， 可能减小，也可能增大，也可能不变线框中的感应电动势SR B t的大小只和磁通量的变化率
2、有关，和磁通量的变化量无关，故选项 A、D 正确2图 2 甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一只矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的 轴 匀 速 转 动 ， 产 生 的 电 动 势 随 时 间 变 化 的 正 弦 规 律 图 象 如 图 乙 所 示 发 电 机 线 圈 内 阻 为10 2，外接一只电阻为 90 的灯泡，不计电路的其他电阻，则( )图 2A t0 时刻线圈平面与中性面平行B每秒钟内电流方向改变 100 次C灯泡两端的电压为 22 VD00.01 s 时间内通过灯泡的电荷量为 0答案 AB解析 从题图图象可以看出，从金属线圈旋转至中性面时开始计时，所以选项 A 正确；交变电动势的
3、周期为 2102 s，频率是 50 Hz，因一个周期内电流的方向改变两次，所以每秒钟内电流方向改变 100 次，选项 B 正确；灯泡两端的电压为 U 灯 R 灯 90 UR总 31.12100V19.8 V，所以选项 C 错误；00.01 s 内磁通量的变化不为零，所以通过灯泡电荷量不为零，选项 D 错误3(2016诸暨市期末)如图 3 所示，线圈放置在水平桌面上，S 极向下的条形磁铁沿线圈轴线向桌面运动，此过程中，以下判断正确的是( )图 3A穿过线圈的磁通量变大B穿过线圈的磁通量变小C从上向下看，线圈感应电流方向为顺时针D从上向下看，线圈感应电流方向为逆时针答案 AC4如图 4 所示，一理
4、想变压器原、副线圈接有两只电阻 R1和 R2， R1 R24 ，原线圈匝数是副线圈匝数的 5 倍，当原线圈接在某正弦交变电源上时，变压器的输出功率是 100 W，则( )3图 4A交流电源的输出功率等于 100 WB交流电源的输出电流等于 1 AC R2两端电压是 R1两端电压的 5 倍D原线圈所接电源电压是 R2两端电压的 5 倍答案 BC解析 交流电源的输出功率等于变压器的输入功率和 R1消耗的电功率之和，而变压器的输入功率等于输出功率，故交流电源的输出功率大于 100 W，选项 A 错误；由 P2 I R2，得22I2 5 A，由 ，得 I1 I2 5 A1 A，选项 B 正确； R2两
5、端的电P2R2 100 W4 I1I2 n2n1 n2n1 15压 U2 I2R2， R1两端的电压 U1 I1R1，则 5，选项 C 正确；设变压器原线圈两U2U1 I2I1端的电压为 U1，则 5，电源电压 U U1 U1U15 U2，选项 D 错误U1U2 n1n25如图 5 所示， MN 和 PQ 为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨垂直导轨上放置一根长为 l1 m 的金属棒 ab，金属棒与导轨接触良好 N、 Q 端接理想变压器(原、副线圈匝数比为 101)的原线圈，输出端接理想交流电压表、额定电压为 2.8 V 的电容器元件C 和电阻 R.在水平金属导轨之间加竖直向下的磁感应强
6、度为 B2 T 的匀强磁场现金属2棒 ab 沿水平方向运动，其速度随时间变化的规律为 v10sin 100 t(m/s)(金属棒和导轨的电阻均不计)则( )图 5A电压表的示数为 2 VB电容器 C 将被击穿C R 中电流的频率为 50 HzD通过原、副线圈的磁通量变化率之比为 101答案 AC解析 金属棒运动产生的感应电动势为 e1 Blv20 sin 100 t(V)，则 U120 V，由24 得 U22 V，选项 A 正确； U2max2 V2.83 V，稍大于电容器的额定电压，最大U1U2 101 2电压大于其击穿电压电容器才会被击穿，选项 B 错误；由 2 f100 rad/s 得频
7、率为f50 Hz，选项 C 正确；通过原、副线圈的磁通量变化率之比为 11，选项 D 错误6如图 6 所示，边长为 L、电阻不计的单匝正方形金属线框位于竖直平面内，连接的小灯泡额定功率为 P，线框及小灯泡总质量为 m， 在线框的下方有一匀强磁场区域，区域宽度为l， 磁感应强度方向与线框平面垂直， 其上、 下边界与线框底边均水平 线框从图示位置开始静止下落， 穿越磁场的过程中， 小灯泡始终正常发光 忽略灯泡大小对电路的影响， 则( )图 6A线框下边界刚进入磁场时感应电流的方向为 d c b a dB有界磁场宽度 l LC线框匀速穿越磁场，速度恒为PmgD线框穿越磁场的过程中，灯泡产生的焦耳热为
8、 mgL答案 BC解析 根据楞次定律，线框下边界刚进入磁场时感应电流的方向为 a b c d a，A 错误；线框穿越磁场过程中，小灯泡始终正常发光，说明 ab 或 cd 始终只有一条边处于磁场中，即线框边长等于磁场宽度，B 正确；小灯泡始终正常发光说明电动势恒定，根据 E BLv，则线框速度恒定，又根据能量守恒，电功率等于重力做功的功率，即 P mgv， v ，C 正Pmg确；线框穿越磁场过程中下落的高度为 2L，所以灯泡产生的焦耳热等于重力做的功，为2mgL，D 错误二、实验题7实验：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系(1)实验室中有下列器材：A可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)B条形
9、磁铁C直流电源D多用电表E开关、导线若干上述器材在本实验中不用的是_(填器材序号)，本实验中还需用到的器材有5_(2)该学生继续做实验，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_(选填“增大” “减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_(选填“增大” “减小”或“不变”)，上述“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”中采用的实验方法是_答案 (1)BC 低压交流电源 (2)增大 减小 控制变量法8在“探究法拉第电磁感应现象”的实验中，现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈 B、电表及开关如图 7 所示部分连接图 7
10、(1)请使用两根导线，将电路补充完整(2)此实验中使用的电表是_A灵敏电流计 B倍率适宜的欧姆表(3)正确选择电表和连接电路后，开始实验探究，下列说法正确的是_A开关闭合后，线圈 A 插入线圈 B 或从线圈 B 中拔出，都会引起电表指针偏转B线圈 A 插入线圈 B 后，开关闭合和断开的瞬间电表指针均不会偏转C开关闭合后，滑动变阻器的滑片 P 匀速滑动，会使电表指针静止在中央零刻度D开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片 P 加速滑动，电表指针才能偏转答案 (1)如图所示(2)A (3)A解析 (1)线圈 A、电池组、开关、滑动变阻器串联，构成闭合回路；线圈 B、灵敏电流计串联构成闭合回路(2)本实验
11、要使用灵敏电流计来检测电路中是否有电流产生，选项 A 正确(3)只要磁通量发生变化，电流计指针就会偏转，开关闭合，线圈 A 插入线圈 B 或者从线圈B 中拔出，线圈 A 插入线圈 B 后闭合或者断开开关瞬间，都会让电流计指针偏转，选项 A正确，B 错误；开关闭合，滑动变阻器的滑片匀速滑动或者变速滑动，电流计指针都会偏6转，选项 C、D 错误三、计算题9(2015浙江理综24)小明同学设计了一个“电磁天平” ，如图 8 甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡线圈的水平边长 L0.1 m，竖直边长 H0.3 m，匝数为 N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度 B01.0 T，
12、方向垂直线圈平面向里线圈中通有可在 02.0 A 范围内调节的电流 I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量(重力加速度取 g10 m/s 2)图 8(1)为使电磁天平的量程达到 0.5 kg，线圈的匝数 N1至少为多少？(2)进一步探究电磁感应现象，另选 N2100 匝、形状相同的线圈，总电阻 R10 .不接外电流，两臂平衡如图乙所示，保持 B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度 B 随时间均匀变大，磁场区域宽度 d0.1 m当挂盘中放质量为 0.01 kg 的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率 . B t答案 (1)25 匝
13、 (2)0.1 T/s解析 (1)“电磁天平”中的线圈受到安培力 F N1B0IL由天平平衡可知： mg N1B0IL代入数据解得： N125 匝(2)由法拉第电磁感应定律得： E N2 N2 Ld t B t由欧姆定律得： IER线圈受到的安培力 F N2B0I L由天平平衡可得： m g N22B0 B t dL2R代入数据可得 0.1 T/s. B t10如图 9 所示，足够长的光滑水平直导轨的间距为 l，电阻不计，垂直轨道平面有竖直7向上的、磁感应强度为 B 的匀强磁场，导轨上相隔一定距离放置两根长度均为 l 的金属棒，a 棒质量为 m，电阻为 R， b 棒质量为 2m，电阻为 2R.
14、现给 a 棒一个水平向右的初速度v0， a 棒在以后的运动过程中没有与 b 棒发生碰撞，求：图 9(1)b 棒开始运动的方向；(2)当 a 棒的速度减为 时， b 棒刚好碰到了障碍物，经过很短时间 t0速度减为零(不反弹)，v02碰撞过程中障碍物对 b 棒的冲击力大小；(3)b 棒碰到障碍物后， a 棒继续滑行的距离答案 (1)向右 (2) (3)mv02t0 3mv0R2B2l2解析 (1)根据楞次定律可知 b 棒向右运动(2)设 b 棒碰上障碍物瞬间的速度为 v2，之前两棒组成的系统动量守恒，则mv00 m 2 mv2v02解得 v2v04b 棒碰障碍物过程中，根据动量定理 Ft002 m ，解得 Fv04 mv02t0(3)a 棒单独向右滑行的过程中，当其速度为 v 时，所受的安培力大小为 F 安 IlBB2l2v3R取极短时间 ti0， a 棒的速度由 v 变为 v，根据动量定理，有 F 安 ti mv mv代入后得 vi ti mv mvB2l23R把等式两侧累加，得 vi ti m 0B2l23R v02a 棒继续前进的距离 x xi vi ti .3mv0R2B2l2
