沪科版（2020）选修第二册第七章 电磁感应定律的应用第二节 交变电流课时练习

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广东省梅州市高考物理2021-2022模拟题知识点分类汇编-05电磁感应、交变电流 一、单选题1．（2022·广东梅州·统考模拟预测）光滑的足够长平行金属导轨宽度L=1m，导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨下端电阻R=1.8Ω，导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。电阻为r=0.2Ω，质量为m=0.1kg的金属棒ab从上端由静止开始下滑，下滑距离为d=9m时速度达到最大（sin37°=0.6，g=10m/s2），从释放到运动到最大速度的过程中，下列说法正确的是（　　）A．金属棒的最大速度为4.8m/s B．通过电阻R的电荷量为2.25CC．系统产生的热量为4.248J D．所用的时间为2.45s2．（2022·广东梅州·统考模拟预测）下列是课本中四幅插图，关于这四幅插图下列说法正确的是（　　）A．甲图中，赛车的质量不是很大，却安装着强劲的发动机，可以获得很大的惯性B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属C．图丙是李辉用多用电表的欧姆挡测量变压器线圈的电阻，刘伟手握线圈裸露的两端协助测量，李辉把表笔与线圈断开的瞬间，刘伟觉得有电击说明欧姆挡内电池电动势很高D．丁图中，无论小锤用多大的力去打击弹性金属片，两球总是同时落地3．（2021·广东梅州·统考二模）如图甲所示，固定导线MN和固定矩形线框abcd共面。MN通以图乙所示的电流，电流沿NM方向，T时间后达到稳定，下列说法正确的是（　　）A．0~T时间线框感应电流方向沿adcbaB．0~T时间线框感应电流逐渐增大C．0~T时间ab边始终不受安培力的作用D．T时间后线框感应电流恒定4．（2021·广东梅州·统考一模）如图所示，一平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道宽为L，上端用一电阻R相连，该装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于轨道平面向上。质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行，达到最大高度h后保持静止。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计。关于上滑过程，下列说法正确的是（　　）A．通过电阻R的电量为B．金属杆中的电流方向由b指向aC．金属杆克服安培力做功等于D．金属杆损失的机械能等于电阻R产生的焦耳热5．（2021·广东梅州·统考二模）无线充电技术能实现能量的无线传输，如图是无线充电设备给手机充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　）A．充电的原理主要利用了自感B．充电设备与手机不接触也能充电C．充电设备与手机的充电电流一定相等D．充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机无线充电6．（2021·广东梅州·一模）如图甲所示为发电机构造示意图，线圈匀速转动，产生的电动势随时间变化规律如图乙所示。发电机线圈的内阻为10，外接电阻阻值为100，下列说法正确的是（　　）A．交变电流的频率为50HzB．t=0.01s时，穿过线圈的磁通量为零C．电流表测量的是交变电流的平均值D．电压表的示数为311V7．（2021·广东梅州·统考二模）如图所示，原线圈输入稳定交流电压，S开关处于断开状态。某时刻灯泡L1稍微暗了一些，则原因可能是（　　）A．输入电压增大 B．S开关闭合C．电阻R发生短路 D．电流表发生断路8．（2021·广东梅州·统考二模）如图，理想变压器原线圈输入电压，副线圈电路中为定值电阻，R是滑动变阻器，和是理想交流电压表，示数分别用和表示；和是理想交流电流表，示数分别用和表示。下列说法正确的是（　　）A．和表示电流的瞬时值B．和表示电压的有效值C．滑片P向下滑动过程中，变大、变大D．滑片P向下滑动过程中，不变、变小9．（2022·广东梅州·统考二模）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图正弦规律变化，则（　　）A．t=0.5s时，线圈平面平行于磁感线B．t=1s时，线圈中的感应电流最大C．t=1.5s时，线圈中的感应电动势最大D．t=2.0s时，线圈中的感应电流方向将改变10．（2022·广东梅州·统考一模）某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则（　　）A．电源输出电压的频率为B．减少副线圈b的匝数，小灯泡变暗C．小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率减小D．将线圈a改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光 二、多选题11．（2022·广东梅州·统考一模）法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。半径为L的铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，磁感应强度为B，方向如图所示，下列说法正确的是（　　）A．若从上往下看，圆盘顺时针转动，则圆盘中心电势比边缘要低B．若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C．若圆盘转动的角速度为，铜盘转动产生的感应电动势大小为D．若圆盘转动的方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化12．（2021·广东梅州·统考一模）如图所示，金属棒、光滑水平金属导轨和螺线管组成闭合回路．设导轨足够长，棒有一定阻值，导轨、导线电阻不计．给金属棒一个初速度使其在匀强磁场中沿导轨向右运动，则（    ）A．棒所受安培力的方向一定向左B．螺线管产生的磁场，端为极C．金属棒中的电流方向从流向D．棒最终将停止运动13．（2021·广东梅州·统考一模）如图所示为电能输送的示意图，升压、降压变压器均为理想变压器，输电线总电阻为R，设发电厂输出电压不变，则用户端负载增加（用电高峰期）时（　　）A．输电线上损失的电压增大B．升压变压器输出电压增大C．降压变压器输出电压增大D．电厂的输出功率增大14．（2022·广东梅州·统考模拟预测）如图甲所示，理想变压器、副线圈的匝数比55：9，原线圈与一理想电流表串联，副线圈与一理想二极管和一灯泡串联，变压器的原线圈中输入如图乙所示的交变电压，副线圈电路中额定功率为9W的灯泡恰好正常发光．则（　　）A．灯泡的额定电压为36VB．灯泡正常发光时的电阻为72ΩC．电流表的示数约为0.04AD．通过灯泡电流的频率为50Hz15．（2022·广东梅州·统考模拟预测）如图是一套模拟远距离输电装置示意图，图中变压器为理想变压器，电表为理想交流电表。升压变压器的输入端接电压恒定的交变电源，输电线的总电阻为r，降压变压器输出端接阻值相等的电阻R1、R2，当电键S闭合时，下列说法中正确的有（　　）A．电压表V1、V2示数均变大 B．电流表A示数变大C．交变电源输出功率增大 D．远距离输电的效率增大 三、解答题16．（2022·广东梅州·统考二模）我国新一代航母阻拦系统采用电磁阻拦技术，基本原理如图所示，飞机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒ab，金属棒、导轨和定值电阻R形成一闭合回路，飞机与金属棒瞬间获得共同速度v0=180km/h，在磁场中共同减速滑行至停下，已知飞机质量M=2.7×104kg，金属棒ab质量m=3×103kg、电阻r=4Ω，导轨间L=50m，定值电阻R=6Ω，匀强磁场磁感应强度B=5T，除安培力外飞机克服其它阻力做的功为1.5×106J，为研究问题的方便，导轨电阻不计，阻拦索的质量和形变不计。求：(1)飞机着舰瞬间金属棒ab中感应电流I的大小和方向；(2)金属棒ab中产生的焦耳热Q。17．（2022·广东梅州·统考模拟预测）如图甲所示光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线，线的一端系一质量为M=3kg的重物，另一端系一质量为m=1kg、电阻为r=0.1Ω的金属杆．在竖直平面内有间距为L=2.0m的足够长的平行金属导轨PQ、EF，在QF之间连接有阻值为R=0.9Ω的电阻，其余电阻不计．磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场与导轨平面垂直，开始时金属杆置于导轨下端QF处，将重物由静止释放，重物的速度与下降的高度v-h图像如图乙所示．运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，（忽略所有摩擦，重力加速度g=10m/s2），求：   （1）电阻R中的感应电流方向；（2）重物匀速下降的速度v；（3）重物从释放到刚开始匀速的过程中，电阻R中产生的焦耳热QR．18．（2021·广东梅州·统考二模）如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L=1 m，上端接有电阻R=3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图像如图乙所示。(取g=10 m/s2)求：(1)磁感应强度B的大小；(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中，电阻R产生的热量。
参考答案：1．D【详解】A．当金属棒最大速度时受力平衡，根据平衡条件有BILcos��=mgsinθ解得代入数据解得vm=7.5m/s故A错误；B．根据电荷量的计算公式可得其中所以代入数据解得q=1.8C故B错误；C．从开始下滑到达到最大速度过程中，对金属棒根据动能定理可得mgdsinθ−W安=mvm2−0代入数据解得克服安培力做的功W安=2.5875J根据功能关系可得Q=W安=2.5875J故C错误；D．取沿导轨向下为正方向，根据动量定理可得mg t sinθ−BtLcosθ=mvm﹣0其中t=q=1.8C代入数据解得t=2.45s故D正确。故选D。2．D【详解】A．甲图中，赛车的惯性只与质量有关，与发动机的牵引力无关，选项A错误； B．真空冶炼炉的工作原理是电磁感应现象中的涡流，当炉外线圈通入高频交流电时，炉内金属产生大量涡流，从而冶炼金属，故B错误。C．李辉把表笔与线圈断开瞬间，刘伟觉得有电击感，这是电磁感应现象中的自感现象，故C错误。D．丁图中，A球做平抛运动，竖直方向是自由落体运动，B球同时做自由落体运动，故无论小锤用多大的力去打击弹性金属片，A、B两球总是同时落地。故D正确；故选D。3．A【详解】A．0~T时间内，导线MN中的电流向上增大，根据右手定则可知穿过线框中的磁通量垂直纸面向里也增大，从而在线框中产生感应电流。根据楞次定律，可判断得线框中感应电流方向沿adcba，故A正确；B．0~T时间内，导线MN中的电流向上增大，但电流的变化率却减小，所以穿过线框中的磁通量的变化率减小，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电流逐渐减小，故B错误；C．0~T时间内，由于ab边始终有感应电流且磁场垂直ab边不为零，故一直受到安培力的作用，故C错误；D．T时间后，由于导线MN中的电流恒定，所以产生的磁场也恒定，使得穿过线框的磁通量保持不变，磁通量的变化率为零，所以线框中感应电流为零，故D错误。故选A。4．A【详解】A．根据，，，可得通过电阻R的电量为故A正确；B．由右手定则判断金属杆中的电流方向由a指向b，故B错误；C．由于达到最大高度h后保持静止，所以轨道粗糙，由动能定理可得金属杆克服安培力做功等于故C错误；D．由能量守恒可知金属杆损失的机械能等于电阻R产生的焦耳热和金属杆与轨道摩擦产生的热量，故D错误。故选A。5．B【详解】A．充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理，所以A错误；B．充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理，所以充电设备与手机不接触也能充电，则B正确；C．充电设备与手机的充电电流不一定相等，就像变压器工作原理一样，原副线圈匝数不一样，所以C错误；D．充电设备中的线圈通恒定电流，其产生的磁场是恒定的，不能使手机产生感应电路，所以D错误；故选B。6．A【详解】A．交流电的频率为：故A正确；B．t＝0.01s时，感应电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，故B错误；C．电流表测量的是交变电流的有效值，选项C错误；D．交流电的有效值为则电流的有效值为：电压表示数为故D错误。故选A。7．B【详解】A．如果输入电压U1变大，则U2变大，根据可知L1两端电压变大，灯泡L1变亮，故A错误；B．若S闭合，则并联电阻变小，副线圈总电阻变小，副线圈电流I2变大，则根据可知L1两端电压变小，灯泡L1变暗，故B正确；C．若电阻R发生短路则UL1=U2，L1两端电压变大，灯泡L1变亮，故C错误；D．电流表发生断路，则原线圈电流为零，副线圈电流为零；等L1应熄灭，故D错误。故选B。8．B【详解】AB．在交流电中电表显示的都是有效值，故A错误B正确；CD．滑片P向下端滑动过程中，电阻减小，电压不变即U2不变，则I2变大，输出功率变大，输入功率变大，输入电压不变，所以I1变大，故CD错误。故选B。9．B【详解】A．t=0.5s时，磁通量最大，则线圈平面垂直于磁感线，选项A错误；B．t=1s时，磁通量为零，线圈平面与磁感线平行，则线圈中的感应电流最大，选项B正确；C．t=1.5s时，磁通量最大，磁通量变化率为零，则此时线圈中的感应电动势为零，选项C错误；D．t=2.0s时，磁通量为零，感应电动势最大，此时线圈中的感应电流方向不改变，选项D错误。故选B。10．B【详解】A．根据电源输出的电压的图像可读出正弦交流电的周期，则频率为A错误；B．变压器的输入电压为不变，增大原线圈匝数，根据可知，副线圈的输出电压变小，即小灯泡获得的电压变小，故灯泡的功率变小而变暗，B正确；C．在小灯泡旁边并接一个电阻，则负载总电阻变小，而副线圈的输出电压，故变压器的输出功率为变大，则电源的输出功率变大，C错误；D．将线圈改接在学生电源的直流输出端，变压器上的磁通量不变，不能利用互感产生感应电动势，则副线圈无电流，灯泡不能发光，D错误；故选B。11．BC【详解】AB．若从上往下看，圆盘顺时针转动，根据右手定则可知，电流方向由指向圆盘中心，则圆盘中心电势比边缘高，电流沿a到b的方向流过电阻，故A错误，B正确；C．若圆盘转动的角速度为，铜盘转动产生的感应电动势大小为故C正确；D．若圆盘转动的方向不变，角速度大小发生变化，则电流的大小发生变化，电流方向不发生变化，故D错误。故选BC。12．AD【详解】ab棒向右切割磁感线，导体棒中要产生感应电流，根据右手定则，感应电流由b到a，根据左手定则可知，ab棒所受安培力的方向一定向左，向右做减速运动，棒最终将停止运动；而电流从A端流入螺线管，根据安培定则可知，螺线管的A端为S极，故AD正确，BC错误，故选AD．【点睛】回路中的一部分切割磁感线时，导体棒中要产生感应电流，而电流在磁场中就一定会有安培力；根据左手定则可以判断ab棒所受安培力的方向，根据安培定则判断螺线管产生的磁场方向．13．AD【详解】A．用户端负载增加，故变压器输出功率变大，故输电线的电流增大，故输电线上损失电压将增大，故A正确；B．由可知升压变压器输出电压由升压变压器的原、副线圈的匝数和升压变压器的输入电压决定，故不变，故B错误；C．由于用户端负载增加时，升压变压器输出电压不变，输电线上损失的电压增大，因此降压变压器的输入电压降低，由由于原、副线圈匝数不变，故降压变压器输出电压降低，故C错误；D．由于用户端负载增加时，电路中电流增加，由可知，电厂的输出功率增大，故D正确。故选AD。14．BCD【详解】A．原线圈两端的电压根据得二极管具有单向导电性，设灯泡两端电压为U2＇解得A错误；B．灯泡正常发光时的电阻B正确；C．输入功率等于输出功率，所以电流表的示数C正确；D．原线圈交变电压的频率副线圈电流的频率50Hz，二极管具有单向导电性，一个周期闪光一次，通过灯泡的电流的频率50Hz，D正确。故选BCD。15．BC【详解】AB．升压变压器的输入端接电压恒定的交变电源，当电键S闭合时，降压变压器输出端的电阻减小，输出的总功率增加，因此电流增加，又因为升压变压器的输入端的电压不变，由可知电压表不变，设降压变压器原线圈的电压为。则可知降低，因此变小，A错误B正确；C．由电流表A示数变大，则升压变压器的输入端的电流变大，则交变电源输出功率增大，C正确；D．由于传输过程中电能的损失增加，远距离输电的效率减小，D错误。故选BC。16．(1)，方向b到a；(2)1.44×107J【详解】(1)飞机着舰瞬间金属棒中感应电动势感应电流解得由右手定则：感应电流方向b到a。 (2)飞机至舰至停下，由动能定理 解得由焦耳定律知总电热为 定值电阻和金属棒产生的热量之比为 解得17．（1）Q→R→F；（2）5m/s；（3）45J【详解】(1) 释放重物后，金属杆向上运动，由右手定则可知，电阻R中的感应电流方向为Q→R→F；(2) 重物匀速下降时，金属棒匀速上升，处于平衡状态，对金属棒，由平衡条件得：T=mg+F，金属棒受到的安培力： 对重物，由平衡条件得：T=Mg，联立上式可得： ，解得；(3) 设电路中产生的总焦耳热为Q，由能量守恒定律得： 根据串联电路特点，电阻R中产生的焦耳热：.18．(1)2 T；(2)0.075 J【详解】(1)由图像可知，杆自由下落0.1 s进入磁场以v=1.0 m/s做匀速运动，产生的感应电动势E=BLv杆中的感应电流杆所受的安培力F安=BIL由平衡条件得mg=F安代入数据得B=2 T(2)电阻R产生的热量Q=I2Rt=0.075 J