2020-2021学年物理新教材人教版(2019)选择性第二册课时作业：3.3.2 变压器
课时作业(十三)变压器
一、单项选择题
1．如图所示，在图甲中是两根不平行的导轨，图乙中是两根平行的导轨，其他物理条件都相同，当金属棒MN在导轨上向右匀速运动时，在棒的运动过程中，将观察到()
A．两个小灯泡都发光，只是亮度不同
B．两个小灯泡都不发光
C．L1发光且越来越亮，L2发光且亮度不变
D．L1发光且亮度不变，L2始终不发光
2．将输入电压为220 V，输出电压为6 V的理想变压器改绕成输出电压为30 V的变压器，副线圈原来是30匝，原线圈匝数不变，则副线圈新增匝数为()
A．120 B．150
C．180 D．220
3．用一理想变压器向一负载R供电．如图所示，当增大负载电阻R时，原线圈中的电流I1和副线圈中的电流I2之间的关系是() A．I2增大，I1也增大B．I2增大，I1却减小
C．I2减小，I1也减小D．I2减小，I1却增大
4．如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是()
A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表示数变大C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表示数变大D．若闭合开关S，则电流表示数变大，示数变大
5.
如图所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为1:2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则()
A．U＝110 V，I＝0.2 A
B．U＝110 V，I＝0.05 A
C．U＝110 2 V，I＝0.2 A
D．U＝110 2 V，I＝0.2 2 A
6．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10 W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40 Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是()
A．变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝2202sin πt(V)
B．电压表的示数为220 V
C．变压器原、副线圈的匝数比为11:1
D．变压器的输入功率为110 W
7．下图所示为4种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯相同，且都是“200 V40 W”．当灯泡所消耗的功率都调至20 W 时，台灯消耗的功率最小的是()
8．如图甲、乙所示的电路中，当A、B接10 V交流电压时，C、D间电压为4 V；当M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压也为4 V．现把C、D接4 V交流电压，P、Q接4 V直流电压，则A、B间和M、N 间的电压分别是()
A．10 V10 V B．10 V 4 V
C．4 V10 V D．10 V0
二、多项选择题
9．钳形电流表多用于大电流的估测．某钳形电流表如图所示，被测导线、铁芯、线圈构成一个电流互感器．按下手柄时，钳形电流表的铁芯可以被分开，把被测的载流导线放入后，松开手柄，铁芯闭合．导线中的交流在铁芯中产生交变磁场，电流表与套在铁芯上的线圈相连，可以间接得知导线中的电流．关于该钳形电流表，下列说法正确的是()
A．该钳形电流表属于升压变压器
B．该钳形电流表属于降压变压器
C．若载流导线在钳口多绕几圈，则钳形电流表的示数将偏大
D．若载流导线在钳口多绕几圈，则钳形电流表的示数将偏小
10.
如图所示，原、副线圈匝数比为2:1的理想变压器正常工作时，以下说法正确的是()
A．原、副线圈磁通量之比为2:1
B．原、副线圈电流之比为1:2
C．输入功率和输出功率之比为1:1
D．原、副线圈磁通量变化率之比为1:1
11．如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压不变的交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的
是( )
A ．A 1的示数不变，A 2的示数增大
B ．V 1的示数不变，V 2的示数减小
C ．V 1的示数不变，V 2的示数增大
D ．A 1的示数增大，A 2的示数减小
12．如图所示，一理想变压器的原线圈A 、B 两端接入电压为u ＝32sin314t V 的交变电流．原线圈匝数n 1＝100匝，副线圈匝数n 2＝200匝，则( )
A ．将击穿电压为6 V 的电容器接在C 、D 两端，能正常工作
B ．把电磁打点计时器接在
C 、
D 两端，打点周期为0.02 s
C ．把额定电压为6 V 的小灯泡接在C 、
D 两端，小灯泡能正常工作
D ．把交流电压表接在C 、D 两端时，电压表读数为8.48 V
13．如图所示，一理想变压器输入端接交流恒压源，输出端电路由R 1、R 2、R 3三个电阻构成．将该变压器原、副线圈的匝数比由5:1改为10:1后( )
A ．流经R 1的电流减小到原来的1
4
B ．R 2两端的电压增加到原来的2倍
C ．R 3两端的电压减小到原来的1
2
D ．电阻上总的热功率减小到原来的1
4
14．如图甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈AB 端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R 0＝11 Ω，电容器C 的击穿电压为22 V ，移动滑动触头使电容器刚好不会被击穿，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是( )
A ．电压表的示数为220 V
B ．原、副线圈的匝数比为10:1
C ．电流表的示数等于通过电阻R 0的电流
D ．原线圈AB 端输入电压的变化规律为u ＝311sin 100πt V
课时作业(十三) 变压器
1．解析：当金属棒MN 在导轨上向右匀速运动时，甲图中MN 切割磁感线产生的电动势均匀增大，右侧回路内的电流均匀增大，铁芯内的磁通量均匀增大，副线圈中的感应电动势恒定不变，L 1亮度不变；乙图中MN 切割磁感线产生的电动势恒定不变，右侧回路内的电流恒定不变，铁芯内的磁通量恒定不变，副线圈中的感应电动势为0，L 2始终不发光，选项D 正确．
★★★答案★★★：D
2．解析：由变压比n 1n 2＝U 1U 2
，得n 130＝220
6，所以n 1＝1 100，当U ′2
＝30 V 时， n 1n ′2＝220
30
，所以n ′2＝150匝，故Δn 2＝n ′2－n 2＝120
匝．所以A 正确．
★★★答案★★★：A
3．解析：当增大负载电阻R 时，由欧姆定律I 2＝U 2
R 可得I 2减小，又由于I 1I 2＝n 2n 1，I 1＝n 2·I 2
n 1
，所以I 1也减小，选项C 正确．
★★★答案★★★：C
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2020-2021学年高中物理新人教版必修第二册 5.1曲线运动 课时作业3(含解析)
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册5.1曲线运动课时作业3（含解析）1．关于曲线运动的速度，下列说法正确的是（）A．做曲线运动的物体速度方向必定变化B．速度变化的运动必定是曲线运动C．加速度恒定的运动不可能是曲线运动D．加速度变化的运动必定是曲线运动2．下列关于曲线运动的说法中，正确的是（）A．加速度恒定的运动不可能是曲线运动B．加速度变化的运动必定是曲线运动C．物体在恒定合力作用下不可能做曲线运动D．做曲线运动的物体，速度方向一定是变化的3．“神舟十一号”飞船于2016年10月17日发射升空，在靠近轨道沿曲线从M点到N 点的飞行过程中，速度逐渐减小，在此过程中“神舟十一号”所受合力的方向可能是（）A．B．C．D．4．物体做曲线运动条件是（）A．物体运动初速度为零B．物体所受合力为零C．物体所受合力方向与加速度方向不在一条直线上D．物体所受合力方向与速度方向不在一条直线上5．下列关说法中正确的是（）A．做曲线运动的物体，合外力一定为零B．做曲线运动的物体，合外力一定是变化的C．做曲线运动的物体，合外力方向与速度方向不在同一直线上D．做曲线运动的物体，合外力方向与速度方向在同一直线上6．关于曲线运动，下列说法中正确的是（）A．物体做曲线运动，其速度可以不变B．在恒力作用下的物体不可能做曲线运动C．做曲线运动的物体，所受的合外力方向与其速度方向不在同一直线上D．做曲线运动的物体，所受的合外力方向与其加速度方向不在同一直线上7．物体的初速度为v，受到如图所示的恒定外力F作用，则物体的运动轨迹可能为（）A．B．C．D．8．如图所示，一小球在光滑水平桌面上做匀速直线运动，若沿桌面对小球施加一个恒定外力，则小球一定做（）A．直线运动B．曲线运动C．匀变速运动D．匀加速直线运动9．质点沿曲线从M向P点运动，关于其在P点的速度v与加速度a的方向，下列图示正确的是（）A．B．C．D．10．关于曲线运动的描述，下列说法正确的是A．曲线运动一定是变速运动B．曲线运动不可能是匀变速运动C．物体只有在恒力作用下才做曲线运动D．物体只有在变力作用下才做曲线运动11．如图是必修课本中四幅插图，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，却安装着强劲发动机，可以获得很大的加速度B．乙图中，高大的桥要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度，目的是减小车辆重力沿垂直桥面的分力C．丙图中，火星沿砂轮切线飞出，说明砂轮上的沙粒脱离砂轮时有沿切线方向的惯性D．丁图中，小孩在荡秋千时，在最高点处于失重状态，最低点处处于平衡状态12．物体在光滑水平面受四个不共线的水平恒力作用处于平衡状态，当把其中一个水平恒力撤去后，则（）A．物体一定做匀加速直线运动B．物体可能做曲线运动C．物体一定做匀变速直线运动D．物体一定做匀变速曲线运动13．以下说法正确的是（）A．物体在恒定的合力作用下一定会做直线运动B．做匀速圆周运动的物体，相同时间内位移相同C．曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动D．物体的速度发生变化，合外力做功一定不等于零，即动能一定发生变化14．如图所示，在河岸上用细绳拉船，为了使船匀速靠岸，拉绳的速度必须是（）A．匀速拉B．加速拉C．减速拉D．先加速，后减速15．一质点在 xoy 平面内运动的轨迹如图所示，下列判断正确的是（）A．若 x 方向始终匀速，则 y 方向先加速后减速B．若 x 方向始终匀速，则 y 方向先减速后加速C．若 y 方向始终匀速，则 x 方向先减速后加速D．若 y 方向始终匀速，则 x 方向一直加速16．在光滑的水平面上有一质量为2 kg的物体，在几个共点力的作用下做匀速直线运动。
新教材2020-2021学年物理人教版(2019)选择性必修第二册课时素养评价：3.1 交变电流
课时素养评价九交变电流(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.如图所示,属于交变电流的是( )【解析】选C。
交变电流是指电流的大小和方向均随时间做周期性变化的电流;由图可知,符合条件的只有C。
2.交流发电机发电示意图如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是( )A.转到图甲位置时,通过线圈的磁通量变化率最大B.转到图乙位置时,线圈中产生的感应电动势为零C.转到图丙位置时,线圈中产生的感应电流最大D.转到图丁位置时,AB边感应电流方向为A→B【解析】选D。
转到图甲位置时,通过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,故A错误;转到图乙位置时,通过线圈的磁通量最小,磁通量变化率最大,线圈中产生的感应电动势最大,故B错误;转到图丙位置时,通过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,线圈中产生的感应电动势为零,线圈中产生的感应电流为零,故C错误;转到图丁位置时,根据楞次定律,AB边感应电流方向为A→B,故D正确。
3.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,产生的感应电动势的最大值为E m,转动的角速度为ω。
设t=0时线圈平面与磁场平行,当线圈的匝数增加一倍,角速度也增大一倍,其他条件不变时,交变电流的感应电动势瞬时值表达式为( A.e=2E m sin 2ωt B.e=4E m sin 2ωtC.e=E m cos 2ωtD.e=4E m cos 2ωt【解析】选D。
产生感应电动势的最大值E m=NBSω,当N′=2N,ω′=2ω时,E m′ =4E m,所以交变电流的感应电动势的瞬时值表达式为e=4E m cos2ωt,选项D正确。
4.如图所示,匝数为100匝的闭合矩形金属线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动,周期为0.02 s,线圈平面位于匀强磁场中。
线圈总电阻为2 Ω,小灯泡电阻为2 Ω(不计灯泡电阻随温度的变化),从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈中感应电流的最大值I m=2 A,则 ( )A.线圈中电流瞬时值的表达式为i=cos100πt(A)B.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.此时线圈中磁通量的变化率为=0.08 Wb/sD.此时线圈中磁通量的变化率为=0.16 Wb/s【解析】选C。
课时作业4 —人教版(2019)高中物理选择性必修第二册课件(共26张PPT)
解析：当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次 定律可知，线圈中产生的感应电流如图中箭头所示的方向，线圈 和磁铁之间的作用力为相互排斥，故B选项正确．
3．1931年英国物理学家狄拉克就从理论预言存在只有一个 磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年美国物理学家卡布莱利用 电磁感应现象设计了一个寻找“磁单极子”的实验，他设想让一 个只有N极的“磁单极子”自上而下穿过电阻为零的超导线圈(如 图甲)，观察其中电流的方向和大小变化情况．和一个小条形磁 铁自上而下穿过普通导体线圈(如图乙)相比，人从上往下看
11．如图所示，在两根平行长直导线M、N中，通以同方向 同大小的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与 两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速运动，在移动过程 中，线框中感应电流方向是怎样的？
答案：始终是abcd
解析：如图所示，线框在两电流中线OO′的右侧时，穿过 线框的合磁通量垂直纸面向外，线框左移，磁通量变小，为阻碍 这个方向的磁通量减小，感应电流的磁场方向也垂直纸面向外， 所以感应电流的方向就是abcd.当线框跨越两电流中线OO′时， 线框的合磁通量由穿出变为穿进，且合磁通量增加，感应电流的 磁场方向与原磁场方向相反，即垂直纸面向外，所以感应电流还 是abcd.
10．按图所示的装置进行实验(A和B都是很轻的铝环，环A 是闭合的，环B是断开的，A、B之间的连接杆是绝缘的)．当磁 铁的任意一极迅速靠近或远离A环时，你会看到什么现象？如果 将磁铁迅速靠近或远离B环，又会看到什么现象？请你用学过的 物理知识来解释这些现象．
答案：见解析
解析：用磁铁的任意一极(如N极)靠近A环时，通过A环中的 磁通量增加，根据楞次定律，A环中将产生感应电流，阻碍磁铁 与A环靠近，A环将远离磁铁；同理，当磁极远离A环时，A环中 产生感应电流的方向将阻碍A环与磁铁远离，A环将靠近磁 铁．由于B环是断开的，无论磁铁靠近还是远离B环，都不会在B 环中形成感应电流，所以B环将不移动．
课时作业—人教版高中物理选择性必修第二册教学课件13
课时作业—人教版高中物理选择性必 修第二 册课件7
课时作业—人教版高中物理选择性必 修第二 册课件7
A．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做加速运动 B．电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做加速运动 C．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做减速运动 D．电压表指针向左偏，说明火车可能在向左做加速运动
解析：因为当火车向左加速运动时，有向左的加速度，弹簧 处于伸长状态，滑片 P 靠近变阻器 C 端，电压表的指针向右偏．所 以，当滑片 P 靠近变阻器 B 端时，电压表的指针将向左偏，此时， 弹簧将处于压缩状态，火车具有向右的加速度，火车可能在向右 做加速运动，也可能在向左做减速运动，选项 A 正确，C、D 错 误；同理可知 B 错误．
假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( B )
A．物体 M 运动时，电源内的电流会发生变 化
B．物体 M 运动时，电压表的示数会发生变 化
C．物体 M 不动时，电路中没有电流 D．物体 M 不动时，电压表没有示数
课时作业—人教版高中物理选择性必 修第二 册课件7
课时作业—人教版高中物理选择性必 修第二 册课件7
8．全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制其动作的，当进行排 水和脱水工作时，控制铁芯 1 的线圈通电，使铁芯 2 运动，从而 牵引排水阀的阀门，排除污水，如图所示．以下说法正确的是( BD)
A．若输入的控制电流由 a 流入，由 b 流出， 则铁芯 2 中 A 端为 N 极，B 端为 S 极
B．若输入的控制电流由 a 流入，由 b 流出， 则铁芯 2 中 A 端为 S 极，B 端为 N 极
课时作业—人教版高中物理选择性必 修第二 册课件7
课时作业—人教版高中物理选择性必 修第二 册课件7
新教材高中物理第2章电磁感应中的动力学问题课时作业新人教版选择性必修第二册(含答案)
新教材高中物理新人教版选择性必修第二册：专项6 电磁感应中的动力学问题1．(多选)如图，两根足够长且光滑平行的金属导轨PP′、QQ′倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面向上，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好．现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，则下列说法正确的是( )A．金属棒ab最终可能匀速下滑B．金属棒ab一直加速下滑C．金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势D．带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动2．如图甲所示，PQNM是倾角θ＝37°、表面粗糙的绝缘斜面，abcd是匝数n＝20、质量m＝1kg、总电阻R＝2Ω、边长L＝1m的正方形金属线框．线框与斜面间的动摩擦因数μ＝0.8，在OO′NM的区域加上垂直斜面向上的匀强磁场，使线框的一半处于磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示．g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列说法正确的是( )A．0～6s内，线框中的感应电流大小为1AB．0～6s内，线框产生的焦耳热为6JC．t＝6s时，线框受到的安培力大小为8ND．t＝10s时，线框即将开始运动3.如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d＞L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下．导线框以某一初速度向右运动，t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域．下列vt图像中，能正确描述上述过程的是( )[平行固定放置，间距为L，导轨一端通过导线与阻值为R的电阻连接，导轨上放一质量为m 的金属杆．金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场的方向竖直向下．现用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，金属杆最终将做匀速运动，当改变拉力的F大小时，金属杆相对应的匀速运动速度v也会变化，v和F的关系如图乙所示．(取g＝10m/s2)(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？(2)若m＝0.5kg，L＝0.5m，R＝0.5Ω，求磁感应强度B和金属杆与导轨间的动摩擦因数μ各为多大？5.如图所示，竖直平面内有足够长的平行金属导轨，间距为0.2m，金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，ab的电阻为0.4Ω，导轨电阻不计，导体ab的质量为0.2g，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度大小为0.2T，且磁场区域足够大，当导体ab自由下落0.4s 时，突然闭合开关S，则：(g取10m/s2)(1)试说出开关S闭合后，导体ab的运动情况；(2)导体ab匀速下落的速度是多少？6．如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L＝0.2m，电阻R＝0.4Ω，导轨上停放一质量m＝0.1kg、电阻r＝0.1Ω的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(b)所示．(1)试分析说明金属杆的运动情况；(2)求第2s末外力F的大小．7．如图甲所示，相距L＝1m、电阻不计的两根长金属导轨，各有一部分在同一水平面内，另一部分在同一竖直面内．质量均为m＝50g、电阻均为R＝1.0Ω的金属细杆ab、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数μ＝0.5.整个装置处于磁感应强度大小B＝1.0T、方向竖直向上的匀强磁场中，ab杆在水平拉力F作用下沿导轨向右运动，cd杆固定在竖直导轨的某位置，现在释放cd杆并开始计时，以竖直向下为正方向，cd杆的vt图像如图乙所示，已知在0～1s和2～3s内，图线为直线．g取10m/s2.(1)求在0～1s 内通过cd 杆的电流；(2)若已知ab 杆在1～2s 内做匀加速直线运动，求1～2s 时间内拉力F 随时间t 变化的关系式．专项6 电磁感应中的动力学问题1．答案：BC解析：A 错，B 对：金属棒沿光滑导轨加速下滑，棒中有感应电动势，从而对电容器充电，充电电流通过金属棒时金属棒受安培力作用，只有金属棒速度增大时才有充电电流，因此总有mg sin θ－ILB >0，金属棒一直加速运动．C 对：由右手定则可知，金属棒a 端电势高，则M 板电势高．D 错：若微粒带负电，则静电力向上，与重力反向，开始时静电力为0，微粒向下加速运动，当静电力增大到大于重力时，微粒的加速度方向向上．2．答案：C解析：由图乙知B ＝0.1t ＋0.2(T)，ΔBΔt＝0.1T/s设线框即将运动的时间为t ，则nBIL ＝mg sin θ＋μmg cos θ，线框未动时，根据法拉第电磁感应定律E ＝n ·12L 2ΔBΔt＝1V由闭合电路欧姆定律得I ＝E R＝0.5A ，解得t ＝10.4s0～10.4s 内线框处于静止，线框中的感应电流大小为0.5A ，故A 、D 错误；0～6s 内，框产生焦耳热为Q ＝I 2Rt ＝0.52×2×6J＝3J ，故B 错误；t ＝6s 时，磁感应强度为B ＝0.1t ＋0.2(T)＝0.1×6＋0.2T ＝0.8T ，线框受到的安培力大小为F ＝nBIL ＝20×0.8×0.5×1N＝8N ，故C 正确．3．答案：D解析：导线框进入磁场的过程中，受到向左的安培力作用，根据E ＝BLv 、I ＝E R、F 安＝BIL ，得F 安＝B 2L 2vR，随着v 的减小，安培力F 安减小，根据F 安＝ma 知，导线框做加速度逐渐减小的减速运动．整个导线框在磁场中运动时，无感应电流，导线框做匀速运动，导线框离开磁场的过程中，受到向左的安培力，根据F 安＝B 2L 2vR＝ma 可知，导线框做加速度逐渐减小的减速运动，故选项D 正确．4．答案：(1)加速度减小的加速运动 (2)1T 0.4 解析：(1)根据牛顿第二定律F －F 安－f ＝ma而F 安＝BIL ＝B 2L 2vR故金属杆在匀速运动之前做加速度减小的加速运动． (2)金属杆产生的感应电动势E ＝BLv 感应电流I ＝E R金属杆所受的安培力为F 安＝BIL ＝B 2L 2vR由题意可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时合力为零，即有F ＝B 2L 2v R＋f所以v ＝RB 2L 2(F －f ) 从图线可以得到直线的斜率k ＝2 联立可得RB 2L 2＝k 将数据代入可解得B ＝1T 由f ＝μmg ＝2N 得μ＝0.4.5．答案：(1)见解析 (2)0.5m/s解析：(1)闭合开关S 之前，导体ab 自由下落的末速度为 v 0＝gt ＝4m/s.开关S 闭合瞬间，导体ab 产生感应电动势，回路中产生感应电流，导体ab 立即受到一个竖直向上的安培力．F 安＝BIL ＝B 2L 2v 0R＝0.016N ＞mg ＝0.002N.此时导体ab 受到的合力方向竖直向上，与初速度方向相反，加速度的表达式为a ＝F 安－mg m ＝B 2L 2v mR －g ，所以导体ab 竖直向下做加速度逐渐减小的减速运动．当F 安＝mg 时，导体ab 竖直向下做匀速运动．(2)设导体ab 匀速下落的速度为v m ，此时F 安＝mg ，即B 2L 2v m R ＝mg ，v m ＝mgR B 2L2＝0.5m/s.6．答案：(1)初速度为零的匀加速运动 (2)0.7N解析：(1)杆切割磁感线产生电动势E ＝BLv 电压表示数为U ＝IR ＝BLRR ＋rv 由图像可知，U 与t 成正比，即v 与t 成正比，故杆做初速度为零的匀加速运动． (2)由运动学规律v ＝at ，所以U ＝BLRR ＋rat ＝kt 由图线得k ＝0.4V/s ，即BLRa R ＋r＝0.4V/s ，得a ＝5m/s 2两秒末速度v ＝at ＝10m/s ，F －B 2L 2vR ＋r＝ma解得F ＝0.7N ．7．答案：(1)0.6A (2)F ＝0.8t ＋0.13(N) 解析：(1)在0～1s 内，cd 杆的v t 图线为倾斜直线，因此cd 杆做匀变速直线运动，加速度为a 1＝v t －v 0t＝4.0m/s 2，cd 杆受向上的摩擦力作用，其受力分析如图所示． 根据牛顿第二定律，有mg －F f ＝ma 1，其中F f ＝μF N ＝μF A ＝μBIL ，因此回路中的电流为I ＝m （g －a 1）μBL＝0.6A.(2)在0～1s 内，设ab 杆产生的感应电动势为E ，则E ＝BLv 1，由闭合电路欧姆定律得I＝E 2R ，则ab 杆的速度为v 1＝2IRBL＝1.2m/s. 在2～3s 内，由题图乙可求出cd 杆的加速度为a 2＝－4.0m/s 2，由(1)的分析，同理可得mg －F ′f ＝ma 2，即mg －μB 2L 2v 22R ＝ma 2，整理得ab 杆的速度v 2＝2m （g －a 2）R μB 2L 2＝2.8m/s.在1～2s 内，ab 杆做匀加速直线运动，则加速度a ＝v 2－v 1t＝1.6m/s 2，对ab 杆，根据牛顿第二定律有F －μmg －BI ′L ＝ma ，ab 杆在t 时刻的速度v ＝v 1＋a (t －1s)，回路中的电流I ′＝BLv2R，联立可得F ＝0.8t ＋0.13(N).。
课时作业12—人教版(2019)高中物理选择性必修第二册检测
课时作业12电磁振荡电磁场与电磁波一、单项选择题1．电磁波由真空进入介质中时，其波速变为原来的一半，则波长变为原来的(A)A．一半B．两倍C．不变D．无法判断解析：电磁波在不同介质中传播时，频率不变．由v＝fλ知，v 减半，则λ减半．2．下图是某一固定面积的磁通量的变化图线，它在周围空间某一点激发的电场的场强E应是(C)A．逐渐增强B．逐渐减弱C．不变D．无法确定解析：由题图知，磁通量均匀变化，而面积一定，故磁感应强度B均匀变化，故在其周围产生稳定的电场．3．某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能产生电磁波的电场是(D)解析：由麦克斯韦电磁场理论知，只有周期性变化的电场(如D 图)，才会激发出周期性变化的磁场，其又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，便会形成电磁波．4．声波和电磁波均可传递信息，且都具有波的共同特征．下列说法正确的是(A)A．声波的传播速度小于电磁波的传播速度B．声波和电磁波都能引起鼓膜振动C．电磁波都能被人看见，声波都能被人听见D．二胡演奏发出的是声波，而电子琴演奏发出的是电磁波解析：声波属于机械波，其传播需要介质，传播速度小于电磁波的传播速度；鼓膜的振动是空气的振动带动的，人耳听不到电磁波；人眼不能看到所有电磁波；二胡和电子琴发出的都是声波．5．关于LC电路，下列说法正确的是(C)A．一个周期内，电容器充、放电各一次B．电容器极板上电压最大时，线圈中的电流最强C．电容器开始充电时，线圈中的磁场能最大D．电容器开始充电时，电场能最大解析：一个周期内，电容器应充、放电各两次，A错误；电容器极板上电压最大时，电场能最大，此时磁场能为零，线圈中的电流为零，B错误；电容器开始充电时，电场能为零，线圈中的磁场能最大，所以C正确，D错误．6．在LC振荡电路中，用以下哪种方法可以使振荡频率增大一倍(D)A．自感系数L增大一倍，使平行板电容器两极间距缩小为原来的一半B．自感系数L增大一倍，使平行板电容器两极板间距离增大一倍C．自感系数L减小一半，使平行板电容器两极板的正对面积增大一倍D．自感系数L减小一半，使平行板电容器两极板的正对面积减为原来的一半解析：LC振荡电路频率公式f＝12πLC，要提高频率，必须减小L或C，当自感系数L和电容C都减小一半时，可以满足题目要求，所以D正确．7．下图所示的是某时刻LC振荡电路中振荡电流i的方向，下列对甲、乙回路情况的判断正确的是(B)A．若甲电路中电流i正在增大，则该电路中线圈的自感电动势必定在增大B．若乙电路中电流i正在增大，则该电路中电容器里的电场必定向下C．若甲电路中电流i正在减小，则该电路中线圈周围的磁场必在增强D．若乙电路中电流i正在减小，则该电路中电容器极板电荷必是上正下负解析：据振荡电路特点知，若电路中电流正在增大，说明振荡电路正在放电，电容器里的电荷量在减少，电压也在减小，线圈的自感电动势也在减小；反之，若电流正在减小，说明电容器正在充电，各量相应的变化与上述相反．8．已知LC振荡电路中电容器极板1上的电荷量随时间变化的曲线如图乙所示，则(图中q为正表示极板1带正电)(D)A．a、c两时刻电路中电流最大，方向相同B．a、c两时刻电路中电流最大，方向相反C．b、d两时刻电路中电流最大，方向相同D．b、d两时刻电路中电流最大，方向相反解析：a、c两时刻电路中电容器带电量最多，电场能最大，电流为零，所以A、B均错误；b时刻为电容器极板1带正电，顺时针放电完毕瞬间，电流为顺时针最大；而d时刻为电容器极板2带正电，逆时针放电完毕瞬间，电流为逆时针最大，故C错误，D正确．二、多项选择题9．下列说法正确的是(BD)A．电荷的周围一定有电场，也一定有磁场B．均匀变化的电场一定在其周围空间产生磁场C．任何变化的电场一定在其周围空间产生变化的磁场D．正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场解析：只有变化的电场才能激发磁场，A错误；均匀变化的电场周围存在恒定的磁场，B正确，C错误；周期性变化的电场在其周围产生同频率的周期性变化的磁场，D正确．10．下列关于LC振荡电路的说法中正确的是(AC)A．电容器极板上的电荷量q最多时，电路中的电流i为零B．电容器中的场强E不为零时，电路中的电流i一定不为零C．线圈中的磁感应强度B不为零时，电路中的电流i一定不为零D．电路中的电流i不为零时，电容器中的场强E一定不为零解析：q最大时，E、U也最大，i＝0，故A正确；E不为零，可能是最大，当E最大时，i＝0，故B错误；B与i同号同向，B不为零，则i一定不为零，故C正确；i不为零，可能达到最大，当i最大时，E＝0，故D错误．11．关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是(CD)A．恒定的电场能够产生电磁波B．电磁波的传播需要介质C．电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不变D．电磁波在传播过程中也传递了能量解析：由麦克斯韦电磁场理论可知，只有非均匀变化的电场、磁场能产生电磁波，A错误；电磁波的传播不需要介质，B错误；电磁波与机械波一样，在传播过程中频率不变，C正确；电磁波传播电磁振荡的运动形式和能量，D正确．12．电磁波和机械波的共同点是(AC)A．都有反射、折射、干涉、衍射等现象B．它们的传播都需要介质C．它们的传播都是能量的传播过程D．它们在真空中传播速度相同解析：电磁波的传播不需要介质，B错误；机械波在真空中不能传播，D错误．三、非选择题13．如图所示，LC振荡电路中振荡电流的周期为2×10－2s，自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时，以逆时针方向电流为正，当t＝3.4×10－2 s时，电容器正处于充电(选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态．这时电容器上极板带正电(选填“带正电”“带负电”或“不带电”)．解析：根据题意画出此LC电路的振荡电流的变化图象如图所示．结合图象，t＝3.4×10－2 s时刻设为图象中的P点，则该时刻电路正处于反向电流减小过程中，所以电容器正处于反向充电状态，上极板带正电．14．实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C＝1 μF.在两板带有一定电荷时，发现一粉尘恰好静止在两板间．手头上还有一个自感系数L＝0.1 mH的电感器，现连成如图所示电路，试分析以下两个问题．(1)从S 闭合时开始计时，经过π×10－5 s 时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？(2)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？答案：(1)2g (2)g解析：(1)S 断开时，电容器内带电粉尘恰好静止，说明电场力方向向上，且F 电＝mg ，闭合S 后，L 、C 构成LC 振荡电路，T ＝2πLC＝2π×10－5 s ，经T 2＝π×10－5 s 时，电容器间的场强反向，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得a ＝F 电＋mg m ＝2g .(2)线圈中电流最大时，电容器两板间的场强为零，由牛顿第二定律可得a ＝mg m ＝g ，方向竖直向下．。
新教材 人教版高中物理选择性必修第二册全册各章节课时练习题及章末测验 含解析
选择性必修第二册全册课时练习题第一章安培力与洛伦兹力...................................................................................................... - 2 -1.磁场对通电导线的作用力........................................................................................... - 2 -2.安培力的综合应用....................................................................................................... - 6 -3.磁场对运动电荷的作用力......................................................................................... - 10 -4.带电粒子在匀强磁场中的运动................................................................................. - 14 -5.质谱仪与回旋加速器................................................................................................. - 23 -章末综合测验................................................................................................................ - 28 - 第二章电磁感应 ................................................................................................................... - 42 -1.楞次定律 .................................................................................................................... - 42 -2.法拉第电磁感应定律................................................................................................. - 49 -3.电磁感应定律的综合应用......................................................................................... - 56 -4.涡流、电磁阻尼和电磁驱动..................................................................................... - 63 -5.互感和自感 ................................................................................................................ - 68 -章末综合测验................................................................................................................ - 72 - 第三章交变电流 ................................................................................................................... - 84 -1.交变电流 .................................................................................................................... - 84 -2.交变电流的描述......................................................................................................... - 91 -3.变压器 ........................................................................................................................ - 98 -4.电能的输送 .............................................................................................................. - 105 -章末综合测验.............................................................................................................. - 111 - 第四章电磁振荡与电磁波.................................................................................................. - 123 -1.电磁振荡 .................................................................................................................. - 123 -2.电磁场与电磁波....................................................................................................... - 126 -3.无线电波的发射和接收........................................................................................... - 130 -4.电磁波谱 .................................................................................................................. - 133 -章末综合测验.............................................................................................................. - 136 - 第五章传感器 ..................................................................................................................... - 146 -5.1认识传感器 ........................................................................................................... - 146 -5.2常见传感器的工作原理及应用............................................................................ - 146 -章末综合测验.............................................................................................................. - 154 -第一章安培力与洛伦兹力1.磁场对通电导线的作用力一、单项选择题1．关于通电导线所受安培力F的方向，磁场B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是( )A．F、B、I三者必须保持相互垂直B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直2．某同学画的表示磁感应强度B、电流I和安培力F的相互关系如下列选项图所示，其中正确的是( )3．如图所示，一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间．电键闭合后导体棒受到的安培力方向( )A．向上 B．向下 C．向左 D．向右4.如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为( )A．2F B．1.5F C．0.5F D．05.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示．过c点的导线所受安培力的方向( )A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边垂直，指向左边C．与ab边平行，竖直向下D．与ab边垂直，指向右边二、多项选择题6．如图所示，纸面内的金属圆环中通有电流I，圆环圆心为O、半径为R，P、Q为圆环上两点，且OP垂直于OQ，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里，则( )A．整个圆环受到的安培力大小为2πBIRB．整个圆环受到的安培力大小为0C．圆弧PQ受到的安培力大小为BIRD．圆弧PQ受到的安培力大小为2BIR7．如图甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音．俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示，在图乙中( )A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外8．图中装置可演示磁场对通电导线的作用．绕有导线的两铁芯之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动，下列说法正确的是( )A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动答案及解析1．解析：安培力F总是与磁场B方向和电流I方向决定的平面垂直，但B与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直，通电导线受安培力时，力F与磁场及力F与导线都是垂直的，故A、C、D均错，B正确．答案：B2．解析：A图中磁场方向和电流方向平行，导线不受安培力作用，根据左手定则可知，B图中安培力的方向应垂直于磁场方向向上，C图中安培力的方向应垂直于导线向下，D图中安培力的方向垂直于导线向右．故选项D 正确．答案：D3．解析：根据图中的电流方向，由安培定则知U 形铁芯下端为N 极，上端为S 极，ab 中的电流方向由a →b ，由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右，选项D 正确．答案：D4．解析：设三根相同的导体棒的电阻均为R ，长度均为l ，其中ML 和LN 为串联关系，总电阻为2R . 由并联电路特点可知，通过MN 的电流为通过ML 和LN 中的电流的两倍，若MN 受到的安培力F ＝BIl ，则ML 和LN 受到的安培力的合力F 1＝BIl2，MN 受到的安培力与ML 和LN受到的安培力的合力的方向相同，故线框受到的安培力为F 合＝F ＋F 1＝1.5F ，故选B.答案：B5．解析：等边三角形的三个顶点a 、b 、c 处均有一通电直导线，且导线中通有大小相等的恒定电流．由安培定则可得：导线a 、b 的电流在c 处的合磁场方向竖直向下．再由左手定则可得：安培力的方向是与ab 边垂直，指向左边，故选B.也可以根据同向电流相互吸引，导线a 、b 对c 的引力大小相等，合力沿角平分线方向，即与ab 边垂直，指向左边．B 项正确．答案：B6．解析：根据左手定则可知，整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向，受到的合力为0，选项A 错，B 对；圆弧PQ 受到的安培力大小等于直线段PQ 受到的安培力大小，为2BIR ，选项C 错，D 对．答案：BD7．解析：将线圈看作由无数小段直导线组成，由左手定则可以判断，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，选项B 正确，A 错误；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，选项C 正确，D 错误．答案：BC8．解析：若a 接正极，b 接负极，由安培定则知两铁芯间磁场方向向上、若e 接正极，f 接负极，由左手定则知L 受到的安培力向左；若e 接负极，f 接正极，L 受到的安培力向右，选项A 错误，选项B 正确．同理，若a 接负极，b 接正极，两铁芯间磁场方向向下、e 接负极，f 接正极，L 所受的安培力向左；e 接正极，f 接负极，L 所受的安培力向右，选项C 错误，选项D 正确．答案：BD2.安培力的综合应用一、单项选择题1．通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定光滑转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示．下列哪种情况将会发生( )A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动C．L2绕轴O按顺时针方向转动D．L2绕轴O按逆时针方向转动2.条形磁铁固定在水平面上，其正上方有一根通电导线，电流方向向左．不考虑导线的重力，在条形磁铁磁场的作用下，关于导线运动情况的说法正确的是( )A．从上向下看逆时针转90°，同时向上运动B．从上向下看逆时针转90°，同时向下运动C．从上向下看顺时针转90°，同时向下运动D．从上向下看顺时针转90°，同时向上运动3．如图，一绝缘光滑固定斜面处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，通有电流I的金属细杆水平静止在斜面上．若电流变为0.5I，磁感应强度大小变为3B，电流和磁场的方向均不变，则金属细杆将( )A．沿斜面加速上滑B．沿斜面加速下滑C．沿斜面匀速上滑 D．仍静止在斜面上二、多项选择题4.如图所示，一根通有电流I的直铜棒MN，用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于张紧状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零( )A．适当增大电流IB．使电流反向并适当增大IC．保持电流I不变，适当增大BD．使电流I反向，适当增大B5．在某次科技活动中，有人做了一个电磁“小车”实验：如图所示，用裸露的铜导线绕制成一根长螺线管，将螺线管固定在水平桌面上．用一节干电池和两个磁铁制成一个“小车”，两磁铁的同名磁极粘在电池的正、负两极上．将这辆“小车”推入螺线管中(磁铁与电极和铜线均能良好导电)，“小车”就加速运动起来．关于“小车”的运动，以下说法正确的是( )A．图中“小车”加速度方向向右B．图中“小车”加速度方向向左C．只将“小车”上某一磁铁改为S极与电池粘连，“小车”就不能加速运动D．只将“小车”上两磁铁均改为S极与电池粘连，“小车”的加速度方向不变三、非选择题6．如图所示，两根平行、光滑的斜金属导轨相距L＝0.1 m，与水平面间的夹角为θ＝37°，有一根质量为m＝0.01 kg的金属杆ab垂直导轨搭在导轨上，匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B＝0.2 T，当杆中通以从b到a的电流时，杆可静止在导轨上，取g＝10 m/s2.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(1)求此时通过ab杆的电流；(2)若保持其他条件不变，只是突然把磁场方向改为竖直向上，求此时杆的加速度．7．如图所示，在水平放置的平行导轨一端架着一根质量m＝0.04 kg的金属棒ab，导轨另一端通过开关与电源相连．该装置放在高h＝20 cm的绝缘垫块上．当有竖直向下的匀强磁场时，闭合开关，金属棒ab会被抛到距导轨右端水平距离s＝100 cm处，试求开关闭合后安培力对金属棒做的功．(g取10 m/s2)答案及解析1．解析：由右手螺旋定则可知导线L1上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L1的距离越远的地方，磁感应强度越弱，导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O点的下方磁场较强，则安培力较大，因此L2绕轴O按逆时针方向转动，D选项对．答案：D2．解析：根据条形磁铁的磁场分布，并结合左手定则，可知通电导线左半部分受到的安培力方向垂直纸面向里，右半部分受到的安培力方向垂直纸面向外，因此通电导线从上向下看顺时针转90°，且随着转动会受到向下的安培力，即同时向下运动，故C正确．答案：C3．解析：设斜面倾角为θ，当磁场的磁感应强度大小为B ，通过金属细杆的电流为I 时，金属细杆处于静止状态．其受力分析如图所示，根据平衡条件和安培力公式可得F ＝BIL ＝mg sin θ.当磁场的磁感应强度大小变为3B ，电流变为0.5I 时，此时的安培力大小变为F ′＝3B ×0.5I ×L ＝1.5BIL ，金属细杆将沿斜面向上加速运动，故A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A4．解析：A 、C 对：根据左手定则，判断导线受到的安培力方向向上，增大安培力，可使悬线中张力为零，根据公式F ＝BIL 知，适当增大电流I 或者保持电流I 不变，适当增大B ，可使悬线中张力为零．B 、D 错：若使电流I 反向，则安培力向下，悬线中的张力不可能为零．答案：AC5．解析：两磁极间的磁感线如答图甲所示，干电池与磁铁及中间部分线圈组成了闭合回路，在两磁极间的线圈中产生电流，左端磁极的左侧线圈和右端磁极的右侧线圈中没有电流．其中线圈中电流方向的左视图如答图乙所示，由左手定则可知中间线圈所受的安培力有向右的分力，根据牛顿第三定律有“小车”向左加速，A 错误，B 正确；如果只改变某一磁铁S 极与电池粘连，则磁感线不会向外发散，两部分受到方向相反的力，合力为零，“小车”不能加速运动，C 正确；将“小车”上两磁铁均改为S 极与电池粘连，磁感线会向里聚集，受到的力与答图中方向相反，故“小车”的加速度方向将发生改变，D 错误．答案：BC6．解析：(1)杆静止在导轨上，受力平衡，杆受到重力、导轨的支持力以及安培力，根据平衡条件得：BIL ＝mg sin θ，解得：I ＝mg sin θBL ＝0.01×10×0.60.2×0.1A ＝3 A. (2)若把磁场方向改为竖直向上，对杆受力分析，根据牛顿第二定律得：F 合＝mg sin θ－BIL cos θ＝mg sin θ－mg sin θcos θ＝ma解得：a ＝g sin θ－g sin θcos θ＝(10×0.6－10×0.6×0.8) m/s 2＝1.2 m/s 2，方向沿导轨向下．答案：(1)3 A (2)1.2 m/s 2，方向沿导轨向下7．解析：设在闭合开关到金属棒离开导轨的短时间内，安培力对金属棒做的功为W ，由动能定理得W ＝12mv 2， 设平抛运动的时间为t ，则竖直方向有h ＝12gt 2， 水平方向有s ＝vt ，将数据代入解得W ＝0.5 J.答案：0.5 J3.磁场对运动电荷的作用力一、单项选择题1.带电粒子(重力不计)穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示粒子的径迹，这是云室的原理，如图所示是云室的拍摄照片，云室中加了垂直于照片向外的匀强磁场，图中Oa 、Ob 、Oc 、Od 是从O 点发出的四种粒子的径迹，下列说法中正确的是( )A ．四种粒子都带正电B ．四种粒子都带负电C ．打到a 、b 点的粒子带正电D ．打到c 、d 点的粒子带正电2．如图所示，方形玻璃管中有NaCl 的水溶液，沿x 轴正方向流动，沿y 轴正向加恒定的匀强磁场B .图中a 、b 是垂直于z 轴方向上玻璃管的前后两内侧面，则( )A．a处电势低于b处电势B．a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度C．溶液上表面的电势高于下表面的电势D．溶液上表面处的氯离子浓度大于下表面处的氯离子浓度3.图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是( )A．向上 B．向下C．向左 D．向右4．下列有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是( )A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C．带电粒子在匀强磁场中运动，受到的洛伦兹力做正功D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行5．如图所示是电子射线管的示意图．电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )A．加一电场，电场方向沿z轴负方向B．加一电场，电场方向沿y轴正方向C．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向D．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向二、多项选择题6．一带电粒子(重力不计，图中已标明粒子所带电荷的正负)进入磁场中，下列关于磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向的标示正确的是( )7．如图所示，一质量为m、电荷量为＋q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的v t图像可能是图中的( )8．如图所示，带电平行板中匀强电场E的方向竖直向上，匀强磁场B的方向水平(垂直纸面向里)．某带电小球从光滑绝缘轨道上的A点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动．现使球从较低的B点开始滑下，经P点进入板间，则球在板间运动的过程中( )A．动能将会增大B．电势能将会增大C．所受的磁场力将会增大D．所受的电场力将会增大答案及解析1．解析：由左手定则知打到a、b点的粒子带负电，打到c、d点的粒子带正电，D正确．答案：D2．解析：A错，B对：溶液中的正负离子沿x轴正向移动，由左手定则可知运动的正离子受到沿z轴正向的洛伦兹力，运动的负离子受到沿z轴负向的洛伦兹力，故正离子都会偏向a处，负离子都会偏向b处，a处电势高于b处电势，a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度．C、D错：正离子都会偏向a处，负离子都会偏向b处，并没有上下之分，所以溶液上表面的电势等于下表面的电势，溶液上表面处的离子浓度也等于下表面处的离子浓度．答案：B3．解析：a、b、c、d四根导线上电流大小相同，它们在O点形成的磁场的磁感应强度B的大小相同，方向如图甲所示．O点合磁场方向如图乙所示，则据左手定则可以判定由O点垂直纸面向外运动的带正电的粒子所受洛伦兹力方向向下．B选项正确．答案：B4．解析：当电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培力，故A错误；导线中定向移动的电荷受到的洛伦兹力在宏观上表现为导线受到的安培力，所以说安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，B正确；洛伦兹力的方向与电荷运动方向始终垂直，因此洛伦兹力对电荷不做功，C错误；通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向垂直，D错误．答案：B5．解析：电子由阴极沿x轴正方向射出，要使电子的径迹向下(z轴负方向)偏转，则应使电子受到向下的力．若加一电场，由于电子带负电，所受电场力与电场方向相反，因此电场方向应沿z轴正方向；若加一磁场，根据左手定则可知，所加磁场应沿y轴的正方向(注意电子带负电，四指应指向电子运动的反方向)．故选项D正确．答案：D6．解析：A中，带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，拇指所指的方向向下，选项A正确；B中，带正电的粒子向下运动，掌心向里，四指所指的方向向下，拇指的方向向左，选项B正确；C中，带正电粒子的运动方向与磁感线平行，此时不受洛伦兹力的作用，选项C错误；D中，带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，拇指所指的方向向下，选项D错误．答案：AB7．解析：由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，圆环受到竖直向下的重力、垂直杆的弹力及向左的摩擦力，当洛伦兹力初始时刻小于重力时，弹力方向竖直向上，圆环向右减速运动，随着速度减小，洛伦兹力减小，垂直杆的弹力越来越大，故做加速增大的减速运动，直到速度为零而处于静止状态，选项中没有对应图像；当洛伦兹力初始时刻等于重力时，垂直杆的弹力为零，摩擦力为零，故圆环做匀速直线运动，故选项A正确；当洛伦兹力初始时刻大于重力时，弹力方向竖直向下，圆环做减速运动，速度减小，洛伦兹力减小，垂直杆的弹力减小，在弹力减小到零的过程中，摩擦力逐渐减小到零，故做加速度逐渐减小的减速运动，摩擦力为零时，开始做匀速直线运动，故选项D正确．答案：AD8．解析：根据受力情况判断，小球带的只能是正电荷．当带电小球从A点自由滑下时，G＝F1＋F2＝qvB＋qE.小球从B点开始滑下，进入板间时的速度v′＜v，因此洛伦兹力F′1<F1，三力在竖直方向不平衡，小球在板间开始做加速曲线运动，速度将增大，从而动能将会增大，洛伦兹力也将会增大．另外，由于小球向下运动，克服电场力做功，因此电势能也将增大．答案：ABC4.带电粒子在匀强磁场中的运动一、单项选择题1．一质子在匀强磁场中运动，不考虑其他场力(重力)作用，下列说法正确的是( ) A．可能做类平抛运动B．一定做匀变速直线运动C．可能做匀速直线运动D．只能做匀速圆周运动2．两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的( ) A．轨迹半径增大，角速度增大B．轨迹半径增大，角速度减小C．轨迹半径减小，速度增大D．轨迹半径减小，速度不变3．质量和电荷量都相等的带电粒子M和N以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运动的半圆轨迹如图中虚线所示．下列表述正确的是( )A．M带负电，N带正电B．M的速率小于N的速率C．洛伦兹力对M、N做正功D．M的运行时间大于N的运行时间4．如图所示，某两相邻匀强磁场区域以MN为分界线，磁感应强度分别为B1、B2，磁场方向均垂直于纸面．有甲、乙两个电性相同的粒子同时分别以速率v1和v2从边界的a、c点垂直于边界射入磁场，经过一段时间后甲、乙两粒子恰好在b点相遇(不计重力及两粒子间的相互作用力)，O1和O2分别位于所在圆的圆心，其中R1＝2R2则( )A．B1、B2的方向相反B．v1＝2v2C．甲、乙两粒子做匀速圆周运动的周期不同D．若B1＝B2，则甲、乙两粒子的比荷不同5．用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹，如图甲是洛伦兹力演示仪的实物图，图乙是结构示意图．励磁线圈通电后可以产生垂直纸面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强．图乙中电子经电子枪中的加速电场加速后水平向左垂直磁感线方向射入磁场．下列关于实验现象的分析正确的是( )A．仅增大励磁线圈中的电流，电子束径迹的半径变小B．仅升高电子枪加速电场的电压，电子束径迹的半径变小C．仅升高电子枪加速电场的电压，电子做圆周运动的周期将变小D．要使电子形成如图乙中的运动径迹，励磁线圈中应通以逆时针方向的电流6.如图所示，以O为圆心的圆形区域内，存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁场边界上的A点有一粒子发射源，沿半径AO方向发射出速率不同的同种粒子(重力不计)，垂直进入磁场，下列说法正确的是( )A．速率越大的粒子在磁场中运动的时间越长B．速率越小的粒子在磁场中运动的时间越长C．速率越大的粒子在磁场中运动的角速度越大D．速率越小的粒子在磁场中运动的角速度越大二、多项选择题7.如图所示，若粒子(不计重力)能在图中所示的磁场区域内做匀速圆周运动，则可以判断( )A．粒子在运动过程中机械能不变B．若粒子带正电，则粒子沿顺时针方向运动C．在其他量不变的情况下，粒子速度越大，运动周期越大D．在其他量不变的情况下，粒子速度越大，做圆周运动的半径越大8.如图所示，截面为正方形的容器处在匀强磁场中，一束电子从孔a垂直磁场方向射入容器中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，则下列叙述中正确的是( ) A．从两孔射出的电子速率之比v c:v d＝2:1B．从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比t c:t d＝1:2C．从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比a c:a d＝2:1D．从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比a c:a d＝2:1三、非选择题9.如图所示，一个带负电的粒子以速度v由坐标原点射入磁感应强度为B的匀强磁场中，速度方向与x轴、y轴正方向均成45°角．已知该粒子带电荷量为q，质量为m，则该粒子通过x轴和y轴的坐标分别是多少？10.一个电子(电荷量e ，质量m )以速率v 从x 轴上某点垂直x 轴进入上方匀强磁场区域，如图所示，已知上方匀强磁场的磁感应强度为B ，且大小为下方匀强磁场的磁感应强度的12，那么(1)电子运动一个周期所用的时间是多少？ (2)电子运动一个周期沿x 轴上移动的距离是多少？ 11.一个重力不计的带电粒子，电荷量为q ，质量为m ，从坐标为(0，L )的a 点平行于x 轴射入磁感应强度为B 的圆形匀强磁场区域，又从x 轴上b 点射出磁场，速度方向与x 轴正方向夹角为60°，如图所示．试求：(1)带电粒子的速度大小； (2)粒子由a 点运动到b 点的时间． 12.如图所示，在长方形区域ABCD 内存在垂直纸面向外的匀强磁场，AB :BC ＝3:2.比荷相同的两个粒子a、b从CD边的中点E垂直磁场及磁场边界进入磁场．已知粒子a从D点射出磁场，粒子b从B点射出磁场，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，粒子重力不计，求：(1)粒子a、b进入磁场时的速率之比v a:v b.(2)粒子a、b在磁场中运动的时间之比t a:t b.答案及解析。
课时作业2—人教版高中物理选择性必修2含答案
答卷时应注意事项１、拿到试卷，要认真仔细的先填好自己的考生信息。
２、拿到试卷不要提笔就写，先大致的浏览一遍，有多少大题，每个大题里有几个小题，有什么题型，哪些容易，哪些难，做到心里有底；３、审题，每个题目都要多读几遍，不仅要读大题，还要读小题，不放过每一个字，遇到暂时弄不懂题意的题目，手指点读，多读几遍题目，就能理解题意了；容易混乱的地方也应该多读几遍，比如从小到大，从左到右这样的题；４、每个题目做完了以后，把自己的手从试卷上完全移开，好好的看看有没有被自己的手臂挡住而遗漏的题；试卷第１页和第２页上下衔接的地方一定要注意，仔细看看有没有遗漏的小题；５、中途遇到真的解决不了的难题，注意安排好时间，先把后面会做的做完，再来重新读题，结合平时课堂上所学的知识，解答难题；一定要镇定，不能因此慌了手脚，影响下面的答题；６、卷面要清洁，字迹要清工整，非常重要；７、做完的试卷要检查，这样可以发现刚才可能留下的错误或是可以检查是否有漏题，检查的时候，用手指点读题目，不要管自己的答案，重新分析题意，所有计算题重新计算，判断题重新判断，填空题重新填空，之后把检查的结果与先前做的结果进行对比分析。
亲爱的小朋友，你们好!经过两个月的学习，你们一定有不小的收获吧，用你的自信和智慧，认真答题，相信你一定会闯关成功。
相信你是最棒的！课时作业2 磁场对运动电荷的作用力一、单项选择题1．关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是( D )A．运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度必为零B．电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛伦兹力的方向一定互相垂直C．电子运动电荷由于受到垂直于它的磁场力作用而偏转，这是因为洛伦兹力对电子做功D．电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力解析：运动电荷处于磁感应强度为零处，所受洛伦兹力为零，但当运动电荷的速度方向和磁场方向一致时(同向或反向)也不受洛伦兹力的作用；运动电荷受到的洛伦兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，即洛伦兹力既垂直于磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直；因为洛伦兹力一定垂直于电荷的运动方向，所以洛伦兹力永远不做功；运动电荷受洛伦兹力的作用，这里的运动应是与磁场的相对运动．2.长直导线AB附近，有一带正电的小球，用绝缘丝线悬挂在M 点，当导线AB通以如图所示的恒定电流时，下列说法正确的是( D )A．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸里B．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸外C．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直向左D．小球不受磁场力作用解析：电场对其中的静止电荷、运动电荷都有力的作用，而磁场只对其中的运动电荷才有力的作用，且运动方向不能与磁场方向平行，所以D选项正确．3.如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是( C )A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动解析：不管通有什么方向的电流，螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应一直保持原运动状态不变．4．如图所示，一带负电的滑块从绝缘粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率( B )A．变大B．变小C．不变D．条件不足，无法判断解析：加上磁场后，滑块受一垂直斜面向下的洛伦兹力，使滑块所受摩擦力变大，做负功值变大，而洛伦兹力不做功，重力做功恒定，由能量守恒可知，速率变小．5．带电油滴以水平速度v 0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m ，磁感应强度为B ，则下述说法正确的是( C )A ．油滴必带正电荷，电荷量为2mg /v 0BB ．油滴必带负电荷，比荷q /m ＝g /v 0BC ．油滴必带正电荷，电荷量为mg /v 0BD ．油滴带什么电荷都可以，只要满足q ＝mg /v 0B解析：油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电，其电荷量q ＝mgv 0B，C 正确．6．一个带正电的微粒(重力不计)穿过如图所示的匀强磁场和匀强电场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是( C )A ．增大电荷质量B ．增大电荷电荷量C ．减小入射速度D ．增大磁感应强度解析：粒子在穿过这个区域时所受的力为：竖直向下的电场力Eq 和竖直向上的洛伦兹力q v B ，且此时Eq ＝q v B .若要使电荷向下偏转，需使Eq >q v B ，则减小速度v 、减小磁感应强度B 或增大电场强度E 均可．二、多项选择题7．下列关于带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是( BD )A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同B．如果把＋q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变解析：洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与其方向有关，故A选项错误；用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动的方向跟正电荷运动的方向相反，故把＋q换成－q，且速度反向而大小不变时，洛伦兹力的方向不变，又因速度方向与B的夹角也不变，故洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B选项正确；洛伦兹力的方向一定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方向的夹角也可以是任意的，故C项错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，不改变运动电荷的动能，故D选项正确．8.如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电．现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则( CD )A．经过最高点时，三个小球的速度相等B．经过最高点时，甲球的速度最小C．甲球的释放位置比乙球的高D．运动过程中三个小球的机械能均保持不变解析：三个小球在运动过程中机械能守恒，对甲有q v1B＋mg＝m v21 r ，对乙有mg－q v2B＝m v22r，对丙有mg＝m v23r，可判断A、B错，C、D对；选C、D.9.如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中．质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是( CD )A．滑块受到的摩擦力不变B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D．B很大时，滑块可能静止于斜面上解析：根据左手定则可判断滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下，选项C正确；滑块沿斜面下滑的速度变化，磁感应强度变化，则洛伦兹力的大小变化、压力变化、滑动摩擦力变化、滑动摩擦力做的功变化，选项A、B错误；若B很大，则滑动摩擦力较大，滑块先加速下滑后减速下滑，速度减为零时静止于斜面，选项D正确．三、非选择题10.有一质量为m、电荷量为q的带正电小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少？方向如何？答案：mg qB 水平向左解析：当磁场向左运动时，相当于小球向右运动，带正电的小球所受的洛伦兹力方向向上，当其与重力平衡时，小球即将飘离平面．设此时速度为v ，则由力的平衡有：q v B ＝mg ，则v ＝mg qB ，磁场应水平向左平移．11．电子以1×106 m/s 的速度垂直射入磁感应强度为B ＝0.25 T 的匀强磁场中，求：(1)电子受到的洛伦兹力的大小．(2)电子因受到洛伦兹力作用获得的加速度大小．(电子电荷量1.6×10－19 C 、质量0.91×10－31 kg)答案：(1)4×10－14 N (2)4.4×1017 m/s 2解析：(1)电子受到的洛伦兹力大小为F ＝q v B ＝1.6×10－19×1×106×0.25 N ＝4×10－14 N.(2)电子的加速度为a ＝F m ＝4×10－140.91×10－31 m/s 2≈4.4×1017 m/s 2.12．如图所示是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场，当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上a 、b 两点间的电势差U ，就可以知道管中液体的流量Q ——单位时间内流过液体的体积(m 3/s)．已知圆管的直径为D ，磁感应强度为B ，试推导出Q 与U 的关系式．答案：Q＝πUD 4B解析：a、b两点间的电势差是由于导电液体中电荷受到洛伦兹力作用在管壁的上、下两侧堆积电荷产生的．到一定程度后，上、下两侧堆积的电荷不再增多，a、b两点间的电势差达到稳定值U，此时，洛伦兹力和电场力平衡，有q v B＝qE，E＝UD，所以v＝UDB，又圆管的横截面积S＝14πD2，故流量Q＝S v＝πUD4B.。
课时作业2 —人教版高中物理选择性必修第二册课件(25张)
A．经过最高点时，三个小球的速度相等 B．经过最高点时，甲球的速度最小 C．甲球的释放位置比乙球的高 D．运动过程中三个小球的机械能均保持不变
解析：三个小球在运动过程中机械能守恒，对甲有 qv1B＋ mg＝mrv21，对乙有 mg－qv2B＝mrv22，对丙有 mg＝mrv23，可判断 A、 B 错，C、D 对；选 C、D.
解析：电场对其中的静止电荷、运动电荷都有力的作用，而 磁场只对其中的运动电荷才有力的作用，且运动方向不能与磁场 方向平行，所以 D 选项正确．
3.如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，
电子在管内的运动应该是( C )
A．当从 a 端通入电流时，电子做匀加速直线运动 B．当从 b 端通入电流时，电子做匀加速直线运动 C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动 D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动
课时作业2 磁场对运动电荷的作用力
一、单项选择题
1．关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是( D )
A．运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度 必为零
B．电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛伦兹力的 方向一定互相垂直
C．电子运动电荷由于受到垂直于它的磁场力作用而偏转， 这是因为洛伦兹力对电子做功
解析：加上磁场后，滑块受一垂直斜面向下的洛伦兹力，使 滑块所受摩擦力变大，做负功值变大，而洛伦兹力不做功，重力 做功恒定，由能量守恒可知，速率变小．
5．带电油滴以水平速度 v0 垂直进入磁场，恰做匀速直线运 动，如图所示，若油滴质量为 m，磁感应强度为 B，则下述说法
正确的是( C )
A．油滴必带正电荷，电荷量为 2mg/v0B B．油滴必带负电荷，比荷 q/m＝g/v0B C．油滴必带正电荷，电荷量为 mg/v0B D．油滴带什么电荷都可以，只要满足 q＝mg/v0B
2020-2021学年高二下学物理人教版(2019)选择性必修第二册 第3章 交变电流 章末学业测评
章末学业测评(时间:45分钟分值:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分)1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,以下说法中正确的是()A.线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变B.线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次C.线圈平面每经过中性面一次,感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D.线圈转动一周,感应电动势和感应电流方向都要改变一次2.下列提到的数值不是指交流电有效值的是()A.交流电压表的读数B.保险丝熔断电流C.电容器击穿电压D.220 V交流电压3.(多选)如图Z-3-1所示,在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有一面积为S的矩形单匝闭合导线框abcd,ab边与磁场方向垂直,线框的电阻为R.现使线框以恒定角速度ω绕过ad、bc中点的轴旋转,则下列说法正确的是()图Z-3-1A.线框abcd中感应电动势的最大值是BSωB.线框abcd中感应电动势的有效值是BSωC.线框平面与磁场方向平行时,流经线框的电流最大D.线框平面与磁场方向垂直时,流经线框的电流最大4.图Z-3-2甲为风速仪的结构示意图.在恒定风力作用下风杯带动与其固定在一起的永磁体转动,线圈产生的电流随时间变化的关系如图乙所示.若风速减小到原来的一半,则电流随时间变化的关系图可能是图Z-3-3中的()图Z-3-2图Z-3-3, 5.采用220 kV高压向远方的城市输电.当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的14输电电压应变为()A.55 kVB.110 kVC.440 kVD.880 kV6.阻值为1 Ω的电阻上通以交变电流,其i-t关系如图Z-3-4所示,则在0~1 s内电阻上产生的热量为()图Z-3-4A.1 JB.1.5 JC.2 JD.2.8 J7.面积均为S的两个电阻相同的线圈分别放在如图Z-3-5甲、乙所示的磁场中,甲图中是磁感应强度为B0的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OO'轴匀速转动,乙图中磁感应强度变化规律为B=B0cos2πt,从图示位置开始计时,则()T图Z-3-5A.两线圈的磁通量变化规律相同B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C.经相同的时间t(t>T),两线圈产生的热量不同时间,通过两线圈横截面的电荷量不同D.从此时刻起,经T48.如图Z-3-6所示,理想变压器的原线圈接在u=220√2sin 100πt(V)的交流电源上,副线圈接有R=55 Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2∶1,电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是()图Z-3-6A.原线圈的输入功率为220√2WB.电流表的读数为1 AC.电压表的读数为110√2VD.副线圈输出交流电的周期为50 s9.如图Z-3-7所示,理想变压器原线圈输入电压u=U m sin ωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R为滑动变阻器,理想交流电压表V1和V2的示数分别为U1和U2,理想交流电流表A1和A2的示数分别为I1和I2.下列说法正确的是()图Z-3-7A.U1和U2是电压的瞬时值B.I1、I2之比等于原、副线圈的匝数之比C.滑片P向上滑动过程中,U2变大,I1变大D.滑片P向上滑动过程中,U2不变,I1变小10.图Z-3-8为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=U m sin ωt的交流电源,若原线圈的输入功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为()图Z-3-8A.(n1n2)U m2 4rB.(n2n1)U m2 4rC.4(n1n2)2(PU m)2rD.4(n2n1)2(PU m)2r二、非选择题(本题共2小题,共40分)11.(20分)图Z-3-9为一个小型交流发电机的原理图,其矩形线圈的面积为S,共有n匝,线圈总电阻为r,可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO'转动;线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈在转动时可以通过滑环K1、K2和电刷L1、L2保持与外电路电阻R的连接.在外力作用下线圈以恒定的角速度ω绕轴OO'匀速转动.(1)推导发电机线圈产生感应电动势最大值的表达式为E m=nBSω;(2)求线圈匀速转动过程中电流表的示数;(3)求线圈转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热.图Z-3-912.(20分)某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW,输出电压为250 V.现准备向远处输电,所用输电线的总电阻为8 Ω,要求输电时在输电线上损失的电功率为输送电功率的5%,用户获得220 V电压,应选用匝数比分别为多大的升压变压器和降压变压器?参考答案1.C【解析】根据交流电的变化规律可得,如果从中性面位置开始计时,有e=E m sin ωt和i=I m sin ωt;如果从垂直于中性面的位置开始计时,有e=E m cos ωt和i=I m cos ωt.线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向也改变一次;线圈每转动一周,感应电流和感应电动势方向都改变两次,C正确.2.C【解析】电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值.3.AC 【解析】 线框平面与磁场方向平行时,线框的两边ab 、cd 垂直切割磁感线,产生的感应电动势最大,最大值为E m =2BLv=2BL ·ωL 2=BωS ,此时流经线框的电流最大,选项A 、C 正确;线框abcd 中感应电动势的有效值是E=√22E m =√22BωS ,选项B 错误;线框平面与磁场方向垂直时处于中性面,此时线框不切割磁感线,不产生感应电动势,流经线框的电流为零,选项D 错误.4.C 【解析】 根据E m =NBSω可知,若风速减小到原来的一半,则最大感应电动势也变为原来的一半,感应电流也变为原来的一半;根据转速与周期成反比可知,若风速减小到原来的一半,则周期增大到原来的两倍,故C 正确,A 、B 、D 错误.5.C 【解析】 由P=UI 得I=PU,再由P 损=I 2r 得P 损=(P U)2r ,选项C 正确.6.D 【解析】 因为所加的电流为交变电流,大小在变化,所以只能分时间段来求热量.在0~1 s 内电流的大小为1 A 和2 A 的时间分别为t 1=0.4 s,t 2=0.6 s,所以Q=I 12Rt 1+I 22Rt 2=2.8 J .7.A 【解析】 甲图中的磁通量变化规律为Φ甲=B 0S cos2πTt ,乙图中磁通量的变化规律为Φ乙=B 0S cos2πTt ,由于两线圈的磁通量变化规律相同,故两线圈中感应电动势的变化规律相同,达到最大值的时刻也相同,有效值E 也相同,又因两线圈电阻相同,故Q=E 2R t也相同,经过T 4时间,通过两线圈横截面的电荷量q=I ·T 4也相同,故A 正确.8.B 【解析】 原线圈输入电压的有效值是220 V,由U 1U 2=n 1n 2可得U 2=110 V,则电压表读数应为110 V,选项C 错误.由欧姆定律可得I 2=U 2R=2 A,由I 1I 2=n 2n 1可得I 1=1 A,选项B 正确.由功率P 1=U 1I 1可知,P 1=220 W,选项A 错误.由电源电压瞬时值表达式u=220√2sin 100πt (V)可知,ω=100π rad/s,由T=2πω可知,T=0.02 s,选项D 错误.9.D 【解析】 U 1和U 2是电压的有效值,选项A 错误;I 1、I 2之比等于原、副线圈的匝数比的倒数,选项B 错误;因U 1和匝数比一定,故U 2不变,滑片P 向上滑动过程中,因R 的阻值变大,故I 2变小,I 1变小,选项C 错误,D 正确.10.C 【解析】 原线圈电压的有效值U 1=m √2,根据U 1U 2=n 1n 2可得U 2=2n ·m √2,,所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ,所以输电线上的电流I=P U 2,输电线上损失的电功率为P'=I 2·2r=4r (n1n 2)2·(P U m)2,所以C 正确,A 、B 、D 错误.11.(1) 见解析 (2)√2nBSω2(R+r)(3)πNn 2B 2S 2ωr (R+r)2【解析】 (1)设线圈ab 边的边长为l 1,bc 边的边长为l 2.当线圈平面与磁场方向平行时,线圈中的感应电动势最大.设此时ab 边的线速度为v ,则单匝线圈时ab 边产生的感应电动势为E 1=Bl 1vcd 边产生的感应电动势为E 2=Bl 1vn 匝线圈产生的总感应电动势为E m =n (E 1+E 2)=2nBl 1v 由于v=ωr=ω·l 22故E m =2nBl 1ω·l 22=nBl 1l 2ω=nBSω (2)线圈中的感应电动势有效值为E=Em 2电路中电流的有效值 I=E R+r =√2(R+r)即电流表的示数为√2nBSω2(R+r)(3)线圈转动的周期 T=2πω,线圈转动N 周的时间 t=NT=N ·2πω依据焦耳定律可知,发电机线圈产生的焦耳热 Q=I 2rt 解得 Q=πNn 2B 2S 2ωr (R+r)212.1∶16 190∶11【解析】 根据题意作出输电示意图如图所示,升压变压器原线圈的电流为I 1=P U 1=100×103250 A =400 A当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时,输电线中的电流为I 2,有I 22R 线=5%P所以I 2=√5%P R 线=√0.05×100×1038A =25 A升压变压器T 1的匝数比为n 1n 2=I 2I 1=25A 400A =116则U 3=U 2-R 线·I 2=n 2n 1U 1-R 线·I 2=3800 V 所以n 3n 4=U 3U 4=3800V 220V =19011.。