階段復(fù)習(xí)(五)電磁感應(yīng)和交變電流(限時(shí):45分鐘)1.很多汽車的車窗有防夾手功能。車窗在關(guān)閉過程中碰到障礙時(shí)會(huì)停止并打開,實(shí)現(xiàn)該功能可能使用的傳感器是()A.生物傳感器 B.氣體傳感器 C.溫度傳感器 D.壓力傳感器答案D解析汽車的車窗有防夾手功能,在關(guān)閉過程中碰到障礙時(shí)會(huì)停止并打開,這是因?yàn)槭褂脡毫鞲衅?故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。2.風(fēng)速測(cè)速儀的簡(jiǎn)易裝置如圖甲所示,某段時(shí)間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的波形如圖乙所示,下列說法正確的是()A.若風(fēng)速變大,圖乙中感應(yīng)電流的周期變大B.若風(fēng)速變大,圖乙中感應(yīng)電流的峰值變大C.圖乙中感應(yīng)電流最大時(shí),風(fēng)速最大D.圖乙中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的原因是風(fēng)速在變答案B解析若風(fēng)速變大,則轉(zhuǎn)速變大,角速度變大,根據(jù)T=2πω可知,周期變小,故A錯(cuò)誤;根據(jù)Em=NωBS可知,風(fēng)速變大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值變大,再根據(jù)Im=EmR+r可知,感應(yīng)電流的峰值變大,故B正確;題圖乙中感應(yīng)電流最大時(shí),是穿過線圈的磁通量的變化率最大,并不是風(fēng)速最大,故C錯(cuò)誤;題圖乙中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的原因是穿過線圈的磁通量變化率隨時(shí)間在變化3.如圖所示,在鐵芯P上繞著上下兩個(gè)線圈a和b,匝數(shù)分別為n1=800和n2=200,上線圈a兩端與u=1002sin(314t)V的交流電源相連,將下線圈b兩端接交流電壓表,考慮到漏磁,則()A.若上線圈輸入正弦式交變電流,下線圈可輸出恒定電流B.若上線圈輸入恒定電流,穿過下線圈的磁通量為零C.電壓表讀數(shù)不可能為25VD.電壓表讀數(shù)可能為252V答案C解析根據(jù)電磁感應(yīng)原理,若上線圈輸入正弦式交變電流,下線圈可輸出正弦式交變電流,A錯(cuò)誤;若上線圈輸入恒定電流,穿過下線圈的磁通量不變,但不為零,B錯(cuò)誤;輸入交流電的有效值為U1=100V,若不考慮漏磁,則下線圈電壓有效值U2=n2n1U1=200800×100V=25V,考慮到漏磁影響,則下線圈電壓小于25V,即電壓表讀數(shù)小于25V,C正確4.如圖,理想變壓器原線圈輸入電壓u=Umsinωt,副線圈電路中R0為定值電阻,R是滑動(dòng)變阻器。和是理想交流電壓表,示數(shù)分別用U1和U2表示;和是理想交流電流表,示數(shù)分別用I1和I2表示。下列說法正確的是()A.I1和I2表示電流的瞬時(shí)值B.U1和U2表示電壓的最大值C.滑片P向下滑動(dòng)過程中,U2不變、I1變大D.滑片P向下滑動(dòng)過程中,U2變小、I1變小答案C解析交流電壓表和交流電流表顯示的示數(shù)都為有效值,A、B錯(cuò)誤;由于輸入端電壓U1和理想變壓器匝數(shù)比不變,所以U2不變,滑片P向下滑動(dòng)過程中,滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小,電流I2變大,輸出功率變大,則輸入功率變大,電流I1變大,C正確,D錯(cuò)誤。5.某學(xué)校創(chuàng)建綠色校園引入一批節(jié)能燈,如圖甲所示。該路燈通過光控開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,路燈的亮度可自動(dòng)隨周圍環(huán)境的亮度改變而改變,圖乙為其內(nèi)部電路簡(jiǎn)化原理圖,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,Rt為光敏電阻(光照強(qiáng)度增加時(shí),其電阻值減小)?，F(xiàn)增加光照強(qiáng)度,則下列判斷正確的是()A.R0兩端電壓變大 B.電路干路電流減小C.A、B兩燈都變亮 D.B燈變亮,A燈變暗答案A解析由題意,增加光照強(qiáng)度,Rt減小,外電路總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律得知,干路電流I增大;電源的內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir,內(nèi)電壓增大,路端電壓U減小,則A燈變暗,通過R0電流為I0=I-IA,I增大,而IA減小,則I0增大,R0兩端電壓U0增大,故A正確,B錯(cuò)誤;而R0、B燈的電壓之和等于路端電壓,路端電壓減小,則B的電壓減小,B燈變暗,即A、B兩燈都變暗,故C、D錯(cuò)誤。6.(多選)如圖甲是一小型交流發(fā)電機(jī)供電原理圖,兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),理想變壓器原、副線圈分別與發(fā)電機(jī)和燈泡連接,燈泡上標(biāo)有“6V,3W”字樣且正常發(fā)光(除燈泡外不計(jì)其余電阻)從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),發(fā)電機(jī)輸出端的電流隨時(shí)間變化圖像如圖乙,下列說法正確的是()A.當(dāng)t=0.04s時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行B.發(fā)電機(jī)輸出電流的瞬時(shí)值i=2sin(50πt)AC.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2∶4D.發(fā)電機(jī)1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的電能為180J答案BD解析由題圖乙可知,當(dāng)t=0.04s時(shí),發(fā)電機(jī)電流為零,線圈恰好處于中性面上,線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,故A錯(cuò)誤;交流電的周期T=0.04s,角頻率ω=2πT=50πrad/s,因此發(fā)電機(jī)輸出電流的瞬時(shí)值i=2sin(50πt)A,故B正確;流過副線圈的電流的有效值I2=PU=0.5A,原線圈電流的有效值I1=IM2=1A,因此變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1n2=I2I1=12,故C錯(cuò)誤;整個(gè)電路只有燈泡消耗能量,因此發(fā)電機(jī)1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的電能E=Pt=37.(多選)變壓器除了有改變電壓、電流作用外,還有變換負(fù)載的阻抗作用,以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。如圖所示,將阻值為R0的負(fù)載接在理想變壓器副線圈兩端,則圖(a)中虛線部分可等效為圖(b)中阻值為R的電阻接在AB兩點(diǎn)上,即R的兩端電壓為U1,通過的電流為I1。已知變壓器的匝數(shù)比為n1∶n2,若圖(a)的AB兩端接在電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r的交流電源上,要使此電源的輸出功率達(dá)到最大,下列說法正確的是()A.R0=R時(shí)輸出功率最大 B.最大輸出功率P=EC.輸出功率最大時(shí)U2=n1E2n2 D.R答案BD解析題圖(b)電路與題中電源相連時(shí),如圖為電源輸出功率隨外電阻的變化圖像,可知當(dāng)R=r時(shí)輸出功率最大,最大輸出功率為Pmax=I2R=ER+r2R=E24r,B正確;題圖(a)電路與題中電源相連時(shí),可得電源輸出功率為P1=U1I1,由變壓器規(guī)律可得U1U2=n1n2,I1I2=n2n1,由歐姆定律可得U2=I2R0,聯(lián)立解得P1=I12·n12n22R0,題圖(b)電路與題中電源相連時(shí),電源輸出功率為P2=I12·R,結(jié)合B的解析可知,當(dāng)輸出功率最大時(shí),P1=P2,解得R=n12n22R0,故R0≠R,A錯(cuò)誤;根據(jù)閉合電路歐姆定律可得U1=ER+r8.如圖甲所示,MN、PQ是間距l(xiāng)=0.5m且足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌,NQ⊥MN,導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)。導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ為37°,NQ間連接有一個(gè)R=4Ω的電阻。有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面且方向向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B0=1T。將一根質(zhì)量m=0.05kg、阻值為r的金屬棒ab緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好?，F(xiàn)由靜止釋放金屬棒,當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度,已知在此過程中通過金屬棒橫截面的電荷量q=0.2C,且金屬棒的加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示,設(shè)金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中始終與NQ平行(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2),求:(1)金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;(2)cd離NQ的距離x;(3)金屬棒滑行至cd處的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量。答案(1)0.5(2)2m(3)0.08J解析(1)由題圖乙知,當(dāng)v=0時(shí),a=2m/s2,由牛頓第二定律得mgsinθ-μmgcosθ=ma解得μ=0.5。(2)由題圖乙可知,當(dāng)vmax=2m/s時(shí),金屬棒速度穩(wěn)定,滑到cd處當(dāng)金屬棒達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí),有mgsinθ=F+μmgcosθ其中安培力F=IlB0E=B0lvmaxI=E解得r=1Ω又因?yàn)閝=I-Δt=ΔΦΔt(R+r)解得x=2m。(3)根據(jù)動(dòng)能定理有mgxsinθ-μmgxcosθ-WF=12mvmax解得WF=0.1JQ總=WF=0.1J則電阻R上產(chǎn)生的熱量QR=45Q總=0.08J9.如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),垂直磁場(chǎng)方向的水平面中有兩根固定的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌,在導(dǎo)軌上面平放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd,兩棒彼此平行且相距d,構(gòu)成一矩形回路。導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),兩導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m,電阻均為R,導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)。設(shè)導(dǎo)體棒可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑行,初始時(shí)刻ab棒靜止,給cd棒一個(gè)向右的初速度v0,求:(1)當(dāng)cd棒速度減為0.6v0時(shí),ab棒的速度v及加速度a的大小;(2)ab、cd棒間的距離從d增大到最大的過程中,通過回路的電荷量q及兩棒間的最大距離x。答案(1)0.4v0B2L2v010mR解析(1)兩棒組成的系統(tǒng)所受合外力為零,動(dòng)量守恒,有mv0=0.6mv0+mv解得v=0.4v0回路中感