高中物理电磁感应交变电流单元测试题(含答案)

高中物理电磁感应、交变电流单元测试题及答案
一、选择题
1．如图所示，直导线与导线框位于同一平面，要使导线框中产生如图所示方向的感应电流，则直导线中电流方向及其变化情况是
（A）电流方向为M到N，电流不变
（B）电流方向为N到M，电流逐渐增大
（C）电流方向为M到N，电流逐渐增大
（D）电流方向为N到M，电流不变
2．如图所示，水平方向的磁场垂直于光滑曲面，闭合小金属环从高h的曲面上端无初速滑下，又沿曲面的另一侧上升，则
（A）若是匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h
（B）若是匀强磁场，环在左侧上升的高度大于h
（C）若是非匀强磁场，环在左侧上升高度等于h
（D）若是非匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h
3．如图所示，一个铜质圆环无初速地自位置A下落到位置B，所需时间(不考虑空气阻力)
h 2
（Ａ）等于
g
h2
（Ｂ）大于
g
h2
（Ｃ）小于
g
（Ｄ）无法确定
4．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，对于线圈中产生的交变电流：（A）交变电流的周期一定等于线圈转动周期
（B）线圈磁通量最大时，感应电动势达到最大值
（C）线圈每次通过中性面，感应电流达到最大值
（D）线圈每次通过中性面，感应电动势达为零
5、正弦交变电源与电阻R 、交流电压表按照下左图所示的方式连接，R ＝10Ω交流电压表的示数是10V 。

下右图是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象，则
（A ）通过R 的电流R i 随时间t 变化的规律是)(100cos 2A t i R π= （B ）通过R 的电流R i 随时间t 变化的规律是)(50cos 2A t i R π=
（C ）R 两端的电压R u 随时间t 变化的规律是)(100cos 25V t u R π= （D ）R 两端的电压R u 随时间t 变化的规律是)(50cos 25V t u R π= 6、如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L 的电阻可以忽略.下列说法中正确
的是
(A)合上开关K 接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮 (B)合上开关K 接通电路时,A1和A2始终一样亮
(C)断开开关K 切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭 (D)断开开关K 切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭
7、在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图1所示，当磁场的磁感应强度B 随时间t 如图2变化时，图3中正确表示线圈中感应电动势E 变化的是
柳铁一中电磁感应、交变电流单元测试题答卷
一、选择题（6ⅹ7＝42） 学号 姓名 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案
二、计算论述题
8.（19分）空间存在以ab 、cd 为边界的匀强磁场区域，磁感强度大小为B ，方向垂直纸面向外，区域宽1l ，现有一矩形线框处在图中纸面内，它的短边与ab 重合，长度为2l ，长边的长度为12l ，如图所示，某时刻线框以初速v 沿与ab 垂直的方向进入磁场区域，同时某人对线框施以作用力，使它的速度大小和方向保持不变，设该线框的电阻为R ，从线框开始进入磁场到完全离开磁场的过程中，人对线框作用力所做的功等于多少。

9、（19分）如图所示，OACO 为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O 、C 处分别接有短电阻丝，R1＝4Ω，R2＝8Ω（导轨其他部分电阻不计），导轨OAC 的形状满足方程x)3
2sin(
y π
=(单
位：m)。

磁感应强度B ＝0.2T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面。

一足够长的金属棒在水平外力F 作用下，以恒定的速率v=5.0m/s 水平向右在导轨上从O 点滑到C 点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC 导轨垂直，不计棒的电阻，求： （1）外力F 的最大值；
（2）金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率； （3）在滑动过程中通过金属棒的电流I 与时间t 的关系。

10、（20分）如图13所示，一半径为r 的圆形导线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直于导线框所在平面，导线框的左端通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离为d ，板长为l ，t ＝0时，磁场的磁感应强度B 从B 0开始均匀增大，同时在板2的左端且非常靠近板2的位置有一质量为m 、带电量为－q 的液滴以初速度v 0水平向右射入两板间，该液滴可视为质点。

（1）要使该液滴能从两板间匀速射出，磁感应强度随时间的变化率K 应满足什么条件？ （2）要使该液滴能从两板间右端的中点射出，磁感应强度B 与时间应满足什么条件？
11、（20分）如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a ，宽度为b ，共有n 匝，总电阻为r 。

与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R 的定值电阻。

线圈以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO'匀速转动，沿转轴OO'方向看去，线圈转动方向沿顺时针。

(1)在图中画出线圈经过图示位置时通过电阻R 上的感应电流的方向。

(2)从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)开始计时，经多长时间，通过电阻只上的电流的瞬时值第一次为零。

(3)与电阻并联的交流电压表的示数是多少?
1 2 B d
柳铁一中电磁感应、交变电流单元测试题答案
一、选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案
B
D
B
AD
A
AD
A
二、计算论述题
8.本题中线框的运动过程分三段：①从右边进入磁场到右边离开磁场；②从右边离开磁场到左边进入磁场；③从左边进入磁场到左边离开磁场。

在过程①③中：穿过闭合线圈的磁通量发生变化，电路中产生的感应电流
R
v
Bl I 2=
，线框所受安培力R v L B BIL 2222==安F 。

又因为线框做匀速运动，所以人对线框的作用力与线框所受安培力等大反向，人对线框作用力做的功等于安培力所做的功，即。

在过程②中，通过线框的磁通量没有变化，所以无感应电流，线框不受安培力，人对线框的作用力也为零。

故整个过程人所做的功为。

9、解析：（1）由图容易看出，当y =0时x 有两个值，即sin （
x 3
π
）=0时，有x 1=0；x 2=3．这即是O 点和C 点的横坐标，因而与A 点对应的x 值为x =1.5．将x =1.5代入函数y ，便得A 点的纵坐标，即y =2 sin
2
π
=2（单位：m ）．这就是金属棒切割磁感线产生电动势的最大长度． 当金属棒在O 、C 间运动时，R 1、R 2是并联在电路中的，其情形如图6所示．其并联电阻R 并= R 1 R 2/（ R 1+ R 2）=8/3Ω．
当金属棒运动到x 位置时，其对应的长度为y =2 sin （
x 3
π
），此时导体产生的感应电动势为E =Byv =2Bv sin （
x 3
π
）
（单位：V ），其电流并R E I =（单位：A ）．而金属棒所受的安培力应与F 相等，即F =BIy =并
R v
y B 22．
在金属棒运动的过程中，由于B 、v 、R 并不变，故F 随y 的变大而变大．当y 最大时F 最大．即
F max =并
R v y B 2max 2=0.3N ．
（2）R 1两端电压最大时，其功率最大．即U =E max 时，而金属棒上最大电动势：E max =By max v x =2.0V ．这时P max =1.0W ．
（3）当t =0时，棒在x =0处．设运动到t 时刻，则有x =vt ，将其代入y 得y =2sin （
t 3
5π
），R 2
R 1
图6
再结合E =Byv 和并R E I =
，得)3
5sin(75.0)3sin()(22121t vt R R R R Bv R E I π
π=+==并 A ． 10．（1）由题意得带电粒子在电场中（场强为E ）做匀速直线运动：
qE ＝mg ①
E =d
r k d E 2
π=
感
② 联立①②解得：k =
2
qr mgd
π （2）从中间射出有：2
212d at =
t =
v l a =
m
mg
qE -， E =d
r k d E 2π=
感 联立得：k =222
2
02l qr d mv qr mgd ππ+ 所以有：B = B 0＋t l qr d mv qr mgd )(
2
22
2
02ππ+ 11、（1）自上而下。

（2）线圈转动产生感应电流的周期为ωπ/2=T
从图示位置开始，过ωπ2/4/==T t 第一次出现0=i 的情况。

（3）线圈转动时产生感应电动势的最大值为ωωnBab nBS E m == 感应电流的最大值)/()/(r R nBab r R E I m m ++=ω 电阻两端电压的最大值)/(r R R nBab R I U m m +==ω 交流电压表的示数为)](2/[2/r R R nBab U U m +==ω。