高考物理二轮复习训练 专题4 电磁感应交流电电磁波
第十讲 电磁感应、交流电、电磁波
一、单项选择题
1. (2011年高考广东卷)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
解析:选C.由法拉第电磁感应定律E=n知,感应电动势的大小与线圈匝数有关,A错.感应电动势正比于,与磁通量的大小无直接关系,B错误,C正确.根据楞次定律知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,即“增反减同”,D错误.
2.(2010年高考课标全国卷)如图所示,两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置,相对的端面之间有一缝隙,铁芯上绕导线并与电源连接,在缝隙中形成一匀强磁场.一铜质细直棒ab水平置于缝隙中,且与圆柱轴线等高、垂直.让铜棒从静止开始自由下落,铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E1,下落距离为0.8R时电动势大小为E2.忽略涡流损耗和边缘效应.关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性,下列判断正确的是( )
A.E1>E2,a端为正 B.E1>E2,b端为正
C.E1
Q2 D.v1=v2,Q1Q1,故D项正确.
8.(2011年北京海淀区测试)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电.已知输电线的总电阻为R,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压u=220sin100πt V,降压变压器的副线圈与阻值R0=11 Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器均视为理想变压器,则下列说法中错误的是( )
A.通过R0的电流有效值是20 A
B.降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1
C.升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压
D.升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率
解析:选C.降压变压器副线圈电压的有效值为220 V,所以通过R0的电流有效值为 A=20 A,选项A对;降压变压器T2原、副线圈的电压比等于匝数比,为4∶1,B对;由于输电线上有电压损失和功率损失,故升压变压器T1的输出电压大于降压变压器T2的输入电压,升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率,选项C错D对.
9.(2011年山东烟台模拟)如图甲、乙所示,两图分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化.下列说法中正确的是( )
A.图甲表示交流电,图乙表示直流电
B.两种电压的有效值相等
C.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=311 sin100πt(V)
D.图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后频率变为原来的
解析:选C.区分交流电、直流电是看电流方向是否发生变化,A错误;两交流电的峰值相同、周期相同,但除了一些特殊时刻外,图乙所示电压瞬时值都较小,故其有效值比图甲的小,B错误;由u=Umsinωt结合图象可知C正确;变压器不能改变交流电的周期和频率,D错误.
10.(2011年南京二模)如图所示,正方形线框abcd长为L,每边电阻均为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动,c、d两点与外电路相连,外电路电阻也为r,则下列说法中正确的是( )
A.S断开时,电压表读数为BωL2
B.S断开时,电压表读数为BωL2
C.S闭合时,电流表读数为BωL2
D.S闭合时,线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为
解析:选B.当S断开时,线框ab边是电源,其余三边是外电路,电压表的示数是cd两端电压的有效值,Ucd===BL2ω,A错误B正确;S闭合时,整个外电路的结构是电阻r与cd边并联再与ad、bc串联,流过电阻r的电流即电流表的示数等于电路中总电流的一半,IA=·=,C错误;流过电流表的电荷量q=t===,D错误.
二、非选择题
11.(2010年高考重庆理综卷)法拉第曾提出一种利用河流发电的设想,并进行了实验研究.实验装置的示意图可用图表示,两块面积均为S的矩形金属板,平行、正对、竖直地全部浸在河水中,间距为d.水流速度处处相同,大小为v,方向水平.金属板与水流方向平行,地磁场磁感应强度的竖直分量为B,水的电阻率为ρ,水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键S连接到两金属板上,忽略边缘效应,求:
(1)该发电装置的电动势;
(2)通过电阻R的电流强度;
(3)电阻R消耗的电功率.
解析:(1)由法拉第电磁感应定律,有E=Bdv.
(2)两金属板间河水的电阻r=ρ
由闭合电路欧姆定律,有I==.
(3)由电功率公式P=I2R,得P=()2R.
答案:(1)Bdv (2) (3)()2R
12.(2011年高考浙江卷)如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2 m、宽为d=1 m
的金属“U”型导轨,在“U”型导轨右侧l=0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.在t=0时刻,质量为m=0.1 kg的导体棒以v0=1 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1,导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1 Ω/m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g=10 m/s2).
(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况;
(2)计算4 s内回路中电流的大小,并判断电流方向;
(3)计算4 s内回路产生的焦耳热.
解析:(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速直线运动,有
-μmg=ma,v1=v0+at,s=v0t+at2
代入数据解得:t=1 s,s=0.5 m,导体棒没有进入磁场区域.
导体棒在1 s末已停止运动,以后一直保持静止,离左端位置仍为s=0.5 m.
(2)前2 s磁通量不变,回路电动势和电流分别为
E=0,I=0
后2 s回路产生的电动势为
E==ld=0.1 V
回路的总长度为5 m,因此回路的总电阻为
R=5λ=0.5 Ω
电流为I==0.2 A
根据楞次定律,在回路中的电流方向是顺时针方向.
(3)前2 s电流为零,后2 s有恒定电流,焦耳热为
Q=I2Rt=0.04 J.
答案:见解