2025高中物理人教版選修3-2教學(xué)資源包（名師同步導(dǎo)學(xué)）含答案第五章 第3節(jié)　電感和電容對交變電流的影響

PAGEPAGE72025高中物理人教版選修3-2教學(xué)資源包（名師同步導(dǎo)學(xué)）含答案第五章第3節(jié)電感和電容對交變電流的影響「基礎(chǔ)達標練」1．關(guān)于電感器對交變電流的影響的說法，正確的是()A．電感器對交變電流無阻礙作用B．電感器對交變電流阻礙作用的大小叫感抗C．電感器對某一頻率的交變電流的阻礙作用跟線圈的自感系數(shù)無關(guān)D．線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，電感對交變電流的阻礙作用就越小解析：選B電感對交流電有影響，其阻礙作用的大小和線圈的自感系數(shù)L、交流電的頻率f有關(guān)，L越大、f越高，阻礙作用越大，故選項A、C、D錯誤，B正確．2．關(guān)于電子技術(shù)中的扼流圈，下列說法錯誤的是()A．扼流圈是利用電感線圈對交流電的阻礙作用來工作的B．高頻扼流圈的作用是允許低頻交流通過，而阻礙高頻交流通過C．低頻扼流圈的作用是不僅要阻礙高頻交流通過，還要阻礙低頻交流通過D．高頻扼流圈的自感系數(shù)比低頻扼流圈的自感系數(shù)大解析：選D扼流圈是利用變化的電流通過線圈時，感應(yīng)出感應(yīng)電動勢，來阻礙電流的變化，A正確；高頻扼流圈的作用是“通低頻、阻高頻”，B正確；低頻扼流圈的作用是“阻高頻、阻低頻，通直流”，C正確；高頻扼流圈比低頻扼流圈自感系數(shù)小，D錯誤．3．如圖，電阻R、電容C和電感L并聯(lián)后，接入輸出電壓有效值、頻率可調(diào)的交流電源．當(dāng)電路中交流電的頻率為f時，通過R、C和L的電流有效值恰好相等．若將頻率降低為eq\f(1,2)f，分別用I1、I2和I3表示此時通過R、C和L的電流有效值，則()A．I1＝I2＝I3 B．I1>I2>I3C．I3>I1>I2 D．I1>I2＝I3解析：選C將頻率降低時，通過R的電流不變，電容器的容抗增大，通過C的電流減小，則有I1>I2.電感線圈的感抗減小，通過L的電流增大，則有I3>I1.故A、B、D錯誤，C正確．4.如圖所示電路中，當(dāng)把開關(guān)S由1扳到2時，下列說法中正確的是()A．電流立刻達到最大值，然后才開始減小B．電流不能立刻達到最大值，直到放電完畢時，電流才達到最大值C．電場強度逐漸減弱到零，這時電流也為零D．電場強度立刻減小到零，電流立刻達到最大值解析：選B根據(jù)電容和電感的特性可知，當(dāng)把開關(guān)S由1扳到2時，電容器開始放電，電場強度逐漸減弱，由于電感線圈的阻礙作用，電流不能立刻達到最大值，直到放電完畢時，電流才達到最大值，此時電場強度為零，B選項正確．5．在如圖所示的交流電路中，保持電源電壓一定，當(dāng)交變電流的頻率增大時，各電壓表的示數(shù)將()A．V1、V3增大，V2減小B．V1不變，V2減小，V3增大C．V1不變，V2增大，V3減小D．V1、V2、V3都不變解析：選C據(jù)題，電壓不變，當(dāng)交流電的頻率增加時，電感L的感抗增大，電容C的容抗減小，電阻R不變，則V1不變，V2增大，V3減?。?.如圖所示，線圈的自感系數(shù)L和電容器的電容C都很小(L＝1mH，C＝200pF)，此電路的重要作用是()A．阻直流通交流，輸出交流B．阻交流通直流，輸出直流C．阻低頻通高頻，輸出高頻交流D．阻高頻通低頻，輸出低頻交流和直流解析：選D線圈的作用是“通直流、阻交流，通低頻、阻高頻”．電容器的作用是“通交流、隔直流，通高頻、阻低頻”．因為線圈自感系數(shù)L很小，所以它的主要功能就是通直流，通低頻，阻高頻，這樣，直流和低頻成分能順利通過線圈；電容器并聯(lián)在電路中，因電容C很小，對低頻成分和直流的阻礙作用很大，而對部分通過線圈的高頻成分阻礙作用很小，起分流作用這樣最終輸出的是低頻交流和直流．7．(多選)從某一裝置輸出的交流常常既有高頻成分，又有低頻成分．如果只需要把低頻成分輸送到下一級裝置，可采用的電路是圖中的()解析：選AD由于只需將低頻成分輸送到下一級裝置，可將高頻成分分流，但低頻成分不能通過，即需要高頻旁路電容器，選項A正確；也可以直接阻礙高頻成分通過，即阻高頻、通低頻，可以采用高頻扼流圈，選項D正確．8．為研究電阻、電容和電感對交變電流的影響，李老師設(shè)計了一個演示實驗，裝置如圖所示．兩個電路接在完全相同的交流電源上．a(chǎn)、b、c、d、e、f為6只完全相同的小燈泡，a、b各串聯(lián)一個電阻，c、d各串聯(lián)一個電容器，e、f各串聯(lián)一個相同鐵芯匝數(shù)不同的線圈．電阻、電容、線圈匝數(shù)的值如圖所示．老師進行演示時，接上交流電源，進行正確的操作．下列對實驗現(xiàn)象的描述及分析正確的是()A．a(chǎn)、b燈相比，a燈更亮，說明串聯(lián)電阻不同，對交流電的阻礙作用不同B．c、d燈均不發(fā)光，說明電容器對交流電產(chǎn)生阻隔作用C．c、d燈均能發(fā)光，但c燈更亮，說明電容越大，對交流電的阻礙作用越小D．e、f燈均能發(fā)光，但f燈更亮，說明自感系數(shù)越大，對交流電的阻礙作用越小解析：選Ca、b燈相比，a燈所在支路的電阻大，根據(jù)歐姆定律可知，流過a燈的電流小，更暗，A選項錯誤；交變電流可以通過電容器，故c、d燈均發(fā)光，B選項錯誤；電容越大，對交流的阻礙作用越小，故c燈更亮，C選項正確；線圈匝數(shù)越多，對交變電流阻礙作用越大，故e、f燈均能發(fā)光，但f燈更暗，D選項錯誤．「能力提升練」1．如圖所示，在電路兩端加上正弦式交變電流，保持電壓有效值不變，使頻率增大，發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗情況是：燈1變亮，燈2變暗，燈3不變，則M、N、L中所接元件可能是()A．M為電阻，N為電容器，L為電感線圈B．M為電感線圈，N為電容器，L為電阻C．M為電容器，N為電感線圈，L為電阻D．M為電阻，N為電感線圈，L為電容器解析：選C當(dāng)交變電流的頻率增大時，線圈的感抗變大，電容器的容抗變小，由燈1變亮，燈2變暗可知M為電容器，N為電感線圈，而電阻與交變電流的頻率無關(guān)，故L為電阻，選項C正確．2．在圖甲所示電路中，流過二極管D的電流iD.如圖乙所示，該電流可以看做是一個恒定電流和一個交變電流的疊加，流過電感和電容的電流分別為iL、iC.下列關(guān)于iL、iC隨時間t變化的圖象中，可能正確的是()解析：選B根據(jù)交流電路中電容的通高頻阻低頻和電感線圈的通低頻阻高頻作以及二極管的單向?qū)щ娦杂每芍?，該電流可以看作是一個恒定電流和一個變化直流的疊加，因此恒定電流與低頻交流容易通過電感，故B正確，D錯誤；而恒定電流不能通過電容器，且低頻率也不易通過，并且二極管具有單向?qū)щ娦允芊较螂娏鞑豢赏ㄟ^，故A、C錯誤．3．如圖所示，兩個同學(xué)利用圖示裝置做實驗，第一位同學(xué)使導(dǎo)體棒ab在導(dǎo)軌上勻速運動，第二位同學(xué)使導(dǎo)體棒ab在導(dǎo)軌上做變速運動，但兩位同學(xué)對ab桿做的功一樣多．第一位同學(xué)的方法使小燈泡消耗的電能為W1，第二位同學(xué)的方法使小燈泡消耗的電能為W2，除小燈泡外，回路中其余各部分電阻均忽略不計，則()A．W1＝W2 B．W1>W2C．W1<W2 D．不能比較解析：選A電感線圈通過變化電流時，電能與磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)化，所以不會消耗電能；兩同學(xué)做功一樣多，所以最終消耗電能一樣多．4．(多選)(2017·江蘇卷)某音響電路的簡化電路圖如圖所示，輸入信號既有高頻成分，也有低頻成分，則()A．電感L1的作用是通高頻B．電容C2的作用是通高頻C．揚聲器甲用于輸出高頻成分D．揚聲器乙用于輸出高頻成分解析：選BD電容器的特性是通交隔直，通高阻低，電感線圈的特性是通直阻交，通低阻高，分析電路可知，電感L1的作用是通低頻，阻高頻，電容C1的作用是通高頻，阻低頻，則揚聲器甲輸出低頻成分．電容C2的作用是通高頻，阻低頻，電感L2的作用是通低頻，阻高頻，揚聲器乙用于輸出高頻成分，B、D選項正確．5．如圖甲和乙是可調(diào)燈泡亮度的臺燈電路示意圖，請你判斷哪一個電路更合理．解析：題圖乙中調(diào)節(jié)L可達到調(diào)節(jié)臺燈兩端電壓的作用，從而調(diào)節(jié)臺燈的亮度．題圖甲也可調(diào)節(jié)臺燈的亮度，但變阻器要消耗電能，故甲圖不合理．答案：乙6．如圖所示是一個判定AB之間電源性質(zhì)的儀器．若接通電源后只有綠燈亮，則AB之間是什么電源？若只有紅燈亮或黃燈亮，AB之間電源又如何？解析：由于電容器C具有隔直流的特性，故綠燈亮?xí)rAB之間必是交流電源，至于此時為什么紅燈和黃燈不亮，則是由于線圈L具有阻交流的作用．當(dāng)AB之間接入直流電時，綠燈不亮是顯見的，此時紅燈亮還是黃燈亮，則必須考慮二極管D1和D2的單向?qū)щ娦裕鸢福篈B間接交變電流時，綠燈亮；AB間接直流電且A端是正極時，紅燈亮；AB間接直流電且B端是正極時，黃燈亮第五章章末高考真題鏈接1．(2018·全國卷Ⅲ)一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正．該電阻上電壓的峰值均為u0，周期均為T，如圖所示，則Q方∶Q正等于()A．1∶eq\r(2) B．eq\r(2)∶1C．1∶2 D．2∶1解析：選D據(jù)Q熱＝eq\f(U有效2,R)T得：Q方＝eq\f(U02,R)T、Q正＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(u0,\r(2))))2,R)T，兩式相除，有Q方∶Q正＝2∶1，故選D.2．(2018·天津卷)教學(xué)用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流．利用該發(fā)電機(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P.若發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，則()A．R消耗的功率變?yōu)閑q\f(1,2)PB．電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閑q\f(1,2)UC．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID．通過R的交變電流頻率不變解析：選B根據(jù)ω＝2πn可知轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，則角速度變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，根據(jù)Em＝nBSω可知電動機產(chǎn)生的最大電動勢為原來的eq\f(1,2)，根據(jù)U＝eq\f(Em,\r(2))可知發(fā)電機的輸出電壓有效值變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即原線圈的輸出電壓變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)可知副線圈的輸入電壓變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即電壓表示數(shù)變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)可知R消耗的電功率變?yōu)閑q\f(1,4)P，A錯誤，B正確；副線圈中的電流為I2＝eq\f(\f(1,2)U,R)，即變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)可知原線圈中的電流也變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，C錯誤；轉(zhuǎn)速減小為原來的eq\f(1,2)，則頻率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，D錯誤．3．(2018·江蘇卷)采用220kV高壓向遠方的城市輸電．當(dāng)輸送功率一定時，為使輸電線上損耗的功率減小為原來的eq\f(1,4)，輸電電壓應(yīng)變?yōu)?)A．55kV B．110kVC．440kV D．880kV解析：選C輸電線上損耗的功率P＝I2r，為使輸電線上損耗的功率減小為原來的eq\f(1,4)，電流I要減小為原來的eq\f(1,2)，當(dāng)輸送功率一定時，輸電電壓要升高為原來的2倍，選項C正確．4．(2017·北京卷)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55Ω的負載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表．下列說法正確的是()A．原線圈的輸入功率為220eq\r(2)WB．電流表的讀數(shù)為1AC．電壓表的讀數(shù)為110eq\r(2)VD．副線圈輸出交流電的周期為50s解析：選B原線圈接在u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交流電源上，所以原線圈電壓的有效值為U1＝220V，由變壓器的電壓關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得副線圈電壓為U2＝110V，電壓表的示數(shù)為交流電的有效值110V，C選項錯誤；副線圈的電流為I2＝eq\f(U2,R)＝2A，由變壓器的電流關(guān)系eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，可得通過原線圈的電流為1A，B選項正確；原線圈的輸入功率為P＝U1I1＝220W，A選項錯誤；交流電的周期為T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s，D選項錯誤．5．(2016·全國卷Ⅰ)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1，R2和R3的阻值分別為3Ω，1Ω，4Ω，○A為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定．當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()A．2 B．3C．4 D．5解析：選B設(shè)變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I，副線圈電流為eq\f(n1,n2)I，因此有(U－IR1)I＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2I2(R2＋R3)；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4I，同理有(U－4IR1)4I＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2(4I)2R2，聯(lián)立解得，原、副線圈匝數(shù)比為3，故選B.6．(多選)(2016·海南卷)圖(a)所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，RT為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，R1為定值電阻，電壓表和電流表均為理想交流電表．原線圈所接電壓u隨時間t按正弦規(guī)律變化，如圖(b)所示．下列說法正確的是()A．變壓器輸入、輸出功率之比為4∶1B．變壓器原、副線圈中的電流強度之比為1∶4C．u隨t變化的規(guī)律為u＝51sin(50πt)(國際單位制)D．若熱敏電阻RT的溫度升高，則電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變大解析：選BD由題意知變壓器是理想變壓器，故輸入、輸出功率之比為1∶1，選項A錯誤；變壓器原、副線圈中的電流之比與匝數(shù)成反比，即eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(1,4)，選項B正確；由圖(b)可知交流電壓最大值Um＝51V，周期T＝0.02s，可由周期求出角速度的值為ω＝100πrad/s，則可得交流電壓u的表達式U＝51sin100πtV，故選項C錯誤；RT處溫度升高時，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，電壓表示數(shù)不變，故選項D正確．7．(2015·全國卷Ⅰ)一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220V的正弦交流電源上，如圖所示．設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則()A．U＝66V，k＝eq\f(1,9) B．U＝22V，k＝eq\f(1,9)C．U＝66V，k＝eq\f(1,3) D．U＝22V，k＝eq\f(1,3)解析：選A設(shè)原線圈中電流為I1，由變壓器變壓公式可得eq\f(220V－I1R,U)＝eq\f(n1,n2)＝3，由變流公式有，eq\f(I1,I2)＝eq\f(1,3)，由歐姆定律可得，副線圈回路中電阻兩端電壓U＝I2R，聯(lián)立解得U＝66V．電阻消耗功率P＝I2R，由于eq\f(I1,I2)＝eq\f(1,3)，所以原、副線圈回路中電阻消耗功率的比值為eq\f(1,9)，選項A正確．8．(2015·廣東卷)如圖為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管．視變壓器為理想變壓器，原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變．調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220V降至110V，調(diào)節(jié)前后()A．副線圈中的電流比為1∶2B．副線圈輸出功率比為2∶1C．副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1D．原線圈輸入功率比為1∶2解析：選C設(shè)原線圈輸入電壓為U1，原線圈的匝數(shù)為n1，副線圈輸出電壓為U2，副線圈的匝數(shù)為n2，則eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，當(dāng)副線圈的輸出電壓降為原來的一半時，副線圈的匝數(shù)減為原來的eq\f(1,2)，C項正確；由I2＝eq\f(U2,R)可知，副線圈的電流減為原來的一半，A項錯誤；由P＝eq\f(U22,R)可知，副線圈輸出的功率減為原來的eq\f(1,4)，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，因此原線圈的輸入功率也減為原來的eq\f(1,4)，B、D項錯誤．第五章章末質(zhì)量檢測卷(二)(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分)1．如圖所示，磁帶錄音機既可用作錄音，也可用作放音，其主要部件為勻速行進的磁帶a和繞有線圈的磁頭b，不論是錄音或放音過程，磁帶或磁隙軟鐵會存在磁化現(xiàn)象．下面是對于它們在錄音、放音過程中主要工作原理的描述，正確的是()A．放音的主要原理是電磁感應(yīng)，錄音的主要原理是電流的磁效應(yīng)B．錄音的主要原理是電磁感應(yīng)，放音的主要原理是電流的磁效應(yīng)C．放音和錄音的主要原理都是磁場對電流的作用D．錄音和放音的主要原理都是電磁感應(yīng)解析：選A放音的主要原理是磁生電，所以是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，錄音的主要原理是電生磁，是電流的磁效應(yīng)，故A正確，B、C、D錯誤．2．對交變電流能夠通過電容器的正確理解是()A．在有電容器的交流電路中，沒有電荷定向移動B．在有電容器的交流電路中，有電荷定向移動，但移動方向是唯一的C．當(dāng)電容器接到交變電源上時，電容器交替進行充、放電，電路中才有交變電流D．當(dāng)電容器接到交變電源上時，因為有自由電荷通過電容器，電路中才有交變電流解析：選C交變電流能夠通過電容器，是通過電容器交替充、放電而進行的，實際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)，故C正確，D錯誤；既然電容器交替充、放電，電路中就有了電荷的定向移動，故A、B錯誤．3．如圖所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時()A．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流等于繞P2轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流B．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢C．線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向相同，都是a→b→c→dD．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時cd邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時cd邊受到的安培力解析：選A線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與轉(zhuǎn)動軸的位置無關(guān)，選項A正確，B錯誤；繞兩個軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小相等，從上向下看，線框逆時針旋轉(zhuǎn)，電流的方向應(yīng)為a→d→c→b，選項C錯誤；電流相等，cd邊受到的安培力也相等，選項D錯誤．4．頻率為50Hz的交變電流，其電壓u＝120eq\r(2)sinωtV，把它加在激發(fā)電壓、熄滅電壓均為85V的霓虹燈的兩端，則在半個周期內(nèi)霓虹燈點亮的時間是()A.eq\f(1,50)s B.eq\f(1,100)sC.eq\f(1,150)s D.eq\f(1,200)s解析：選C該交變電壓的周期T＝eq\f(1,50)s＝0.02s，電壓的最大值Um＝120eq\r(2)V≈170V＝2×85V．作出交變電壓的u-t圖象如圖所示，由于加在霓虹燈兩端電壓大于85V時燈才發(fā)光，由圖象可知在半個周期內(nèi)霓虹燈點亮的時間是Δt＝t2－t1，u＝170sin(2πft)V＝85V則2πft1＝eq\f(π,6)，t1＝eq\f(1,600)s,2πft2＝eq\f(5π,6)，t2＝eq\f(5,600)s所以Δt＝t2－t1＝eq\f(1,150)s即霓虹燈在半個周期內(nèi)被點亮的時間為eq\f(1,150)s.5．以下說法正確的是()A．交變電流的有效值就是它的平均值B．任何交變電流的有效值都是它最大值的eq\f(1,\r(2))C．如果交變電流接在電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q，那么該交變電流的有效值為eq\r(\f(Q,R))D．以上說法均不正確解析：選D有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來定義的，平均值并不是有效值，故A錯誤；在正弦式交變電流中，其有效值為最大值的eq\f(1,\r(2))，對于其他交變電流并不一定滿足此關(guān)系，故B錯誤；交變電流要產(chǎn)生熱量需要一定的時間，C選項中沒有說明時間，錯誤．6．在如圖(a)的電路中，電阻R2＝6R1，D1、D2為理想二極管，當(dāng)輸入圖(b)的正弦交流電時，電壓表的示數(shù)為()A.eq\f(U0,7) B.eq\f(4U0,7)C.eq\f(5U0,7) D.U0解析：選C由題意可知，0～eq\f(T,2)時間內(nèi)兩電阻串聯(lián)，則電路總電阻R＝R1＋R2根據(jù)歐姆定律得出電壓表讀數(shù)U1＝eq\f(U,R1＋R2)R1＝eq\f(U0,7)eq\f(T,2)～T時間內(nèi)電壓反向，回路中只有電阻R1，則電路總電阻R′＝R1電壓表讀數(shù)U2＝eq\f(\r(2)U0,\r(2))＝U0，根據(jù)交流電的有效值定義得eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U0,7)))2,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(U02,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T解得U＝eq\f(5,7)U0，故C正確．7．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝3∶1，L1、L2為兩相同燈泡，R、L、D和C分別為定值電阻、理想線圈、理想二極管和電容器，其中C＝10μF.當(dāng)原線圈兩端接如圖乙所示的正弦交流電壓時，下列說法中正確的是()A．燈泡L1一定比L2暗B．電容器C所帶電荷量的最大值為6eq\r(2)×103CC．電容器C放電周期為2×10－2sD．副線圈兩端的電壓最大值為12eq\r(2)V解析：選D原線圈有正弦交流電，則副線圈中也有正弦式交流電．由于L1與電阻相串聯(lián)，而L2與電感器相串聯(lián)，燈泡L1與L2，是誰亮和暗，取決于電感和電阻誰的阻礙作用大，本題未給條件無法判斷，故A錯誤；由變壓器的變壓比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，副線圈兩端的電壓的最大值：U2m＝eq\f(n2U1m,n1)＝eq\f(1,3)×36eq\r(2)＝12eq\r(2)，故D正確；電容器所帶電荷量的最大值：Q＝CU2m＝10×10－6×12eq\r(2)＝1.2eq\r(2)×10－4C，故B錯誤；電容器與二極管串聯(lián)，含有電容的支路一次充電結(jié)束后就相當(dāng)于斷路，不存在周期，故C錯誤．8．圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光．下列說法正確的是()A．輸入電壓u的表達式u＝20eq\r(2)sin50πt(V)B．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大D．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8W解析：選D由題圖知，Um＝20eq\r(2)V，T＝0.02s，則ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，輸入電壓U＝20eq\r(2)sin100πt(V)，故A錯誤；由變壓器的變壓規(guī)律知：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，故U2＝eq\f(U1n2,n1)＝eq\f(20×1,5)V＝4V，由題中將S1接1、S2閉合時，燈泡L2正常發(fā)光可得，燈泡L2的額定電壓為4V，當(dāng)只斷開S2后，副線圈兩端電壓不變，此時副線圈的負載為L1、L2串聯(lián)，故L1、L2均不能正常發(fā)光，故B錯誤；此時P出＝eq\f(U22,R總)，副線圈負載R總增大，故P出減小，又P入＝P出，故原線圈的輸入功率減小，故C錯誤；當(dāng)S1換接到2后，副線圈的負載僅是電阻R，故P＝eq\f(U22,R)＝eq\f(42,20)W＝0.8W，故D正確．二、多項選擇題(本題共7小題，每小題3分，共21分．全選對的得3分，選對但不全的得2分，有錯選的得0分)9．甲、乙兩圖是電子技術(shù)中的常用電路，a、b是各部分電路的輸入端，其中輸入的交流高頻成分用“”表示，交流低頻成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．則兩圖中負載電阻R上得到的電流特征是()A．圖甲中R得到的是交流成分B．圖甲中R得到的是直流成分C．圖乙中R得到的是低頻成分D．圖乙中R得到的是高頻成分解析：選AC當(dāng)交變電流加在電容器上時，有“通交流、隔直流，通高頻、阻低頻”的特性，圖甲中電容器隔直流，R得到的是交流成分，A正確，B錯誤；圖乙中電容器通過交流高頻成分，阻礙交流低頻成分，R得到的是低頻成分，C正確，D錯誤．10．室外天線放大器能將室外接收到的微弱電視信號放大，使得電視機更清晰．放大器放置在室外的天線附近．為它供電的電源盒放置在室內(nèi)，連接電源盒與放大器的兩條電線兼有兩種功能：既是天線放大器的50Hz低頻電源線，同時又將幾百兆赫茲高頻電視信號送入室內(nèi)．供電視機使用．即低頻電流和高頻電流共用一個通道．室內(nèi)電源盒的內(nèi)部電路如圖所示，關(guān)于電容器C和電感線圈L的作用．下面說法中正確的是()A．電容器C的作用是阻高頻電視信號、通低頻電流B．電容器C的作用是阻低頻電流、通高頻電視信號使之輸送到電視機C．電感線圈L的作用是阻礙高頻電視信號進入變壓器D．電感線圈L的作用是阻低頻電流、通高頻電視信號解析：選BC高頻電視信號是交流電，電容器有通高頻、阻低頻的特點，故A錯誤，B正確；電感線圈L的作用是通低頻、阻高頻，故能夠阻礙高頻電視信號進入變壓器，故C正確，D錯誤．11．將電阻R、理想電壓表V、開關(guān)S和交流電源按照甲所示方式連接，其中R＝30Ω，合上開關(guān)S后，交流電源輸出的正弦交變電壓u隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示．則()A．電壓表V的示數(shù)是36VB．R消耗的電功率是21.6WC．通過R的電流瞬時值表達式為i＝1.2sin100πt(A)D．通過R的電流最大值為1.2eq\r(2)A解析：選BC從圖乙可以看出，R兩端電壓的最大值為36V，所以電壓表的示數(shù)為U＝eq\f(36,\r(2))V＝18eq\r(2)V，故A錯誤；根據(jù)P＝eq\f(U2,R)得：消耗的電功率P＝eq\f(18\r(2)2,30)W＝21.6W，故B正確；根據(jù)圖乙可知，交流電的周期為0.02s，則ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，電流的最大值Im＝eq\f(E,R)＝eq\f(36,30)A＝1.2A，所以通過R的電流瞬時值表達式為i＝1.2sin100πt(A)，故C正確，D錯誤．12．圖甲是某燃氣爐點火裝置的原理圖．轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，eq\a\vs4\al(○)V為交流電壓表．當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V時，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體．以下判斷正確的是()A．電壓表的示數(shù)等于5VB．電壓表的示數(shù)等于eq\f(5,\r(2))VC．實現(xiàn)點火的條件是eq\f(n2,n1)>1000D．實現(xiàn)點火的條件是eq\f(n2,n1)<1000解析：選BC交流電壓表測的是交流電的有效值，對正弦交流電，其電壓有效值U＝eq\f(Um,\r(2))，B正確，A錯誤；根據(jù)題意，副線圈電壓峰值大于5000V時就可以點燃氣體，對理想變壓器eq\f(n2,n1)＝eq\f(U2m,U1m)>eq\f(5000,5)＝1000，C正確，D錯誤．13．某小型水電站的發(fā)電機輸出電壓為220V，若輸送的總功率為P0，輸電電壓為U，輸電導(dǎo)線的總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1和n2，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3和n4.都是理想變壓器，要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則()A．輸電線上的電流I＝eq\f(P0,U)B.eq\f(n2,n1)越大，輸電線上損失的功率越大C．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率D．升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率解析：選AC根據(jù)理想變壓器的工作原理可知，輸入功率和輸出功率相等，P0＝UI，解得輸電線上的電流I＝eq\f(P0,U)，A選項正確；eq\f(n2,n1)越大，輸送電壓越大，則輸送電流越小，輸電線上損失的功率越小，B選項錯誤；輸電線上有損耗，根據(jù)能量守恒可知，升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率，C選項正確，D選項錯誤．14．在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖乙所示，產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化規(guī)律的圖象如圖甲所示，已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為1.0Ω，外接一只電阻為9.0Ω的燈泡，則()A．電壓表V的示數(shù)為20VB．電路中的電流方向每秒改變10次C．燈泡實際消耗的功率為36WD．電動勢隨時間變化的瞬時表達式為e＝20cos5πt(V)解析：選BC交變電動勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝20V，電壓表的示數(shù)U＝eq\f(R,R＋r)·E＝18V，A選項錯誤；交變電流的周期T＝0.2s，一個周期內(nèi)電流方向改變2次，每秒改變10次，B選項正確；燈泡實際消耗的功率P＝eq\f(U2,R)＝36W，C選項正確；線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω＝eq\f(2π,T)＝10π，電動勢隨時間變化的瞬時表達式為e＝20eq\r(2)cos10πt(V)，D選項錯誤．15．如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，原線圈與一可變電阻串聯(lián)后，接入一正弦交流電源；副線圈電路中固定電阻的阻值為R0，負載電阻的阻值R＝11R0，V是理想電壓表，現(xiàn)將負載電阻的阻值減小為R＝5R0，保持變壓器輸入電流不變，此時電壓表的讀數(shù)為5.0V，則()A．此時原線圈兩端電壓的最大值約為34VB．此時原線圈兩端電壓的最大值約為24VC．原線圈兩端原來的電壓有效值約為68VD．原線圈兩端原來的電壓有效值約為48V解析：選AD負載電阻減小為5R0時，有eq\f(U2,R0＋5R0)＝eq\f(5V,5R0)，可得U2＝6V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得U1＝24V，原線圈兩端電壓的最大值為eq\r(2)U1＝24eq\r(2)V≈34V，選項A正確；保持變壓器輸入電流不變即I1不變，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n1,n2)知，負載電阻變化前后副線圈電流I2不變，則eq\f(5V,5R0)＝eq\f(U2′,R0＋11R0)，可得U2′＝12V，根據(jù)eq\f(U1′,U2′)＝eq\f(n1,n2)可得原線圈兩端電壓U1′＝48V，選項D正確．三、非選擇題(本題共5小題，共55分)16.(8分)如圖所示，匝數(shù)為100匝、邊長為0.2m的正方形線圈，在磁感應(yīng)強度為2T的勻強磁場中，從中性面開始以10πrad/s的角速度繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動．若線圈自身電阻為2Ω，負載電阻R＝6Ω，取π2＝10，則開始轉(zhuǎn)動eq\f(1,20)s內(nèi)在R上產(chǎn)生的熱量為多少焦耳？解析：電動勢最大值為Em＝nBSω＝100×2×0.2×0.2×10πV＝80πV有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝40eq\r(2)πV電流有效值為I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(40\r(2)π,6＋2)A＝5eq\r(2)πA故產(chǎn)生的熱量為Q＝I2Rt＝150J.答案：150J17．(10分)一小型發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈在勻強磁場中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)n＝100匝．穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖所示，發(fā)電機內(nèi)阻r＝5.0Ω，外電路電阻R＝95Ω.已知感應(yīng)電動勢的最大值Em＝nωΦm，其中Φm為穿過每匝線圈磁通量的最大值．求串聯(lián)在外電路中的交流電流表(內(nèi)阻不計)的讀數(shù)．解析：從Φ-t圖象可以看出Φm＝1.0×10－2Wb，T＝3.14×10－2s，已知Em＝nωΦm，又ω＝eq\f(2π,T)，故電路中電流最大值Im＝eq\f(Em,R＋r)＝eq\f(n·2π·Φm,TR＋r)＝eq\f(100×2×3.14×1.0×10－2,3.14×10－2×95＋5.0)A＝2A.交流電流表讀數(shù)I＝eq\f(Im,\r(2))≈1.4A.答案：1.4A18．(10分)如圖所示，變壓器原線圈n1＝800匝，副線圈n2＝200匝，燈泡A標有“10V2W”，電動機D的線圈電阻為1Ω，將交變電流u＝100eq\r(2)sin100πt(V)加到理想變壓器原線圈兩端，燈泡恰能正常發(fā)光，求：(1)副線圈兩端電壓(有效值)；(2)電動機D的電功率．解析：(1)原線圈兩端電壓(有效值)U1＝eq\f(100\r(2),\r(2))V＝100V由變壓器變壓比規(guī)律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知，副線圈兩端電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝25V.(2)電動機兩端電壓UD＝U2－UA＝15V通過電動機的電流I＝IA＝eq\f(PA,UA)＝0.2A電動機的功率PD＝UDI＝3W.答案：(1)25V(2)3W19．(12分)如圖甲所示，在鐵芯上繞著兩個線圈A和C，線圈A兩端接一電源，線圈C兩端接一阻值為10Ω的電阻R.已知線圈A的匝數(shù)為11；線圈C的電阻為5Ω，匝數(shù)為7，橫截面積為0.3m2.(1)若A接的是一電動勢為11V的電池組，則電阻R兩端的電壓等于多少？(2)若A接某電源(電源上端為正極)使鐵芯中的磁感應(yīng)強度B隨時間變化如圖乙所示，求電阻R兩端的電壓值并指出流經(jīng)電阻R的電流方向；(3)求(2)中t＝0.35s時刻穿過線圈C的磁通量大?。馕觯?1)根據(jù)電磁感應(yīng)規(guī)律可知，若A接的是一電動勢為11V的電池組，線圈A產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，穿過線圈C的磁通量不變，沒有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，電阻R兩端的電壓等于零．(2)若線圈A產(chǎn)生如題圖乙所示的磁場，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈C產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)·S＝0.6V.根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電阻R兩端的電壓U＝eq\f(E,R＋r)·R＝0.4V，根據(jù)楞次定律可知，流經(jīng)電阻R的電流方向向下．(3)分析B-t圖象可知，t＝0.35s時，B＝0.1T，穿過線圈C的磁通量大小Φ＝BS＝0.03Wb.答案：(1)零(2)0.4V方向向下(3)0.03Wb20．(15分)發(fā)電機的輸出電壓為220V，輸出功率為44kW，每條輸電線的電阻為0.2Ω，求：(1)此時用戶得到的電壓和電功率各為多少？(2)如果發(fā)電站先用變壓比為1∶10的升壓變壓器將電壓升高，經(jīng)同樣的輸電線路后經(jīng)10∶1的降壓變壓器將電壓降低后供給用戶，則用戶得到的電壓和電功率各是多少？解析：(1)輸電線上的電流IR＝eq\f(P,U)＝eq\f(44000,220)A＝200A損失的電壓UR＝IRR＝2×0.2×200V＝80V損失的功率PR＝URIR＝80×200W＝16kW故用戶得到的電壓U用戶＝U－UR＝140V用戶得到的功率為P用戶＝P－PR＝28kW.(2)已知升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶10輸入電壓U1＝220V因此，升壓變壓器的輸出電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝2200V輸電線上的電流IR′＝eq\f(P,U2)＝eq\f(44000,2200)A＝20A損失的電壓UR′＝IR′R＝2×0.2×20V＝8V損失的功率PR′＝UR′IR′＝8×20W＝160W因此，降壓變壓器的輸入電壓U3＝U2－UR′＝2192V已知降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝10∶1所以用戶得到的電壓U4＝eq\f(n4,n3)U3＝219.2V用戶得到的功率P用戶′＝P－PR′＝43.84kW.答案：(1)140V28kW(2)219.2V43.84kW第五章第1節(jié)交變電流「基礎(chǔ)達標練」1．關(guān)于交變電流與直流電的說法中，不正確的是()A．如果電流大小做周期性變化，則不一定是交變電流B．直流電的大小可以變化，但方向一定不變C．交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的D．交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性變化解析：選C交變電流與直流電的區(qū)別是電流方向是否發(fā)生變化，如果電流大小做周期性變化而電流方向不變，則為直流電，A選項正確；直流電的大小可以變化，但方向一定不變，B選項正確；交流電的衡量標準是電流方向是否發(fā)生變化，如果電流的方向發(fā)生變化，就是交流電，交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性變化，不一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的，C選項錯誤，D選項正確．模塊綜合檢測卷(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分)1．在物理學(xué)發(fā)展過程中，觀測、實驗、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用．下列敘述不符合史實的是()A．奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應(yīng)，該效應(yīng)揭示了電和磁之間存在聯(lián)系B．安培根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子電流假說C．法拉第在實驗中觀察到，在通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中，會出現(xiàn)感應(yīng)電流D．楞次在分析了許多實驗事實后提出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化解析：選C通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近產(chǎn)生的磁場是不變的，在其附近的固定導(dǎo)線圈中沒有磁通量的變化，因此，不會出現(xiàn)感應(yīng)電流，選項C錯誤．2．如圖所示，在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1；若磁感應(yīng)強度增為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變?yōu)镋2.則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比分別為()A．c→a,2∶1 B．a(chǎn)→c,2∶1C．a(chǎn)→c,1∶2 D．c→a,1∶2解析：選C桿MN向右勻速滑動，由右手定則判知，通過R的電流方向為a→c；又因為E＝BLv，所以E1∶E2＝1∶2，故選項C正確．3.如圖所示，金屬三角形導(dǎo)軌COD上放有一根金屬棒MN，拉動MN使它以速度v在勻強磁場中向右勻速平動，若導(dǎo)軌和金屬棒都是粗細相同的均勻?qū)w，它們的電阻率相同，則在MN運動過程中閉合電路的()A．感應(yīng)電動勢保持不變 B．感應(yīng)電流逐漸增大C．感應(yīng)電流將保持不變 D．感應(yīng)電流逐漸減小解析：選C拉動MN使它以速度v在勻強磁場中向右勻速平動，t時刻，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度L＝vttanα，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BLv＝Bv2ttanα，感應(yīng)電動勢逐漸增大，選項A錯誤；粗細相同的均勻?qū)w，它們的電阻率相同，單位長度電阻相同，設(shè)為R，回路總電阻R總＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(vttanα＋\f(vt,cosα)＋vt))＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(tanα＋\f(1,cosα)＋1))vt，產(chǎn)生的感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R總)是一恒量，選項C正確，B、D錯誤．4.用柔軟的細金屬絲彎成一個矩形閉合線框，用絕緣細線將其懸掛起來，如圖所示，若勻強磁場與線框平面垂直，開始時磁場很強，當(dāng)磁場均勻減弱時eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(ΔB,Δt)＝k，k<0))，下列說法正確的是()A．細線可能斷掉B．線框?qū)湛sC．線框可能變成圓形D．線框繞過a的豎直軸轉(zhuǎn)動解析：選C準確理解“阻礙”含義，當(dāng)磁場減弱時，線框內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙磁通量變化，線框面積將擴大，而最大即為圓形，B錯誤，C正確；線框懸線拉力未變，A錯誤；線框各邊受的安培力與線框共面，向線框外側(cè)，線框不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效果，故D錯誤．5．在一小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈abcd的面積為S，匝數(shù)為n，線圈總電阻為r，外電路如圖所示，其中三個燈泡都可視為阻值相等的定值電阻，如果線圈在磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動的角速度由ω增大到2ω，則下列說法中正確的是()A．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω時，燈泡L1兩端的電壓的最大值為nBSωB．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為2ω時，通過燈泡L3的電流一定變?yōu)樵瓉淼?倍C．不論線圈轉(zhuǎn)動的角速度大小怎么變化，都是燈泡L1最亮D．線圈的角速度由ω增大到2ω后，燈泡L1上消耗的功率一定變?yōu)樵瓉淼?倍解析：選C根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈內(nèi)產(chǎn)生的交流電的最大值為Em＝nBSω，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，燈泡L1兩端的電壓的最大值小于nBSω，故A錯誤；將線圈轉(zhuǎn)動的角速度增大到2ω，則線圈內(nèi)產(chǎn)生的交流電的最大值、有效值都增大為原來的2倍，同時頻率增大，感抗增大，容抗減小，可知通過燈泡L3的電流一定大于原來的2倍，故B錯誤；由于線圈與電容器都有一定的感抗或容抗，所以燈泡L1的支路的電阻值最小，所以不論線圈轉(zhuǎn)動的角速度大小怎么變化，都是燈泡L1最亮，故C正確；燈泡L1上的電壓是路端電壓，將線圈轉(zhuǎn)動的角速度增大到2ω，則線圈內(nèi)產(chǎn)生的交流電的最大值、有效值都增大為原來的2倍，同時頻率增大，感抗增大，容抗減小，所以外電路的總電阻可能增大，也可能減小，所以電源的路端電壓不一定是原來的2倍，所以燈泡L1上消耗的功率不一定變?yōu)樵瓉淼?倍，故D錯誤．6．圖甲所示為遠距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示，遠距離輸電線的總電阻為50Ω.降壓變壓器右側(cè)部分為火災(zāi)報警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時其阻值變小，電壓表V可以顯示加在報警器兩端的電壓(報警器未畫出)．未出現(xiàn)火警時，升壓變壓器的輸入功率為660kW.下列說法中正確的是()A．0.01s時刻，電壓表的示數(shù)是0VB．未出現(xiàn)火警時，遠距離輸電線路損耗的功率為45kWC．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，電壓表V的示數(shù)變大D．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，輸電線上的電流變小解析：選B電壓表測量的為交流電的有效值，故任意時刻的示數(shù)都是電阻R2兩端的電壓，故不為零，故A錯誤；升壓變壓器輸入端電壓有效值為220V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，副線圈兩端電壓為22000V，所以輸電線中的電流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(660000,22000)＝30A，輸電線損失的電壓ΔU＝IR＝30×50V＝1500V，輸電線路損耗功率ΔP＝ΔUI＝1500×30＝45kW，故B正確；當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時其阻值減小，副線圈中電流增大，定值電阻的分壓增大，所以電壓表V的示數(shù)減小，故C錯誤；當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，副線圈電流增大，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知輸電線上的電流增大，故D錯誤．7．某同學(xué)用粗細均勻的同一種導(dǎo)線制成“9”字形線框，放在有理想邊界的勻強磁場旁，磁感應(yīng)強度為B，如圖甲所示．已知磁場的寬度為2d，ab＝bc＝cd＝da＝ce＝ef＝d，導(dǎo)線框從緊靠磁場的左邊界以速度v向x軸的正方向勻速運動，設(shè)U0＝Bdv.在圖乙中最能體現(xiàn)be兩點間的電壓隨坐標x變化關(guān)系的圖象是()解析：選Ax在O～d過程：線框進入磁場，bc、ce產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢都是E＝Bdv＝U0.根據(jù)右手定則判斷可知，b點的電勢高于c點的電勢．bc間的電勢差為Ubc＝eq\f(3,4)E＝eq\f(3,4)U0，則be兩點間的電壓Ube＝Ubc＋E＝eq\f(3,4)U0＋U0＝eq\f(7,4)U0；在d～2d過程：線框完全進入磁場，磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，ad、bc、ce產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢都是E＝Bdv＝U0.根據(jù)右手定則判斷可知，b點的電勢高于e點的電勢．be兩點間的電壓Ube＝2E＝2U0.在2d～3d過程：線框穿出磁場，ad邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是E＝Bdv＝U0.根據(jù)右手定則判斷可知，a點的電勢高于d點的電勢，則得b點的電勢高于e點的電勢．be兩點間的電壓Ube＝eq\f(1,4)E＝eq\f(1,4)U0.故A正確．8.如圖所示為含有理想變壓器的電路，圖中的三個燈泡L1、L2、L3都標有“5V5W”字樣，L4標有“5V10W”字樣，若它們都正常發(fā)光，不考慮導(dǎo)線的能耗，則該電路的輸入功率Pab和輸入電壓Uab應(yīng)為()A．20W25V B．20W20VC．25W25V D．25W20V解析：選C該電路的輸入功率為4盞燈的功率總和，即Pab＝5W＋5W＋5W＋10W＝25W．通過L1的電流I1＝1A，根據(jù)輸入功率等于輸出功率可得U1I1＝20W，解得U1＝20V，故電源輸入電壓Uab＝U1＋UL1＝25V．故選C.二、多項選擇題(本題共7小題，每小題3分，共21分．全選對的得3分，選對但不全的得2分，有錯選的得0分)9．置于勻強磁場中的金屬圓盤中央和邊緣各引出一根導(dǎo)線，與套在鐵芯上部的線圈A相連．套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上，如圖所示．導(dǎo)軌上有一根金屬棒ab處在垂直于紙面向外的勻強磁場中．下列說法中正確的是()A．圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時，ab棒將向右運動B．圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時，ab棒將向右運動C．圓盤順時針勻速轉(zhuǎn)動時，ab棒將向右運動D．圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時，ab棒將向左運動解析：選BD圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則可知，感應(yīng)電流由圓心流向邊緣，根據(jù)安培定則可知，線圈A中產(chǎn)生方向向下的磁場，且逐漸增強，由楞次定律得，線圈B中的感應(yīng)磁場方向向上，由安培定則可知，ab棒中感應(yīng)電流方向由a→b.由左手定則可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒將向左運動，A選項錯誤，D選項正確；圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時，ab棒將向右運動，B選項正確；當(dāng)圓盤順時針勻速轉(zhuǎn)動時，線圈A中產(chǎn)生恒定的電流，那么線圈B的磁通量不變，則ab棒沒有感應(yīng)電流，則將不會運動，C選項錯誤．10.電源、開關(guān)S和S′、定值電阻R1、光敏電阻R2和電容器連接成如圖所示電路，電容器的兩平行板水平放置．當(dāng)開關(guān)S、S′閉合，并且無光照射光敏電阻R2時，一帶電液滴恰好靜止在電容器兩板間的M點．當(dāng)用強光照射光敏電阻R2時，光敏電阻的阻值變小，則()A．液滴向下運動B．液滴向上運動C．R2兩端的電勢差是否升高無法分析D．當(dāng)光照強度不變時斷開S′，把電容器的上極板向上移一小段距離，則上極板的電勢比A點的電勢高解析：選BD當(dāng)用強光照射光敏電阻R2時，光敏電阻的阻值變小，R2兩端的電勢差降低，R1兩端的電勢差升高，電容器極板之間電壓升高，液滴向上運動，選項B正確，A、C錯誤；當(dāng)光照強度不變時，斷開S′，電容器所帶電荷量不變且上板帶正電，把電容器的上極板向上移一小段距離，則上極板的電勢比A點的電勢高，選項D正確．11.如圖所示，邊長為L的正方形線框，從圖示位置開始沿光滑斜面向下滑動，中途穿越垂直紙面向里、有理想邊界的勻強磁場區(qū)域，磁場的寬度大于L，以i表示導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流，從線框剛進入磁場開始計時，取逆時針方向為電流正方向，以下i-t關(guān)系圖象，可能正確的是()解析：選BC邊長為L的正方形線框，從圖示位置開始沿光滑斜面向下滑動，若進入磁場時所受安培力與重力沿斜面方向的分力平衡，則線框做勻速直線運動，感應(yīng)電流為一恒定值；完全進入后磁通量不變，感應(yīng)電流為零，線框做勻加速直線運動；從磁場中出來時，感應(yīng)電流方向相反，所受安培力大于重力沿斜面方向的分力，線框做加速度減小的減速運動，感應(yīng)電流減小，選項B正確．同理可知，C正確．12．去年底，我省啟動“263”專項行動，打響碧水藍天保衛(wèi)戰(zhàn)．暗訪組在某化工廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計，測量管由絕緣材料制成，其長為L、直徑為D，左右兩端開口，勻強磁場方向豎直向下，在前后兩個內(nèi)側(cè)面a、c固定有金屬板作為電極．污水充滿管口從左向右流經(jīng)測量管時，a、c兩端電壓為U，顯示儀器顯示污水流量Q(單位時間內(nèi)排出的污水體積)．則()A．a(chǎn)側(cè)電勢比c側(cè)電勢高 B．污水中離子濃度越高，顯示儀器的示數(shù)將越大 C．若污水從右側(cè)流入測量管，顯示器顯示為負值，將磁場反向則顯示為正值 D．污水流量Q與U成正比，與L、D無關(guān)解析：選AC根據(jù)左手定則可知，正離子向a側(cè)偏轉(zhuǎn)，則儀器顯示a側(cè)電勢比c側(cè)電勢高，故A正確；根據(jù)qvB＝eq\f(U,D)q可得U＝BDv，可知顯示儀器的示數(shù)與污水中離子濃度無關(guān)，故B錯誤；若污水從右側(cè)流入測量管，則受磁場力使得正離子偏向c側(cè)，則c端電勢高，顯示器顯示為負值，將磁場反向，則受磁場力使得正離子偏向a側(cè)，則顯示為正值，故C正確；污水流量Q＝Sv＝eq\f(1,4)πD2×eq\f(U,BD)＝eq\f(πDU,4B)，則污水流量Q與U成正比，與D有關(guān)，與L無關(guān)，故D錯誤．13．如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為5∶1，原線圈接入圖乙所示的電壓，副線圈接火災(zāi)報警系統(tǒng)(報警器未畫出)，電壓表和電流表均為理想電表，R0為定值電阻，R為半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減?。铝姓f法中正確的是()A．圖乙中電壓的有效值為220VB．電壓表的示數(shù)為44VC．R處出現(xiàn)火警時電流表示數(shù)增大D．R處出現(xiàn)火警時電阻R0消耗的電功率增大解析：選CD根據(jù)正弦式交流電最大值和有效值的關(guān)系可知，eq\f(2202,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)·T，解得圖乙中電壓的有效值為110eq\r(2)V，A選項錯誤；電壓表的示數(shù)為有效值，根據(jù)理想變壓器電壓和匝數(shù)的關(guān)系可知，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得電壓表示數(shù)U2＝22eq\r(2)V，B選項錯誤；R處出現(xiàn)火警時，阻值減小，流過的電流增大，故變壓器輸入電流增大，電流表示數(shù)增大，C選項正確；根據(jù)功率公式得，P＝I2R0，電阻R0消耗的電功率增大，D選項正確．14．如圖所示，一個匝數(shù)為N＝100匝的線圈以固定轉(zhuǎn)速50轉(zhuǎn)/秒在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)，其產(chǎn)生的交流電通過一匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1的變壓器給阻值R＝20Ω的電阻供電，已知電壓表的示數(shù)為20V，從圖示位置開始計時，則下列說法正確的是()A．電阻R消耗的電功率為10WB．穿過線圈平面的最大磁通量為eq\f(\r(2),50π)WbC．t＝0時刻流過線圈的電流不為零D．t＝0.0025s時刻穿過線圈平面的磁通量為eq\f(1,50π)Wb解析：選BD電阻R消耗的電功率為P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(202,20)＝20W，故A錯誤；變壓器的匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1，故輸入電壓為200V，最大值為200eq\r(2)V，轉(zhuǎn)速50轉(zhuǎn)/秒，故角速度：ω＝2πn＝100πrad/s，根據(jù)公式Em＝NBSω＝NΦω，穿過線圈平面的最大磁通量為Φ＝eq\f(Em,Nω)＝eq\f(200\r(2),100×2π×50)＝eq\f(\r(2),50π)Wb，故B正確；圖示時刻為中性面位置，故感應(yīng)電動勢為零，故感應(yīng)電流為零，故C錯誤；轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/秒，故ω＝100πrad/s，t＝0.0025s時，磁通量為Φ＝Φmcosωt＝eq\f(\r(2),50π)×eq\f(\r(2),2)Wb＝eq\f(1,50π)Wb，故D正確．15．如圖甲所示，AB、CD是間距l(xiāng)＝1m的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為α，在虛線下方的導(dǎo)軌平面內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場，導(dǎo)軌電阻不計，長為1m的導(dǎo)體棒ab垂直AB，CD放置在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒電阻R＝2Ω；AB、CD右側(cè)連接一電路，已知燈泡L的規(guī)格是“3V1.5W”，定值電阻R1＝3Ω、R2＝6Ω，在t＝0時，將導(dǎo)體棒ab從某一高度由靜止釋放，導(dǎo)體棒的速度—時間圖象如圖乙所示，其中OP段是直線，PM段是曲線，M點后是水平直線．若導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌下滑12.5m時，導(dǎo)體棒達到最大速度，并且此時燈泡L正常發(fā)光．假設(shè)燈泡的電阻恒定不變，重力加速度g＝10m/s2，則下列說法正確的是()A．α＝37°B．勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B為0.5TC．導(dǎo)體棒的質(zhì)量為0.05kgD．從導(dǎo)體棒由靜止釋放至速度達到最大的過程中，通過小燈泡的電荷量為1C解析：選BC導(dǎo)體棒在磁場外運動時，由圖乙得：a1＝eq\f(Δv,Δt)＝5m/s2，由牛頓第二定律知：a1＝gsinα，可得α＝30°，故A錯誤；小燈泡正常發(fā)光時，I＝eq\f(P,U)＝0.5A，導(dǎo)體棒中的電流也為I＝0.5A，導(dǎo)體棒達到最大速度時，I＝eq\f(Blvm,R燈＋R12＋R)，其中R燈＝eq\f(U2,P)＝6Ω，R12＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝2Ω，由圖乙知最大速度為vm＝10m/s，解得B＝0.5T，故B正確；達到最大速度時，mgsinα＝BIl，解得m＝0.05kg，故C正確；導(dǎo)體棒在磁場中滑行的距離x＝12.5－eq\f(1,2)a1t2＝10m，通過小燈泡的總電荷量q＝eq\f(ΔΦ,R總)＝eq\f(Blx,R燈＋R12＋R)＝0.5C，故D錯誤．三、非選擇題(本題共5小題，共55分)16．(7分)(2019·浙江模擬)(1)為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗，必須要選用的是________．A．有閉合鐵芯的原副線圈B．無鐵芯的原副線圈C．交流電源D．直流電源E．多用電表(交流電壓擋)F．多用電表(交流電流擋)用匝數(shù)na＝60匝和nb＝120匝的變壓器，實驗測量數(shù)據(jù)如表：Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是________(選填“na”或“nb”)．(2)用如圖1所示的裝置做“探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律”實驗，磁鐵從靠近線圈的上方靜止下落，當(dāng)磁體運動到如圖所示的位置時，流過線圈的感應(yīng)電流方向從________(選填“a到b”或“b到a”)．在磁體穿過整個線圈的過程中，傳感器顯示的電流i隨時間t的圖象(圖2)應(yīng)該是________．解析：(1)根據(jù)理想變壓器的工作原理可知，必須使用交流電源，測量時使用多用電表的交流電壓擋，當(dāng)線圈內(nèi)有鐵芯時，磁場會更強，選用含有閉合鐵芯的原副線圈，A、C、E選項正確；實際變壓器存在漏磁現(xiàn)象，導(dǎo)致副線圈測量電壓應(yīng)該小于理論變壓值，nb為輸入端，na為輸出端．(2)磁體從靠近線圈的上方靜止下落，當(dāng)磁體運動到如圖所示的位置時，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)磁場方向向下，根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電流方向向上，流過線圈的感應(yīng)電流方向為“b到a”．當(dāng)磁鐵完全進入線圈內(nèi)時，穿過線圈的磁通量不變，則不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，則磁鐵會加速運動，當(dāng)?shù)竭_線圈底部時，磁通量變化率大于磁鐵進入線圈時位置，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，則到達底部的感應(yīng)電流較大，由楞次定律可知，進與出的感應(yīng)電流方向相反，A選項正確．答案：(1)ACEnb(2)b到aA17．(8分)電流傳感器可以像電流表一樣測量電流，它的優(yōu)點是反應(yīng)非?？?，可以捕捉到瞬間的電流變化，還可以與計算機相連，能在很短的時間內(nèi)畫出電流隨時間變化的圖象．按圖甲連接電路，提供8V直流電源，先使開關(guān)S與1相連，電源向電容器充電，這個過程可在瞬間完成，然后把開關(guān)S擲向2，電容器通過電阻R放電，傳感器將電流信息傳入計算機，屏上顯示出電流隨時間變化的I-t曲線，如圖乙所示．(1)圖乙中畫出的豎直狹長矩形(圖乙最左端)，其面積表示的物理意義是________________________________________________________________________．(2)估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量是________C.(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算，電容器的電容是________F.解析：(1)圖象縱坐標為電流I，橫坐標為時間t，由公式q＝It可知，矩形面積為放電電荷量．(2)每個小方格的面積代表放電電荷量q0＝0.08×10－3C，共有75格，則放電電荷量Q＝75q0＝6.0×10－3C.(3)由Q＝CU可知C＝eq\f(Q,U)＝7.5×10－4F.答案：(1)0.1s內(nèi)的放電電荷量(2)6.0×10－3(3)7.5×10－418．(12分)如圖甲所示，電阻不計，間距為l的平行長直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，阻值為R的導(dǎo)體棒ab固定連接在導(dǎo)軌左端，另一阻值也為R的導(dǎo)體棒ef垂直放置到導(dǎo)軌上，ef與導(dǎo)軌接觸良好，并可在導(dǎo)軌上無摩擦移動．現(xiàn)有一根輕桿一端固定在ef中點，另一端固定于墻上，輕桿與導(dǎo)軌保持平行，ef、ab兩棒間距為d.若整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中，且從某一時刻開始，磁感應(yīng)強度B隨時間t按圖乙所示的方式變化．求：(1)在0～t0時間內(nèi)流過導(dǎo)體棒ef的電流的大小與方向；(2)在t0～2t0時間內(nèi)導(dǎo)體棒ef產(chǎn)生的熱量；(3)1.5t0時刻桿對導(dǎo)體棒ef的作用力的大小和方向．解析：(1)在0～t0時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(B0,t0)，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小E1＝eq\f(ΔΦ1,Δt1)＝eq\f(ΔB1,Δt1)S＝eq\f(ΔB1,Δt1)ld＝eq\f(B0ld,t0)，流過導(dǎo)體棒ef的電流大小I1＝eq\f(E1,2R)＝eq\f(B0ld,2Rt0)，由楞次定律可判斷導(dǎo)體棒ef的電流方向為e→f.(2)在t0～2t0時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(2B0,t0)，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小E2＝eq\f(ΔΦ2,Δt2)＝eq\f(ΔB2,Δt2)S＝eq\f(ΔB2,Δt2)ld＝eq\f(2B0ld,t0)，流過導(dǎo)體棒ef的電流大小I2＝eq\f(E2,2R)＝eq\f(B0ld,Rt0)，在t0～2t0時間內(nèi)導(dǎo)體棒ef產(chǎn)生的熱量Q＝I22Rt0＝eq\f(B02l2d2,Rt0).(3)在t＝1.5t0時，磁感應(yīng)強度B＝B0，ef棒受安培力F＝B0I2l＝eq\f(B02l2d,Rt0)，方向水平向左，根據(jù)導(dǎo)體棒ef受力平衡，桿對導(dǎo)體棒ef的作用力為F′＝eq\f(B02l2d,Rt0)，方向水平向右．答案：(1)eq\f(B0ld,2Rt0)方向為e→f(2)eq\f(B02l2d,Rt0)(3)eq\f(B02l2d,Rt0)方向水平向右19．(14分)如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝0.5T，邊長L＝10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r＝1Ω，線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω＝2πrad/s，外電路電阻R＝4Ω，求：(1)轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值；(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60°角時的瞬時感應(yīng)電動勢；(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過60°角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢；(4)交流電壓表的示數(shù)；(5)線圈轉(zhuǎn)動一周外力所做的功；(6)線圈轉(zhuǎn)過60°角的過程中，通過R的電荷量．解析：(1)感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝nBωS＝πV.(2)由于從線圈平面與磁感線平行的位置開始計時，線圈中的瞬時感應(yīng)電動勢用余弦函數(shù)表示，即線圈轉(zhuǎn)過60°角時的瞬時感應(yīng)電動勢為e＝Emcos60°＝π×0.5V＝eq\f(π,2)V.(3)線圈轉(zhuǎn)過60°角過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(BSsin60°,\f(1,6)T)＝100×eq\f(0.5×0.1×0.1×\f(\r(3),2),\f(1,6)×\f(2π,2π))V＝eq\f(3\r(3),2)V.(4)電壓表示數(shù)為外電路電壓的有效值，則U＝eq\f(Em,\r(2)R＋r)·R＝eq\f(π,\r(2)4＋1)×4V＝eq\f(2\r(2),5)πV.(5)線圈轉(zhuǎn)動一周，外力所做的功等于電流產(chǎn)生的熱量，W＝Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Em,\r(2))))2eq\f(1,R＋r)·T＝eq\f(1,10)π2J.(6)線圈轉(zhuǎn)過60°角的過程中，通過電阻R的電荷量為q＝eq\x\to(I)·eq\f(T,6)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)·eq\f(T,6)＝eq\f(nBSsin60°,\f(T,6)R＋r)·eq\f(T,6)＝eq\f(nBSsin60°,R＋r)＝eq\f(\r(3),20)C.答案：(1)πV(2)eq\f(π,2)V(3)eq\f(3\r(3),2)V(4)eq\f(2\r(2),5)πV(5)eq\f(π2,10)J(6)eq\f(\r(3),20)C20．(14分)(2018·天津卷)真空管道超高速列車的動力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動動能的裝置．圖1是某種動力系統(tǒng)的簡化模型，圖中粗實線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，電阻忽略不計．a(chǎn)b和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直、長度均為l、電阻均為R的金屬棒，通過絕緣材料固定在列車底部，并與導(dǎo)軌良好接觸，其間距也為l，列車的總質(zhì)量為m.列車啟動前，ab、cd處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，如圖1所示，為使列車啟動，需在M、N間連接電動勢為E的直流電源，電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計．列車啟動后電源自動關(guān)閉．(1)要使列車向右運行，啟動時圖1中M、N哪個接電源正極，并簡要說明理由；(2)求剛接通電源時列車加速度a的大??；(3)列車減速時，需在前方設(shè)置如圖2所示的一系列磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域，磁場寬度和相鄰磁場間距均大于l.若某時刻列車的速度為v0，此時ab、cd均在無磁場區(qū)域，試討論：要使列車停下來，前方至少需要多少塊這樣的有界磁場？解析：(1)M接電源正極，列車要向右運動，安培力方向應(yīng)向右，根據(jù)左手定則，接通電源后，金屬棒中電流方向由a到b，由c到d，故M接電源正極．(2)由題意，啟動時ab、cd并聯(lián)，設(shè)回路總電阻為R總，由電阻的串并聯(lián)知識得R總＝eq\f(R,2) ①設(shè)回路總電流為I，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝eq\f(E,R總) ②設(shè)兩根金屬棒所受安培力之和為F，有F＝BIl ③根據(jù)牛頓第二定律有F＝ma ④聯(lián)立①②③④式得a＝eq\f(2BEl,mR). ⑤(3)設(shè)列車減速時，cd進入磁場后經(jīng)Δt時間ab恰好進入磁場，此過程中穿過兩金屬棒與導(dǎo)軌所圍回路的磁通量的變化量為ΔΦ，平均感應(yīng)電動勢為E1，由法拉第電磁感應(yīng)定律有E1＝eq\f(ΔΦ,Δt) ⑥其中ΔΦ＝Bl2 ⑦設(shè)回路中平均電流為I′，由閉合電路歐姆定律有I′＝eq\f(E1,2R) ⑧設(shè)cd受到的平均安培力為F′，有F′＝I′lB ⑨以向右為正方向，設(shè)Δt時間內(nèi)cd受安培力沖量為I沖，有I沖＝－F′Δt eq\o(○,\s\up1(10))同理可知，回路出磁場時ab受安培力沖量仍為上述值，設(shè)回路進出一塊有界磁場區(qū)域安培力沖量為I0，有I0＝2I沖 ?設(shè)列車停下來受到的總沖量為I總，由動量定理有I總＝0－mv0 ?聯(lián)立⑥⑦⑧⑨eq\o(○,\s\up1(10))??式得eq\f(I總,I0)＝eq\f(mv0R,B2l3).討論：若eq\f(I總,I0)恰為整數(shù)，設(shè)其為n，則需設(shè)置n塊有界磁場；若eq\f(I總,I0)不是整數(shù)，設(shè)eq\f(I總,I0)的整數(shù)部分為N，則需設(shè)置N＋1塊有界磁場．答案：(1)M接電源正極理由見解析(2)eq\f(2BEl,mR)(3)見解析2.(多選)如圖所示，矩形線框置于豎直向下的磁場中，通過導(dǎo)線與靈敏電流表相連，線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，圖中線框處于豎直面內(nèi)，下述說法正確的是()A．因為線框中產(chǎn)生的是交變電流，所以電流表示數(shù)始終為零B．線框通過圖中位置瞬間，穿過線框的磁通量最大C．線框通過圖中位置瞬間，通過電流表的電流瞬時值最大D．若使線框轉(zhuǎn)動的角速度增大一倍，那么通過電流表電流的峰值也增大一倍解析：選CD線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，在中性面即線框與磁感線垂直時，磁通量最大，感應(yīng)電動勢最小，而在題中圖示位置線框與磁感線平行時，磁通量最小，感應(yīng)電動勢最大，A、B錯誤，C正確；由交變電流的峰值表達式Im＝eq\f(nBSω,R＋r)可知，角速度增大一倍后，電流的峰值增大一倍，D正確．3.矩形線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值為50V，那么該線圈由圖所示位置轉(zhuǎn)過30°，線圈中的感應(yīng)電動