1、1第 5章 交变电流1如图所示，一矩形线圈 abcd，已知 ab边长为 l1， bc边长为 l2，在磁感应强度为 B的匀强磁场中绕 OO轴以角速度 从图示位置开始匀速转动，则 t时刻线圈中的感应电动势为( )A0.5 Bl1l2 sin t B0.5 Bl1l2 cos tC Bl1l2 sin t D Bl1l2 cos t解析： 线圈从图示位置开始转动，电动势瞬时值表达式为 e Emcos t ，由题意，Em BS Bl1l2 ，所以 e Bl1l2 cos t .答案： D2.如图所示， L为一根无限长的通电直导线， M为一金属环， L通过M的圆心并与 M所在的平面垂直，且通以向上的电流
2、 I，则( )A当 L中的电流发生变化时，环中有感应电流B当 M左右平移时，环中有感应电流C当 M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流D只要 L与 M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流解析： 图中金属环所在平面与磁感线平行，穿过金属环的磁通量为零无论 I变化，还是 M上下移动或左右平移，金属环所在平面一直保持与磁感线平行，磁通量一直为零，不产生感应电流，D 正确答案： D3.如图所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中，两环的运动情况是( )A同时向左运动，间距增大 B同时向左运动，间距不变C同时向左运动，间距变小 D同时向右运动，间距增大解析：
3、两环中产生的感应电流的磁场阻碍磁铁的相对运动，故两环均向左运动，又由于左环中感应电流比右环小，且磁铁在左环处的磁感应强度更小一些，所以右环比左环向左运动的快一些，故两环的间距变小，应选 C.答案： C4.如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆去时应( )A先断开开关 S1 B先断开开关 S2C先拆去电流表 D先拆去电阻 R解析： 当 S1、S 2闭合稳定时，线圈中的电流由 a b，电压表 V右端为“”极，左端为“”极，指针正向偏转，先断开 S1或先拆去电流表 A或先拆去电阻 R的瞬间，线圈2中产生的
4、自感电动势相当于瞬间电源，其 a端相当于电源的负极， b端相当于电源的正极，此时电压表 V上加了一个反向电压，使指针反偏，若反偏电压过大，会烧坏电压表 V，故应先断开 S2.故选 B项答案： B5如图所示，理想变压器原线圈输入交变电流 i Imsin t ，副线圈接有一电流表和负载，电流表的示数为 0.1 A在 t T(T为交变14电流的周期)时，原线圈中的电流瞬时值为 0.03 A，由此可知该变压器的原副线圈的匝数比为( )A103 B310 2C10 3 D3102解析： 电流表示数为 0.1 A，即副线圈中电流有效值 I20.1 A将t T， i0.03 A代入 i Imsin t 可得
5、 Im0.03 A所以原线圈中电流有效值14I1 A，所以 ，故 C正确故选 C.Im2 31002 n1n2 I2I1 1023答案： C6一正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图所示由图可知( )A该交变电流的电压瞬时值的表达式为 u100 sin 25 t VB该交变电流的频率为 25 HzC该交变电流的电压的有效值为 100 VD若将该交流电压加在阻值为 R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为 50 W解析： 从图中可知，交变电流周期 T410 2 s，峰值电压 Um100 V，故交变电流的频率 f 25 Hz，有效值 U 50 V加在 R100 的电阻上时的热功率 P1T Um2
6、 250 W，瞬时值表达式 u Umsin t100 sin 50 t(V)，故正确选项为 BD.U2R 2T答案： BD7如图所示，图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为 l，磁场方向垂直纸面向里 abcd是位于纸面内的梯形线圈， ad与 bc间的距离也为 l.t0 时刻， bc边与磁场区域边界重合(如图)现令线圈以恒定的速度 v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域取沿a b c d a方向的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流 I随时间 t变化的图线可能是 ( )3解析： 答案： B8如图所示， MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上今将一金属线框 abcd
7、放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，且两者彼此绝缘当导线中的电流 I突然增大时，线框整体的受力情况为( )A受力向右 B受力向左C受力向上 D受力为零解析： 首先判断出由于电流 I增大使得穿过回路 abcd的磁通量 是增大还是减小由于线框位置偏向导线左边，使跨在导线左边的线圈面积大于右边面积，线圈左边部分磁感线穿出，右边部分磁感线穿入，整个线框中的合磁通量是穿出的，并且随电流增大而增大再用“阻碍磁通量变化”来考虑线框受磁场力而将要发生运动的方向显然线框只有向右发生运动，才与阻碍合磁通量增加相符合，因此线框受的合磁场力应向右，故正确答案为 A.答案： A9.如图所示，由导体棒 ab和矩形线框
8、 cdef组成的“10”图案在匀强磁场中一起向右匀速平动，匀强磁场的方向垂直线框平面向里，磁感应强度 B随时间均匀增大，则下列说法正确的是( )A导体棒的 a端电势比 b端电势高，电势差 Uab在逐渐增大B导体棒的 a端电势比 b端电势低，电势差 Uab在逐渐增大C线框 cdef中有顺时针方向的电流，电流大小在逐渐增大D线框 cdef中有逆时针方向的电流，电流大小在逐渐增大解析： 本题考查电磁感应现象和楞次定律对导体棒 ab由右手定则可判断 a端电势高，由 E Blv可知，因为磁感应强度均匀增大，所以 Uab变大，故选项 A对，B 错；对矩形线框 cdef，由楞次定律可判断，感应电流的方向为逆
9、时针方向，但由于磁感应强度是均匀增大，所以感应电流是恒定的，不会增大，所以选项 C、D 都不对难度中等答案： A410一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为 5.0 ，现外接一只电阻为 95.0 的灯泡，如图乙所示，则( )A电压表 的示数为 220 VB电路中的电流方向每秒钟改变 50次C灯泡实际消耗的功率为 484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J解析： 电动势的有效值为 E V220 V，所以电流的有效值 I 22022 ER rA 2.2 A，所以电压表的示数为 U IR2.295.0 V209 V，选项 A错；交22095
10、.0 5.0变电流的频率为 f 50 Hz，每个周期内电流方向改变 2次，故每秒钟内电流方向改变1T100次，选项 B错；灯泡实际消耗功率为 P 灯 I2R2.2 295.0 W459.8 W，故选项 C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 Q I2rt2.2 25.01 J24.2 J，选项 D正确答案： D11如图所示，质量 m10.1 kg，电阻 R10.3 ，长度l0.4 m的导体棒 ab横放在 U型金属框架上框架质量 m20.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数 0.2，相距0.4 m 的 MM、 NN相互平行，电阻不计且足够长电阻 R20.1 的 MN垂直于 MM.
11、整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度 B0.5 T垂直于 ab施加 F2 N的水平恒力， ab从静止开始无摩擦地运动，始终与 MM、 NN保持良好接触，当 ab运动到某处时，框架开始运动设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力， g取 10 m/s2.求框架开始运动时 ab速度 v的大小；解析： ab对框架的压力 F1 m1g框架受水平面的支持力 FN m2g F1依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到的最大静摩擦力为 F2 F Nab中的感应电动势 E BlvMN中电流 IER1 R2MN受到的安培力 F 安 IlB框架开始运动时 F 安 F25由上面各式代入数据解得 v6
12、 m/s.答案： 6 m/s12.如图所示，正方形闭合线圈边长为 0.2 m，质量为 0.1 kg，电阻为 0.1 ，在倾角为 30的斜面上的砝码质量为 0.4 kg，匀强磁场磁感应强度为 0.5 T，不计一切摩擦，砝码沿斜面下滑线圈开始进入磁场时，它恰好做匀速运动( g取 10 m/s2)(1)求线圈匀速上升的速度(2)在线圈匀速进入磁场的过程中，砝码对线圈做了多少功？(3)线圈进入磁场的过程中产生多少焦耳热？解析： (1)设绳子的拉力为 F对砝码： F mgsin 302 N.对线框： F m2gB2l2vR代入数据得： v10 m/s.(2)W Fl20.2 J0.4 J.(3)由能量转化守恒定律得：Q W m2gl0.4 J0.1100.2 J0.2 J.答案： (1)10 m/s (2)0.4 J (3)0.2 J
