高三物理專題復習電磁感應交流電教案及習題

【學習目標】1.熟練掌握感應電流方向的判斷2.熟練應用感應電動勢的分析計算來解決實際電路問題3.能夠將本部分知識和動力學以及能量問題相結合4.了解日光燈原理、自感現(xiàn)象5.能夠掌握交變電流的產(chǎn)生、描述以及四值問題【重點】1.電磁感應和動力學、能量的結合（綜合問題）2.電磁感應圖像的問題3.交變電流的最大值、瞬時值、有效值、平均值的理解【難點】電磁感應和動力學、能量的結合（綜合問題）典型例題：例1.如圖所示，閉合金屬導線框水平放置在豎直向上的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應強度增加時，則()

A．線框中的感應電流一定增大

B．線框中的感應電流可能減小

C．線框中的感應電流方向從上向下看一定沿順時針方向D．線框中的感應電流方向從上向下看可能沿逆時針方向例2a.水平面上有一固定的U形金屬架，框架上置一金屬桿ab，如圖所示(紙面即水平面)。在垂直紙面方向有一勻強磁場，則（）aA.若磁場方向垂直于紙面向外并增加時，桿ab將向右運動。B.若磁場方向垂直于紙面向外并減小時，桿ab將向右運動。C.若磁場方向垂直于紙面向里并增加時，桿ab將向右運動。D.若磁場方向垂直于紙面向里并減小時，桿ab將向右運動。例3.如圖所示，abcd是水平放置的矩形閉合金屬框，是金屬導體，可以沿著框邊ad、bc無摩擦地平移滑動，整個框放在豎直向下的勻強磁場中。設磁感強度為B。長為L（m），電阻為R（Ω），ab、cd的電阻都為2R（Ω），ad、bc的電阻不計。當向右以速度為v（m/s）勻速滑動時，求：金屬棒產(chǎn)生的感生電動勢金屬棒兩端的電壓U作用在金屬棒上的外力F的大小和方向。例4.如圖所示，固定在水平桌面上的金屬框架cdef，處于豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擦地滑動。此時adeb構成一個邊長為L的正方形，棒的電阻為r，其余部分電阻不計。開始時磁感強度為B。求：若從t＝0時刻起，磁感強度均勻增加，每秒的增加量為K，同時棒保持靜止，求棒中的感應電流，在圖上標出感應電流的方向。在上述①情況中，始終保持棒靜止，當t＝t1s末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大？若從t＝0時刻起，磁感強度逐漸減小，當棒以恒定速度V向右勻速移動時，可使棒中不產(chǎn)生感應電流，則磁感強度應怎樣隨時間變化（寫出B與t的關系式）例5.如圖所示電路中，A、B是兩個完全相同的燈泡，L是一個理想電感線圈，當S閉合與斷開時，A、B的亮度情況是（）A.S閉合時，A立即亮，然后逐漸熄滅B.S閉合時，B立即亮，然后逐漸熄滅C.S閉合足夠長時間后，B發(fā)光，而A不發(fā)光D.S突然斷開時，A、B兩燈都要過一段時間才熄滅例6.如圖甲中的a是一個邊長為為L的正方向導線框，其電阻為R.線框以恒定速度v沿x軸運動，并穿過圖中所示的勻強磁場區(qū)域b.如果以x軸的正方向作為力的正方向.線框在圖示位置的時刻作為時間的零點，則磁場對線框的作用力F隨時間變化的圖線應為圖乙中的哪個圖？例7.如圖所示，AB、CD是兩根足夠長的固定平行金屬導軌，兩導軌間的距離為L=2m，導軌平面與水平面間的夾角為θ=300。在整個導軌平面內都有垂直于導軌平面斜向上方的勻強磁場，磁感強度為B=0.5T，在導軌的AC端連接一個阻值為R=1Ω的電阻，一根垂直于導軌放置的質量為m=0.1㎏的金屬棒ab，從靜止開始沿導軌下滑，當金屬棒下滑豎直高度為h=3m時，恰好達最大速度。已知ab與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ=，導軌與金屬棒的電阻都不計。求：1）此過程中金屬棒達到的最大速度和產(chǎn)生的電能2)此過程中通過導體橫截面的電量。（要求畫出ab棒的受力圖。g=10m/s2）例8一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內的固定軸轉動，線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化如圖14-13所示，下面說法不正確的是（）A.t1時刻通過線圈的磁通量為零B.t1時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C.t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D.每當電動勢e變換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大例9.如圖所示，理想變壓器副線圈通過輸電線接兩個相同的燈泡L1和L2，輸電開關K斷開，當K接通時，以下說法正確的是（）A．副線圈兩端的輸出電壓減小B．通過燈泡L1的電流減小C．原線圈中的電流增大D．變壓器的輸入功率增大例10.如圖所示，邊長為L的正方形線圈abcd的匝數(shù)為n，線圈電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線OO′恰好位于勻強磁場的邊界上，磁感應強度為B，現(xiàn)在線圈以OO′為軸，以角速度ω勻速轉動，求：eq\o\ac(○,1)閉合電路中電流瞬時值的表達式eq\o\ac(○,2)線圈從圖示位置轉過90°的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量eq\o\ac(○,3)通過R的電荷量eq\o\ac(○,4)電阻R上的最大電壓例11.發(fā)電機的端電壓220V，輸出電功率為44kW，輸電導線的電阻為0.2Ω，如果用初、次級匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線路后，再用初、次級匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶.（1）畫出全過程的線路圖.（2）求用戶得到的電壓和功率.（3）若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的功率和電壓.

電磁感應、交流電例證題參考答案BC例2.BD例5.ACD例6.B例8.A例9.BCD例10.解eq\o\ac(○,1)線圈轉動時，總有一條邊切割磁感線，且ac邊和bd邊轉動的線速度大小相等，當線框平行于磁場時，產(chǎn)生的感應電動勢最大，為：由閉合電路歐姆定律可知，當以圖示為計時起點時，流過R的電流表達式為：例11.解：該題是輸電線路的分析和計算問題，結合電路結構和輸電過程中的電壓關系和電流關系可解此題.（1）線路圖如圖14-18所示：（2）升壓變壓器次級的輸出電壓V升壓變壓器次級輸出電流升壓變壓器初級輸入電流，由得A=200A所以A=20A輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為VkW加到降壓變壓器初級上的輸入電流和電壓AV1.如圖所示，兩個閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內，線圈B中通以如圖乙所示的交變電流，設t=0時電流沿逆時針方向，（圖中箭頭所示）。對于線圈A，在t1~t2時間內，下列說法中正確的是（）A.有順時針方向的電流，且有擴張的趨勢B.有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢C.有逆時針方向的電流，且有擴張的趨勢D.有逆時針方向的電流，且有收縮的趨勢2.穿過一個單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘均勻地減少了2Wb，則 A．線圈中感應電動勢每秒增加2VB．線圈中感應電動勢每秒減少2V C．線圈中無感應電動勢D．線圈中感應電動勢大小不變3.在豎直向下的勻強磁場中，將一水平放置的金屬棒AB，以初速度v水平拋出。空氣阻力不計，如圖5所示，運動過程中棒保持水平，那么下列說法中正確的是（）（A）AB棒兩端的電勢UA<UB（B）AB棒中的感應電動勢越來越大（C）AB棒中的感應電動勢越來越?。―）AB棒中的感應電動勢保持不變4.如圖所示，一閉合的小金屬環(huán)用一根絕緣細桿掛在固定點O處，使金屬圓環(huán)在豎直線OO′的兩側來回擺動的過程中穿過水平方向的勻強磁場區(qū)域，磁感線的方向和水平面垂直。若懸點摩擦和空氣阻力均不計，則ADA．金屬環(huán)進入和離開磁場區(qū)域都有感應電流，而且感應電流的方向相反B．金屬環(huán)進入磁場區(qū)域后越靠近OO′線時速度越大，而且產(chǎn)生的感應電流越大C．金屬環(huán)開始擺動后，擺角會越來越小，擺角小到某一值后不再減小D．金屬環(huán)在擺動過程中，機械能將完全轉化為環(huán)中的電能5.如題圖3所示，先后兩次將一個矩形線圈由勻強磁場中拉出，兩次拉動的速度相同。第一次線圈長邊與磁場邊界平行，將線圈全部拉出磁場區(qū)，拉力做功W1，第二次線圈短邊與磁場邊界平行，將線圈全部拉出磁場區(qū)，拉力做功W2，則：A．W1>W2B．W1=W2C．W1<W2D．條件不足，無法比較6.如圖所示，上下不等寬的平行金屬導軌的EF和GH兩部分導軌間的距離為2L，IJ和MN兩部分導軌間的距離為L，導軌豎直放置，整個裝置處于水平向里的勻強磁場中，金屬桿ab和cd的質量均為m，都可在導軌上無摩擦地滑動，且與導軌接觸良好，現(xiàn)對金屬桿ab施加一個豎直向上的作用力F，使其勻速向上運動，此時cd處于靜止狀態(tài)，則F的大小為（） A．2mg B．3mg C．4mgD．mg7.如圖所示，金屬棒MN，在豎直放置的兩根平行導軌上無摩擦地下滑，導軌間串聯(lián)一個電阻，磁感強度垂直于導軌平面，金屬棒和導軌的電阻不計，設MN下落過程中，電阻R上消耗的量大功率為P，要使R消耗的電功率增大到4P，可采取的方法是：(A)使MN的質量增大到原來的2倍；(B)使磁感強度B增大到原來的2倍；(C)使MN和導軌間距同時增大到原來的2倍；(D)使電阻R的阻值減到原來的一半.8.如圖22所示，在勻強磁場中固定放置一根串接一電阻R的直角形金屬導軌aoB（在紙面內），磁場方向垂直紙面朝里，另有兩根金屬導軌c、d分別平行于oa、oB放置.保持導軌之間接觸良好，金屬導軌的電阻不計.現(xiàn)經(jīng)歷以下四個過程：①以速率V移動d，使它與oB的距離增大一倍；②再以速率V移動c，使它與oa的距離減小一半；③然后，再以速率2V移動c，使它回到原處；④最后以速率2V移動d，使它也回到原處.設上述四個過程中通過電阻R的電量的大小依次為Q1、Q2、Q3和Q4，則()A.Q1＝Q2＝Q3＝Q4B.Q1＝Q2＝2Q3＝2Q4C.2Q1＝2Q2＝Q3＝Q4D.Q1≠Q(mào)2＝Q3≠Q(mào)49.如題圖7所示，A、B是兩盞完全相同的白熾燈，L是電阻不計的電感線圈，如果斷開開關S1，接通S2，A、B兩燈都能同樣發(fā)光。最初S1是接通的，S2是斷開的。那么，可能出現(xiàn)的情況是：剛一接通S2，A燈就立即亮，而B燈則遲延一段時間才亮；剛接通S2時，線圈L中的電流為零；接通S2以后，A燈變亮，B燈由亮變暗；斷開S2時，A燈立即熄滅，B燈先亮一下然后熄滅。A．②③B．①③④C．①②④D．②③④10.如圖為一交流電的圖線，下列說法正確的是A．交流電的頻率f=50HzB．交流電的最大值Im=15AC．交流電的有效值I=AD．交流電的有效值I=5A11如圖所示電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開關.P是滑動變阻器R的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1、I2分別為原線圈和副線圈中的電流.下列說法正確的是（）A．保持P的位置及U1不變，S由B切換到a，則R上消耗的功率減小B．保持P的位置及U1不變，S由a切換到B，則I2減小C．保持P的位置及U1不變，S由B切換到a，則I1增大D．保持U1不變，S接在B端，將P向上滑動，則I1減小12.如圖所示，半徑為a的圓形區(qū)域內有均勻磁場，磁感強度為B＝0.2T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R＝2Ω，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計，求：（1）若棒以v0＝5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑OO/的瞬時（如圖示）MN中的電動勢和流過燈L1的電流。（2）撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O′以OO′為軸向上翻轉90o，若此時磁場隨時間均勻變化，其變化率為T/s，求L1的功率。13.學校有一臺應急備用發(fā)電機，內阻為r=1Ω，升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻為R=4Ω，全校22個教室，每個教室用“220V、40W”的燈6盞，要求所有燈都正常發(fā)光，則：⑴發(fā)電機的輸出功率多大？⑵發(fā)電機的電動勢多大？⑶輸電線上損耗的電功率多大？14.內阻為5Ω，在磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中繞OO′軸以50rad/s的角速度勻速轉動，線圈和外部20Ω的電阻R相接。求：（1）從圖示位置開始計時，電動勢的瞬時值表達式（2）S斷開時，電壓表示數(shù)；（3）電鍵S合上時，電壓表和電流表示數(shù)；（4）若使R能正常工作，R的額定電壓應該是多少？（5）通過電阻R的電流最大值是多少？電阻R上所消耗的電功率是多少？15.如圖28所示，平行斜導軌吻接平行水平導軌，光滑且電阻不計。水平部分有豎直向上的勻強磁場穿過，B=2.0T，導軌間距L=0.5m。導體棒CD的質量為0.1Kg，電阻為0.2Ω，靜放在水平導軌上。導體棒AB的質量為0.2Kg，電阻為0.3Ω，從高為0.45m的斜導軌上由靜止滑下。求：①AB棒剛進入磁場時的速度v0，加速度a01及這時CD棒的加速度a02。②以后AB、CD的速度加速度分別如何變化。③若AB不與CD相碰撞，導軌足夠長，則最后AB、CD作什么運動，速度分別多大。④整個過程中，在AB、CD棒上發(fā)出的熱量各為多少？16.在圖甲中，直角坐標系0xy的1、3象限內有勻強磁場，第1象限內的磁感應強度大小為2B，第3象限內的磁感應強度大小為B，磁感應強度的方向均垂直