1、 【满分：110 分 时间：90 分钟】一、选择题(本大题共 12 小题，每小题 5 分，共 60 分。在每小题给出的四个选项中. 18 题只有一项符合题目要求； 912 题有多项符合题目要求。全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。)1在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示，下列说法正确的是( )A t0.005 s 时线框的磁通量变化率为零B t0.01 s 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 311 VD 线框产生的交变电动势频率为 100 Hz【答案】 B【解析】【详解】t=0.005s 时电
2、动势最大，则线圈的磁通量变化率最大，故 A 错误；t=0.01s 时电动势为零，则线框平面与中性面重合，故 B 正确；线圈产生的交变电动势有效值为 ，故 C 错误；由图可知周期为0.02，则频率为 50Hz，故 D 错误。所以 B 正确，ACD 错误。2将硬导线中间一段折成不封闭的半圆形，其半径为 l.它在磁感应强度为 B、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为 n，导线在 a、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为 P 的小灯泡并 正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为A B C D 【答案】 A点睛：掌握住最 大感应电动势的计算方法是本题的关键，记住最大感应电
3、动势 Em=NBS和有效值之间的关系，计算时的电压要用有 效值来计算3一个矩形导线框 abcd 全部处于水平向右的匀强磁场中，绕一竖直固定轴 OO匀速转动，如图所示，ad边水平向右。导线框转动过程中磁通量的最大值为 m产生感应电动势的有效值为 E，则( )A 导线框转动的周期为 2mEB 当穿过导线框的磁通量为零时，线框的电流方向发生改变C 当导线框的磁通量为零时，导线框磁通 量的变化率为 E2D 从磁通量最大的位置开始计时，导线框产生感应电动势的瞬时值为 Esin（ )mEt【答案】 C【解析】A 项：导线框转动过程中产生感应电动势最大值为 ，根据正弦交变电流的最2mEBST大值与有效值间的
4、关系可得， ，即 ，解得 ，2mE2ST2mBSE故 A 错误；B 项：当感应电流为零时（即磁通量最大） ，电流方向发生改变，故 B 错误；C 项：当导线框的磁通量为零时，产生的感应电动势最大为 ，故 C 正确；2mEtD 项：从磁通量最大（即中性面）的位置开始计时，线框产生感应电动势的瞬时值为，故 D 错误。2sinsimmEeEtt4如图所示，单匝直角三角形导线框 OMN 在匀强磁场中以 ON 所在的直线为轴匀速转动，角速度为 ，已知 OM 边长为 l， ，匀强磁场垂直于 ON 向右，磁感应强度大小为 B，则下列说法正确的是MON( )A 导线框 OMN 内产生大小恒定的电流B 截掉导线
5、MN，则电动势最大值变小C 导线框 OMN 产生的电流方向为 OMNOD 导线框 OMN 内产生的电动势最大值为 21sincoBl【答案】 D点睛：此问题的实质和产生交流电的矩形线圈相似，产生的是正弦交流电，且最大值都是 Em=BS，比较简单.5一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为 Q 方 ；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为 Q 正 。该电阻上电压的峰值为 u0，周期为 T，如 图所示。则 Q 方 : Q 正 等于（ ）A B C 1:2 D 2:1【答案】 D【解析】试题分析 本题考查交变电流的图线、正弦交变电流的有效值、焦耳定律及其相关的知识点。点睛 此
6、题将正弦交变电流和方波 交变电流、有效值、焦耳定律有机融合。解答此题常见错误是：一是把方波交变电流视为正弦交变电流；二是认为在一个周期 T 内产生的 热量与电压有效值，导致错选 B；三是比值颠倒，导致错选 C。6一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电路组成如图乙所示，已知发电机线圈内阻为 5.0，外接灯泡阻值为 95.0，灯泡正常发光，则A 电压表 的示数为 220VB 电路中的电流方向每秒钟改变 50 次C 灯泡消耗的功率为 509WD 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2J【答案】 D【解析】A 项：该交流电的有效值 ，则电路中的电流 ，则电压表的示数 U=
7、IR=2.295V=209V，故 A 错误；B 项：交流电的周期为 0.02s，一个周期内电流的方向变化 2 次，则每秒电流方向改变 100 次，故 B 错误；C 项：灯泡消耗的功率 P=UI=2092.2W=459.8W，故 C 错误；D 项：发电机线圈内阻每秒消耗的热量 Q=I2rt=2.2251J=24.2J，故 D 正确。7一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交流电动势的瞬时值为 ，则下列说法201esintV中正确的是A 当 t0 时，线圈平面与中性面垂直B 当 时，穿过线圈的磁通量等于零12sC 该交流电能让标注为“300V ,5F”的电容器正常工作D 若转速 n 提高 1 倍，其他
8、条件不变，则电动势的变化规律将变为 4021esintV【答案】 B8如图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则( )A 电流的表达式为 i0.6sin50 t(A)B 磁铁的转速为 10 r/sC 风速加倍时电流的表达式为 i1.2sin 10t (A)D 风速加倍时线圈中电流的有效值为 0.6 A2【答案】 D点睛：根据相对性来分析与解决问题，同时掌握感应电动势与转速关系，即可判断出感应电流的大小变化及转速与周期的关系9某发电机输出的交流电压如图所示,经理想变压器升压后向远处输送,最后经理
9、想变压器降压后输送给用户.则下列说法中正确的是( )A 发电机输出交流电压的有效值为 500 VB 用户获得的交流电压频率为 50 HzC 若增加用户用电负载的数量,输电线上损失的功率将增加D 若增加升压变压器原线圈的匝数 ,输电线上损失的功率将减小【答案】 BC【解析】【详解】A、由图象可知交流电的最大值为 Um=500V，因此其有效值为 ，故 A 错误.B、发电机的输出电压随时间变化的关系，由图可知，T=210 -2s，故 ，故 B 正确.C、若增加用户用电负载的数量，当总电阻减小时，电流增大，P=I 2R 知损失功 率增大，故 C 正确.D、增大升压变压器原线圈匝数，输出电压减小，损失的
10、功率为 ，损失功率增大，故 D 错误.故选 BC.【点睛】本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式10如图甲所示， 是匝数为 100 匝、边长为 、总电阻为 的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中，磁感应强度 随时间 的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的是（ ）A 导线圈中产生的是交变电流B 在 时导线图产生的感应电动势为C 在 内通过导线横截面的电荷量为D 在 时，导线圈内电流的瞬时功率为【答案】 AC【点睛】根据楞次定律，来判定感应电流方向；根据楞次定律判断出电流的方向，利用左手定则
11、判断出受到的安培力方向；根据法拉第电 磁感应定律与欧姆定律，结合电量的表达式，即可求解； 根据法拉第电磁感应定律，求出 2.5s 时间线框中感应电动势的大小。11如图所示，矩形单匝线圈 abcd，放置在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，绕 OO轴匀速转动，转动的周期为 ，ab 的中点和 cd 的中点的连线 OO恰好位于匀强磁场的边界线上，转轴 OO垂直于磁场方向，T线圈电阻阻值为 R，外电阻的阻值也为 R，从图示位置开始计时，线圈转过 30时的瞬时感应电流为 I. 则以下判断正确的是A 线圈的面积为 4IRTBB 线圈消耗的电功率为 2C t 时刻线圈中的感应电 动势为 2sineIRtTD
12、 t 时刻穿过线圈的磁通量为 co【答案】 AD12如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线 a，b 所示，则( )A 两次 t0 时刻线圈平面均与中性面重合 B 曲线 a，b 对应的线圈转速之比为 23C 曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 Hz D 曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V【答案】 AC【解析】二、非选择题（本大题共 4 小题，第 13、14 题每题 10 分；第 15、16 题每题 15 分；共 50 分）13如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长 L1=040m、L 2=02
13、5m，其匝数 n=100 匝，总电阻r=10，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环 C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和R=30 的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度 B=10T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴 O1O2匀速转动，角速度 =20rad/s。求：（1）电阻 R 两端电压的最大值；（2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过 周期通过电阻 R 的电荷14量；（3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。【答案】 （1）15V；（2 ）25C；（3）157J。【解析】试题分析：（1）线圈中感应电动势的最大值 Em=
14、nBS，其中 S= L1L2Em= nBS=nBL1L2=20V线圈中感应电流的最大值 Im= =50A电阻 R 两端电压的最大值 Um=ImR=15V（3）线圈中感应电流的有效值 I= = A线圈转动一周的过程中，电流通过整个回路产生的焦耳热：Q 热 =I 2（R+r）T = 50pJ157J考点：电磁感应；交流电的最大值与有效值；焦耳定律。14如图甲所示，相距为 L 的光滑平行金属导轨水平放置，导轨一部分处在以 OO为右边界匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为 B，方向垂直导轨平面向下，导轨右侧接有定值电阻 R，导轨电阻忽略不计。在距边界 OO也为 L 处垂直导轨放置一质量为 m、电阻
15、r 的金属杆 ab。（1）若金属杆 ab 固定在导轨上的初位置，磁场的磁感应强度在 t 时间内由 B 均匀减小到零，求此过程中电阻 R 上产生的电量 q。（2）若 ab 杆在恒力作用下由静止开始向右运动 3L 距离，其速度位移的关系图象如图乙所示（图中所示量为已知量） 。求此过程中电阻 R 上产生的焦耳热 Q1。（3）若 ab 杆固定在导轨上的初始位置，使匀强磁场保持大小不变绕 OO轴匀速转动。若磁场方向由图示位置开始转过 的过程中，电路中产生的焦耳热为 Q2. 则磁场转动的角速度 大小是多少？【答案】 （1）（2）（3）【解析】试题分析：（1）根据法拉第电磁感应定律，有：根据闭合电路欧姆定律
16、，有：电量：q=It联立解得：（2）ab 杆由起始位置发生位移 L 的过程，根据功能关系，有：ab 杆从 L 到 3L 的过程中，由动能定理可得：联立解得：根据焦耳定律，有：联立解得：考点：交流电的最大值、有效值及平均值；法拉第电磁感应定律及欧姆定律的应用【名师点睛】本题关键是区分交流四值，知道求解电量用平均值、求解热量用有效值，同时要结合法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律列式求解，不难.15如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，匝数为 100 匝的矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴 匀速转动，线圈的两端经集流环给外电路供电。外电路中 M 是额定电压为 80 V
17、、额定功率为 160 W 的小型电动机，R 是电阻为 的电热丝，D 为理想二极管，具有单向导电性，在t=0 时刻线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量 随时间 t 按图乙所示正弦规律变化，重力加速度取 10 ms 2， 取 3.14。（1）求交流发电机产生的电动势的最大值 ；（2）当 闭合、 断开时，小型电动机正常工作，恰好将质量为 3.2 kg 的重物以 4ms 的速度匀速提起，则矩形线圈电阻及电动机内阻分别为多少?（3）当 断开、 闭合时，求在 1 分钟内电热丝产生多少热量?【答案】 （1） （2）8 ；10（3）2700【解析】 （1）根据图乙可知单匝线圈的磁通量最大值为 ，又（3
18、）由于二极管的作用，一个周期内半个周期的时间内无电流，一分钟内只有 30s 时间通电；1 分钟产生的总热量为 ；在电热丝产生的热量为 。16如图甲所示，正方形闭合线圈 abcd 边长为 10cm，总电阻为 2.0，匝数为 100 匝 ，放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图乙所示求：（1）在 02s 内线圈中感应电动势的大小；（2）在 t=1.0s 时线圈的 ad 边所受安培力的大小和方向；（3）线圈中感应电流的有效值【答案】 （1）1V；（2） 5.0 N 方向向右；（3） A2（3）在 02s 内 10.5IA在 23s 内，线圈中感应电动势的大小为 E2， ， 22VBnStt21EIAR设线圈中感应电流的有效值为 I，则 ，解得212RtItI
