高二物理上学期期末复习专练（3）
—电磁感应 交流电
一、在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分．
1．如图1所示，平行导轨间距为d，一端跨接一个电阻为R，匀强磁场的磁感强度为B，方向与导轨所在平面垂直。一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，通过电阻R的电流强度是（ ）
A．
B．
C．
D．
2．如图2，甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架，乙图除了一个电阻为零、自感系数为L的线圈外，其他部分与甲图都相同，导体AB以相同的加速度向右做匀加速直线运动。若位移相同，则 （ ）
A．甲图中外力做功多
B．两图中外力做功相同
C．乙图中外力做功多
D．无法判断
3．如图3所示，在光滑水平面上的直线MN左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，右侧是无磁场空间。
将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度v向
右完全拉出匀强磁场。已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比
是1:2.则拉出过程中下列说法中正确的（ ）
A．所用拉力大小之比为2:1 B．通过导线某一横截面的电荷量之比是1:1
C．拉力做功之比是1:4 D．线框中产生的电热之比为1:2
4．如图5所示，条形磁铁用细线悬挂在O点。O点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是 （ ）
A．在磁铁摆动一个周期内，线圈内感应电流的方向改变2次
B．磁铁始终受到感应电流磁铁的斥力作用
C．磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力
D．磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力
5．甲、乙两个完全相同中的理想变压器接在电压恒定的交流电路中，如图6所示。已知两变压器负载电阻的阻值之比为R甲：R乙=2：1，设甲变压器原线圈两端的电压为U甲，副线圈上通过的电流为I/甲；乙变压器原线圈两端电压为U乙，副线圈上通过的电流为I/乙，则下列说法正确的是 （ ）
A．U甲=U乙，I/甲=I/乙
B．U甲=2U乙，I/甲=2I/乙
C．U甲=U乙，2I/甲=I/乙
D．U甲=2U乙，I/甲=I/乙
6．如图7所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，b是原线圈的中心抽头。电压表V和电流表A均为理想电表，除R以外其余电阻不计。从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为
，下列说法中正确的是（
）
A．
时，ac两点间的电压瞬时值为110V.
B．时，电压表的读数为22V.
C．滑动变阻器触头向上移，电压表和电流表的示数均变大。
D．单刀双掷开关由a搬向b，电压表和电流表的示数均变小。
7．如图8所示，a、b是同种材料的等长导体棒，静止于水平面内的足够长的光滑平行导轨上，b棒的质量是a棒的两倍。匀强磁场竖直向下。若给a棒以4.5J的初动能，使之向左运动，不计导轨的电阻，则整个过程a棒产生的最大热量是（ ）
A．2J B．1.5J C．3J D．4.5J
8．如图10所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中有固定的金属框架ABC，已知∠B=θ，导体棒DE在框架上从B点开始在外力作用下，沿垂直DE方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架构成等腰三角形回路。设框架和导体棒材料相同，其单位长度的电阻均为R，框架和导体棒均足够长，不计摩擦及接触电阻。关于回路中的电流I和电功率P随时间t变化的下列四个图中可能正确的是 （ ）
|
10．（16分）在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中有一个正方形金属线圈abcd，边长L=0.2m。线圈的ad边与磁场的左侧边界重合，如图14所示，线圈的电阻R=0.4Ω.用外力把线圈从磁场中移出有两种方法：一种是用外力把线圈从左侧边界匀速平移出磁场；另一种是以ad边为轴，用力使线圈匀速转动移出磁场，两种过程所用时间都是t=0.1s。求
（1）线圈匀速平移出磁场的过程中，外力对线圈所做的功。
（2）线圈匀速转动移出磁场的过程中，外力对线圈所做的功。
11．（18分）如图19所示，磁场的方向垂直于xy平面向里。磁感强度B沿y方向没有变化，沿x方向均匀增加,每经过1cm增加量为1.0×10－4T，即
。有一个长L=20cm，宽h=10cm的不变形的矩形金属线圈，以v=20cm/s的速度沿x方向运动。问：
（1）线圈中感应电动势E是多少？
（2）如果线圈电阻R=0.02Ω，线圈消耗的电功率是多少？
（3）为保持线圈的匀速运动，需要多大外力？机械功率是多少？
12．(20分)如图所示，倾斜的金属导轨和水平的金属导轨接在一起，各自的两条平行轨道之间距离都为d，倾斜导轨与水平面间的夹角为30°，在倾斜导轨的区域有垂直于轨道平面斜向上的匀强磁场，在水平导轨的区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小都为B，倾斜导轨上放有金属棒a，在紧靠两导轨连接处的水平导轨上放有金属棒b，a、b都垂直于各自的轨道，质量均为m，a、b与水平的金属导轨间的动摩擦因数是μ，倾斜的金属导轨光滑．倾斜轨道间接有电阻R，a、b的电阻值都是R，其余电阻不计．
开始时a固定，b静止，且a距水平导轨平面的高度为h，现释放a，同时给a一个平行于倾斜导轨向下的初速度，a就在倾斜导轨上做匀速运动，经过两导轨的连接处时速度大小不变，在此过程中b仍然静止，滑上水平导轨后即与b金属棒粘在—起在水平导轨上运动距离L后静止．求：
(1)a在倾斜导轨上匀速运动的速度v0大小？
(2)a在倾斜导轨上运动的过程中，电阻R上产生的热量Q1是多大?
(3)a、b一起在水平导轨上运动的过程中，电阻R上产生的热量Q2是多大?
万州实验中学高2006级单元检测—电磁感应 交流电答案
1.D 2.A 3.D 4.C 5.D 6.B 7.A 8.AD
9．解：当双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可得：
（5分）
由欧姆定律得：
（5分）
由上述二式可得：
（6分）
10．解：（1）使线圈匀速平动移出磁场时，bc边切割 磁感线而产生恒定感应电动势E=BLv.而v=L/t. （2分）
外力对线圈做的功等于线圈中消耗的电能，即
J （4分）
(2)线圈以ad边为轴匀速转出磁场时，线圈中产生的感应电动势和感应电流都是按正弦规律变化的，感应电动势和感应电流的最大值为:
（4分）
外力对线圈做的功等于线圈中消耗的电能，即
J
（4分）
11．解：(1)设线圈向右移动一距离ΔS，则通过线圈的磁通量变化为：
，而所需时间为
，
（2分）
根据法拉第电磁感应定律可感应电动势力为
V.（3分）
(2)根据欧姆定律可得感应电流
A， （3分）
电功率P=IE=
W
（4分）
(3)电流方向是沿逆时针方向的，导线dc受到向左的力，导线ab受到向右的力。线圈做匀速运动，所受合力应为零。根据能量守恒得机械功率P机=P=W.（4分）
12．解：(1)设在倾斜导轨上运动的过程中，感应电动势为E，其中的电流强度为Ia，
受到的磁场力为F，则
R总=
Ia=E/R总
由于a在倾斜导规上做匀速运动，所以所受的合外力为零，则：
解得：
(2)a在倾斜导轨上运动的过程申，设a、b和电阻R中的电流强度分别是Ia、Ib和IR，产生的热量分别是Qa、Qb和Q1，则
由：
得 
根据能量守恒有：
或解：a在倾斜导轨上运动的过程中，设电阻R中的电流强度是
，滑动时间为t，则
解得：
（3）设a、b粘在一起的共同速度为
，则： 
a、 b在水平轨道上运动的过程中，克服摩擦力做功W，则：
设电流流过a、b产生的热量共为
根据能量守恒得：
得： 
………………………⒂