高三物理专题复习电磁感应交流电教案及习题

【学习目标】1.熟练掌握感应电流方向的判断2.熟练应用感应电动势的分析计算来解决实际电路问题3.能够将本部分知识和动力学以及能量问题相结合4.了解日光灯原理、自感现象5.能够掌握交变电流的产生、描述以及四值问题【重点】1.电磁感应和动力学、能量的结合（综合问题）2.电磁感应图像的问题3.交变电流的最大值、瞬时值、有效值、平均值的理解【难点】电磁感应和动力学、能量的结合（综合问题）典型例题：例1.如图所示，闭合金属导线框水平放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度增加时，则()

A．线框中的感应电流一定增大

B．线框中的感应电流可能减小

C．线框中的感应电流方向从上向下看一定沿顺时针方向D．线框中的感应电流方向从上向下看可能沿逆时针方向例2a.水平面上有一固定的U形金属架，框架上置一金属杆ab，如图所示(纸面即水平面)。在垂直纸面方向有一匀强磁场，则（）aA.若磁场方向垂直于纸面向外并增加时，杆ab将向右运动。B.若磁场方向垂直于纸面向外并减小时，杆ab将向右运动。C.若磁场方向垂直于纸面向里并增加时，杆ab将向右运动。D.若磁场方向垂直于纸面向里并减小时，杆ab将向右运动。例3.如图所示，abcd是水平放置的矩形闭合金属框，是金属导体，可以沿着框边ad、bc无摩擦地平移滑动，整个框放在竖直向下的匀强磁场中。设磁感强度为B。长为L（m），电阻为R（Ω），ab、cd的电阻都为2R（Ω），ad、bc的电阻不计。当向右以速度为v（m/s）匀速滑动时，求：金属棒产生的感生电动势金属棒两端的电压U作用在金属棒上的外力F的大小和方向。例4.如图所示，固定在水平桌面上的金属框架cdef，处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦地滑动。此时adeb构成一个边长为L的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计。开始时磁感强度为B。求：若从t＝0时刻起，磁感强度均匀增加，每秒的增加量为K，同时棒保持静止，求棒中的感应电流，在图上标出感应电流的方向。在上述①情况中，始终保持棒静止，当t＝t1s末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？若从t＝0时刻起，磁感强度逐渐减小，当棒以恒定速度V向右匀速移动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感强度应怎样随时间变化（写出B与t的关系式）例5.如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈，当S闭合与断开时，A、B的亮度情况是（）A.S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭B.S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭C.S闭合足够长时间后，B发光，而A不发光D.S突然断开时，A、B两灯都要过一段时间才熄灭例6.如图甲中的a是一个边长为为L的正方向导线框，其电阻为R.线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域b.如果以x轴的正方向作为力的正方向.线框在图示位置的时刻作为时间的零点，则磁场对线框的作用力F随时间变化的图线应为图乙中的哪个图？例7.如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L=2m，导轨平面与水平面间的夹角为θ=300。在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感强度为B=0.5T，在导轨的AC端连接一个阻值为R=1Ω的电阻，一根垂直于导轨放置的质量为m=0.1㎏的金属棒ab，从静止开始沿导轨下滑，当金属棒下滑竖直高度为h=3m时，恰好达最大速度。已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ=，导轨与金属棒的电阻都不计。求：1）此过程中金属棒达到的最大速度和产生的电能2)此过程中通过导体横截面的电量。（要求画出ab棒的受力图。g=10m/s2）例8一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图14-13所示，下面说法不正确的是（）A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t1时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当电动势e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大例9.如图所示，理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电开关K断开，当K接通时，以下说法正确的是（）A．副线圈两端的输出电压减小B．通过灯泡L1的电流减小C．原线圈中的电流增大D．变压器的输入功率增大例10.如图所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，现在线圈以OO′为轴，以角速度ω匀速转动，求：eq\o\ac(○,1)闭合电路中电流瞬时值的表达式eq\o\ac(○,2)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量eq\o\ac(○,3)通过R的电荷量eq\o\ac(○,4)电阻R上的最大电压例11.发电机的端电压220V，输出电功率为44kW，输电导线的电阻为0.2Ω，如果用初、次级匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户.（1）画出全过程的线路图.（2）求用户得到的电压和功率.（3）若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压.

电磁感应、交流电例证题参考答案BC例2.BD例5.ACD例6.B例8.A例9.BCD例10.解eq\o\ac(○,1)线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ac边和bd边转动的线速度大小相等，当线框平行于磁场时，产生的感应电动势最大，为：由闭合电路欧姆定律可知，当以图示为计时起点时，流过R的电流表达式为：例11.解：该题是输电线路的分析和计算问题，结合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系可解此题.（1）线路图如图14-18所示：（2）升压变压器次级的输出电压V升压变压器次级输出电流升压变压器初级输入电流，由得A=200A所以A=20A输电线路上的电压损失和功率损失分别为VkW加到降压变压器初级上的输入电流和电压AV1.如图所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈B中通以如图乙所示的交变电流，设t=0时电流沿逆时针方向，（图中箭头所示）。对于线圈A，在t1~t2时间内，下列说法中正确的是（）A.有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势B.有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势C.有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势D.有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势2.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少了2Wb，则 A．线圈中感应电动势每秒增加2VB．线圈中感应电动势每秒减少2V C．线圈中无感应电动势D．线圈中感应电动势大小不变3.在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒AB，以初速度v水平抛出。空气阻力不计，如图5所示，运动过程中棒保持水平，那么下列说法中正确的是（）（A）AB棒两端的电势UA<UB（B）AB棒中的感应电动势越来越大（C）AB棒中的感应电动势越来越小（D）AB棒中的感应电动势保持不变4.如图所示，一闭合的小金属环用一根绝缘细杆挂在固定点O处，使金属圆环在竖直线OO′的两侧来回摆动的过程中穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线的方向和水平面垂直。若悬点摩擦和空气阻力均不计，则ADA．金属环进入和离开磁场区域都有感应电流，而且感应电流的方向相反B．金属环进入磁场区域后越靠近OO′线时速度越大，而且产生的感应电流越大C．金属环开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后不再减小D．金属环在摆动过程中，机械能将完全转化为环中的电能5.如题图3所示，先后两次将一个矩形线圈由匀强磁场中拉出，两次拉动的速度相同。第一次线圈长边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区，拉力做功W1，第二次线圈短边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区，拉力做功W2，则：A．W1>W2B．W1=W2C．W1<W2D．条件不足，无法比较6.如图所示，上下不等宽的平行金属导轨的EF和GH两部分导轨间的距离为2L，IJ和MN两部分导轨间的距离为L，导轨竖直放置，整个装置处于水平向里的匀强磁场中，金属杆ab和cd的质量均为m，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆ab施加一个竖直向上的作用力F，使其匀速向上运动，此时cd处于静止状态，则F的大小为（） A．2mg B．3mg C．4mgD．mg7.如图所示，金属棒MN，在竖直放置的两根平行导轨上无摩擦地下滑，导轨间串联一个电阻，磁感强度垂直于导轨平面，金属棒和导轨的电阻不计，设MN下落过程中，电阻R上消耗的量大功率为P，要使R消耗的电功率增大到4P，可采取的方法是：(A)使MN的质量增大到原来的2倍；(B)使磁感强度B增大到原来的2倍；(C)使MN和导轨间距同时增大到原来的2倍；(D)使电阻R的阻值减到原来的一半.8.如图22所示，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aoB（在纸面内），磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、oB放置.保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计.现经历以下四个过程：①以速率V移动d，使它与oB的距离增大一倍；②再以速率V移动c，使它与oa的距离减小一半；③然后，再以速率2V移动c，使它回到原处；④最后以速率2V移动d，使它也回到原处.设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，则()A.Q1＝Q2＝Q3＝Q4B.Q1＝Q2＝2Q3＝2Q4C.2Q1＝2Q2＝Q3＝Q4D.Q1≠Q2＝Q3≠Q49.如题图7所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是电阻不计的电感线圈，如果断开开关S1，接通S2，A、B两灯都能同样发光。最初S1是接通的，S2是断开的。那么，可能出现的情况是：刚一接通S2，A灯就立即亮，而B灯则迟延一段时间才亮；刚接通S2时，线圈L中的电流为零；接通S2以后，A灯变亮，B灯由亮变暗；断开S2时，A灯立即熄灭，B灯先亮一下然后熄灭。A．②③B．①③④C．①②④D．②③④10.如图为一交流电的图线，下列说法正确的是A．交流电的频率f=50HzB．交流电的最大值Im=15AC．交流电的有效值I=AD．交流电的有效值I=5A11如图所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关.P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流.下列说法正确的是（）A．保持P的位置及U1不变，S由B切换到a，则R上消耗的功率减小B．保持P的位置及U1不变，S由a切换到B，则I2减小C．保持P的位置及U1不变，S由B切换到a，则I1增大D．保持U1不变，S接在B端，将P向上滑动，则I1减小12.如图所示，半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R＝2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计，求：（1）若棒以v0＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO/的瞬时（如图示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO´为轴向上翻转90º，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为T/s，求L1的功率。13.学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R=4Ω，全校22个教室，每个教室用“220V、40W”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：⑴发电机的输出功率多大？⑵发电机的电动势多大？⑶输电线上损耗的电功率多大？14.内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相接。求：（1）从图示位置开始计时，电动势的瞬时值表达式（2）S断开时，电压表示数；（3）电键S合上时，电压表和电流表示数；（4）若使R能正常工作，R的额定电压应该是多少？（5）通过电阻R的电流最大值是多少？电阻R上所消耗的电功率是多少？15.如图28所示，平行斜导轨吻接平行水平导轨，光滑且电阻不计。水平部分有竖直向上的匀强磁场穿过，B=2.0T，导轨间距L=0.5m。导体棒CD的质量为0.1Kg，电阻为0.2Ω，静放在水平导轨上。导体棒AB的质量为0.2Kg，电阻为0.3Ω，从高为0.45m的斜导轨上由静止滑下。求：①AB棒刚进入磁场时的速度v0，加速度a01及这时CD棒的加速度a02。②以后AB、CD的速度加速度分别如何变化。③若AB不与CD相碰撞，导轨足够长，则最后AB、CD作什么运动，速度分别多大。④整个过程中，在AB、CD棒上发出的热量各为多少？16.在图甲中，直角坐标系0xy的1、3象限内有匀强磁场，第1象限内的磁感应强度大小为2B，第3象限内的磁感应强度大小为B，磁感应强度的方向均垂直