高三物理电磁感应交变电流综合测试题

第Ⅰ卷（选择题，共40分）

一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分．在每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4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）

1．如图所示，为早期制作的发电机及电动机的示意图，A盘和B盘分别是两个可绕固定转轴转动的铜盘，用导线将A盘的中心和B盘的边缘连接起来，用另一根导线将B盘的中心和A盘的边缘连接起来．当A盘在外力作用下转动起来时，B盘也会转动．则下列说法中正确的是（　　）

A．不断转动A盘就可以获得持续的电流，其原因是整个铜盘可看　　　　  成沿径向排列的无数根铜条，它们切割磁感线，产生感应电动势

B．当A盘转动时，B盘也能转动的原因是电流在磁场中受到力的作用，　此力对转轴有力矩

　　　 C．当A盘顺时针转动时，B盘逆时针转动

　　　 D．当A盘顺时针转动时，B盘也顺时针转动

2．阻值为10Ω的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上．以下说法中正确的是　　　（　　）

A．电压的有效值为10V

　　　 B．通过电阻的电流有效值为A

　　　 C．电阻消耗电功率为5W

　　　 D．电阻每秒种产生的热量为10J

3．水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时ab棒以水平初速度v₀向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程　　　　　　　　　 （　　）

　　　 A．安培力对ab棒所做的功相等 　　　　　　

　　　 B．电流所做的功相等

　　　 C．产生的总热量相等　　　　　　

　　　 D．ab棒的动量改变量相等

4．一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则　　　　　　　　　　　　　　　 (　　 )　　　　　　　　　　　　　　　　 

A．E＝πfl²B，且a点电势低于b点电势　　

 B．E＝2πfl²B，且a点电势低于b点电势

C．E＝πfl²B，且a点电势高于b点电势　　

D．E＝2πfl²B，且a点电势高于b点电势

5．如图所示，MN是一根固定的通电直导线，电流方向由N到M，今将一金属框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘．当导线中的电流突然增大时，线框整体受力情况为　　　　　　　　　　　　　　　　　 （　　）

　　　 A．受力沿x轴正向　　 　　　　　　　　　　　　

　　　 B．受力沿x轴负向

　　　 C．受力沿y轴正向　　 　　　　　　　　　　　　

　　　 D．受力沿y轴负向

6．如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行轨道上，平行放置两根质量和电阻都相同的滑杆ab和cd，组成矩形闭合回路．轨道电阻不计，匀强磁场B垂直穿过整个轨道平面．开始时ab和cd均处于静止状态，现用一个平行轨道的恒力F向右拉ab杆，则下列说法正确的是　　（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

　　　 A．cd杆向左运动

　　　 B．cd杆向右运动

　　　 C．ab与cd杆均先做变加速运动，后做匀速运动

　　　 D．ab与cd杆均先做变加速运动，后做匀加速运动

7．如图所示的两个电路，灯泡L₂、L₃的功率均为P，且L₁、L₂、L₃为相同的灯泡，匝数比为，则图（a）中L₁的功率和　 图（b）中L₁的功率分别为（　　）

　　　 A．P、P　　　　　　　 B．9P、　　

　　　 C．、9P　 　　　 D．、9P

8．如图所示，一根长导线弯成“n”形，通以电流I，正中间用不计长度的一段绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是（　　）

A．金属环C中无感应电流产生　　

　　　 B．金属环C中有沿逆时针方向的感应电流

　　　 C．悬挂金属环C的竖直线拉力变大　

　　　 D．金属环C仍能保持静止状态

9．振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永久磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大．这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化．下列说法正确的是（　　）　　　 　　　　　　　　 A．当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高

　　　 B．当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高

　　　 C．膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高

　　　 D．膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高

10．在图中的（a）、(b)、(c)中除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，（a）图中的电容器C原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计．图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长，今给导体棒ab一个向右的初速度v₀，导体棒的最终运动状态是　　　　　　　　　　　　　　　　　（　　）

A．三种情况下，导体棒ab最终都　 是匀速运动

B．图（a）、(c)中ab棒最终将以不同的速度做匀速运动；图（b）中ab棒最终静止

　　　 C．图（a）、（c）中，ab棒最终将以相同的速度做匀速运动

　　　 D．三种情况下，导体棒ab最终均静止

第Ⅱ卷（非选择题，共110分）

二、本题共2小题，共10分，把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答．

11．（4分）有一个称为“千人震”的趣味物理小实验，实验是用一节电动势为1.5V的新干电池，几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位做这个实验的同学手拉手成一串，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线将它们和首、尾两位同学两个空着的手相连，如图所示，在通或断时就会使连成一串的同学都有触电感觉，该实验原理是___　　　________；人有触电感觉时开关是通，还是断的瞬间______　 ___，因为________　　　　  　　　 ___　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  __．

12．（6分）为了测定和描绘“220V　 40W”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电．调压变压器上一一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220v交流电源的火线与零线之间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0～250V之间连续变化，如图所示，画出的是调压变压器的电路图符号．实验室备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、电键、导线等实验器材．

　 （1）在图中完成实验电路图．

　 （2）说明按的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，

电压较高段与电压较低段相比较，哪段误差更大？为什么？

__________　　　　　　　　　　　　　  _______．

三、本题共4小题，共50分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．

13．（10分）如图甲所示的电路中，D为二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大），，，当在AB间加上如图乙所示的交流电压时，求：

　 （1）在0～1×10^－2s时间内通过R₁的电流；

　 （2）1s内电阻R₃所消耗的电能．

14．（12分）如图所示，和为两平行的光滑轨道，其中和部分为处于水平面内的导轨，与a^/b的间距为与间距的2倍，、部分为圆弧形导轨，水平导轨部分处于竖直向上的匀强磁场中，圆弧形导轨部分处于匀强磁场外。在靠近aa＇和cc＇处分别放着两根金属棒MN、PQ，质量分别为和m。为使棒PQ沿导轨运动，且通过半圆轨道的最高点ee＇，在初始位置必须至少给棒MN以多大的冲量？设两段水平面导轨均足够长，PQ出磁场时MN仍在宽导轨道上运动。

15．（12分）如图甲所示是一种自行车上照明用的车头灯，图乙是这种车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮．电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电．已知自行车车轮半径cm，摩擦小轮半径cm，线圈有n=800匝，线圈横截面积S=20cm²，总电阻R₁=40Ω,旋转磁极的磁感应强度B=0.010T，车头灯电阻R₂=10Ω.当车轮转动的角速度=8rad/s时，求：

　 （1）发电机磁极转动的角速度；

　 （2）车头灯中电流的有效值．

16．（14分）如图所示，平行金属导轨竖直放置，仅在虚线MN下面的空间存在着磁感应强度随高度变化的磁场（在同一水平线上各处磁感应强度相同），磁场方向垂直纸面向里导轨上端跨接一定值电阻R，质量为m的金属棒两端各套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动，导轨和金属棒的电阻不计，将导轨从O处由静止释放，进入磁场后正好做匀减速运动，刚进入磁场时速度为v，到达P处时速度为v/2，O点和P点到MN的距离相等，求：

　 （1）求金属棒在磁场中所受安培力F₁的大小；

　 （2）若已知磁场上边缘（紧靠MN）的磁感应强度为B₀，求P处

磁感应强度B_P；

　 （3）在金属棒运动到P处的过程中，电阻上共产生多少热量？

参考答案

1． ABC  2．BC　3．CD　4．A　5．A　6． BD 7． B　8． BCD　9． BC（当铁块靠近磁铁时，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b端电势比a端电势高，选项B正确；膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，所以选项C正确．）　10． B　 

11．镇流器的自感现象；（1分）断开瞬间；（1分）只有在电路刚断开时才能产生很高的自感电动势使人产生触电的感觉． （2分）

12．（1）如图．（注意：电流表外接或内接均可）（2分）

　 （2）如果电流外接，电压较高段误差较大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造成的误差就越大；如果内接，电压较低段，误差较大，因为电压越低，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差就越大． （4分）

13．解析：（1）在0～1×10^－2s时间内D处于导通状态，

则电路总电阻为

通过R₃的电流　 代入数据解得，I=1A

则通过R₁的电流A

　 （2）在1×10^－2s～2×10^－2s时间内D处于截止状态，

则通过R₃的电流　代入数据得，A

t=1s内R₃消耗的电能　代入数据解得，E=4．92J． （2分）

14．若棒PQ刚能通过半圆形轨道的最高点ee＇，则由， .

棒PQ在半圆形轨道上运动时机械能守恒，设其在dd＇的速度为，

由　可得：

两棒在直轨上运动的开始阶段，由于回路中存在感应电流，受安培力作用，棒MN速度减小，棒PQ速度增大。当棒MN的速度和棒PQ的速度达到时，回路中磁通量不再变化而无感应电流，两者便做匀速运动，因而。

在有感应电流存在时的每一瞬时，由及MN为PQ长度的2倍可知，棒MN和PQ所受安培力F₁和有关系。

从而，在回路中存在感应电流的时间t内，有　。

设棒MN的初速度为，在时间t内分别对两棒应用动量定理，有：

，　　

将以上两式相除，考虑到，并将、的表达式代入，可得

从而至少应给棒MN的冲量：

15．解析：（1）磁极与摩擦小轮之间转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对运动，因此有，　　rad/s

　 （2）摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为

代入数据得，=4.48V

感应电动势的有效值V

通过灯炮的电流有效值=64mA．

16．解析：（1）从O→MN过程中棒做自由落体，

从MN→P的过程中做匀减速运动，故F₁大小不变，

又

所以

　 （3）棒从MN→P过程中产生热量．