高考黄冈中学冲刺讲解专题：电磁感应与电路分析

2011届高考黄冈中学物理冲刺讲解、练习题、预测题10：第5专题电磁感应与电路的分析（2）经典考题

1．某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10(24 V200 W)和10个相同的指示灯X1～X10(220 V 2 W)，将其连接在220 V交流电源上，电路图如图所示．若工作一段时间后L2灯丝烧断，则[2009年高考·重庆理综卷]()

A．X1的功率减小，L1的功率增大

B．X1的功率增大，L1的功率增大

C．X2的功率增大，其他指示灯的功率减小

D．X2的功率减小，其他指示灯的功率增大

【解析】显然L1和X1并联、L2和X2并联……然后他们再串联接在220 V交流电源上．L2灯丝烧断，则总电阻变大，电路中电流I减小，又L1和X1并联的电流分配关系不变，则X1和L1的电流、功率都减小．同理可知，除X2和L2外各灯功率都减小，A、B均错．由于I减小，各并联部分的电压都减小，交流电源电压不变，则X2上电压增大，根据P＝U2

R

可知，X2的功率变大，C正确、D错误．

[答案] C

2．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则[2009年高考·福建理综卷]()

A．电压表的示数为220 V

B．电路中的电流方向每秒钟改变50次

C．灯泡实际消耗的功率为484 W

D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J

【解析】电压表的示数为灯泡两端电压的有效值，由图象知电动势的最大值E m＝220 2

V，有效值E＝220 V，灯泡两端电压U＝RE

R＋r

＝209 V，A错误；由图象知T＝0.02 s，一个

周期内电流方向变化两次，可知1 s内电流方向变化100次，B错误；灯泡的实际功率P＝U2

R

＝2092

95W＝459.8 W，C错误；电流的有效值I＝E

R＋r

＝2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热Q＝I2rt＝2.22×5×1 J＝24.2 J，D正确．

[答案] D

3．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝202sin 100πt V．氖泡在两端电压达到100 V时开始发光，下列说法中正确的有[2009年高考·江苏物理卷]()

A ．开关接通后，氖泡的发光频率为100 Hz

B ．开关接通后，电压表的示数为100 V

C ．开关断开后，电压表的示数变大

D ．开关断开后，变压器的输出功率不变

【解析】由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值U 1＝202

2

V ＝20 V ，

由n 1n 2＝U 1

U 2

得，副线圈两端的电压U 2＝100 V ，电压表的示数为交变电流的有效值，B 项正确；交变电压的频率f ＝100π

2π＝50 Hz ，一个周期内电压两次大于100 V ，即一个周期内氖泡能发

两次光，所以其发光频率为100 Hz ，A 项正确；开关断开前后，输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，C 项错误；断开后，电路消耗的功率减小，输出功率决定输入功率，D 项错误．

[答案] AB

4．如图甲所示，一个电阻为R 、面积为S 的矩形导线框abcd ，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B ，方向与ad 边垂直并与线框平面成45°角，O 、O ′分别是ab 边和cd 边的中点．现将线框右半边ObcO ′绕OO ′逆时针旋转90°到图乙所示位置．在这一过程中，导线中通过的电荷量是[2009年高考·安徽理综卷]( )

甲 乙 A ．

2BS

2R

B ．2BS R

C ．BS R

D ．0

【解析】线框的右半边(ObcO ′)未旋转时，整个回路的磁通量Φ1＝BS sin 45°＝

2

2

BS ；线框的右半边(ObcO ′)旋转90°后，穿进跟穿出的磁通量相等，如图丁所示，整个回路的磁通量Φ2＝0，所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝

22BS ．根据公式得q ＝ΔΦR ＝2BS

2R

，A 正确．

丙 丁

[答案] A

5．如图甲所示，一个电阻值为R 、匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路，线圈的半径为r 1． 在线圈中半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图乙所示，图线与横纵轴的截距分别为t 0和B 0．导线的电阻不计．求0～t 1时间内

(1)通过电阻R 1上的电流大小和方向．

(2)通过电阻R 1上的电荷量q 及电阻R 1上产生的热量．

[2009年高考·广东物理卷]

甲 乙

【解析】(1)由图象分析可知，0～t 1时间内，ΔB Δt ＝B 0

t 0

由法拉第电磁感应定律有：E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB

Δt ·S

而S ＝πr 22

由闭合电路的欧姆定律有：I 1＝E

R 1＋R

联立解得：通过电阻R 1上的电流大小I 1＝nB 0πr 22

3Rt 0

由楞次定律可判断，通过电阻R 1上的电流方向为从b 到a ．

(2)通过电阻R 1上的电荷量q ＝I 1t 1＝nB 0πr 22t 1

3Rt 0

电阻R 1上产生的热量Q ＝I 12

R 1t 1＝2n 2B 02π2r 24t 1

9Rt 02

．

[答案] (1)nB 0πr 223Rt 0 方向从b 到a (2)2n 2B 02π2r 24t 1

9Rt 02

6．如图甲所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L ＝0.3 m ，导轨左端连接R ＝0.6

Ω的电阻，区域abcd 内存在垂直于导轨平面B ＝0.6 T 的匀强磁场，磁场区域宽D ＝0.2 m ．细金属棒A 1和A 2用长为2D ＝0.4 m 的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r ＝0.3 Ω，导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度v ＝1.0 m/s 沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A 1进入磁场(t ＝0)到A 2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R 的电流强度，并在图乙中画出．

[2008年高考·广东物理卷]

甲 乙

【解析】A 1从进入磁场到离开的时间为：

t 1＝D

v ＝0.2 s

在0～t 1时间内，A 1产生的感应电动势为： E ＝BL v ＝0.18 V