2019-2020年高中物理 第三章 電磁感應第一節(jié) 電磁感應現(xiàn)象.doc

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2019-2020年高中物理 第三章 電磁感應第一節(jié) 電磁感應現(xiàn)象【典型例題】【例1】線框ABCD從有界的勻強磁場區(qū)域穿過，下列說法中正確的是（ ）A、進入勻強磁場區(qū)域的過程中，ABCD中有感應電流B、在勻強磁場中加速運動時，ABCD中有感應電流C、在勻強磁場中勻速運動時，ABCD中沒有感應電流D、離開勻強磁場區(qū)域的過程中，ABCD中沒有感應電流【解析】從磁通量有無“變化”來判斷發(fā)生感應電流與否，是觸及本質(zhì)的，也比較能抓住要點得出正確結論。若從切割磁感線的角度考慮問題，需注意全面比較閉合電路各部分切割的情況。在有界的勻強磁場中，常常需要考慮閉合回路進場、出場和在場中運動的情況，ABCD在勻強磁場中無論勻速，還是加速運動，穿過ABCD的磁通量都沒有發(fā)生變化。正確答案為AC?！纠?】如圖所示，在條形磁鐵中部垂直套有A、B兩個圓環(huán)，試分析穿過A環(huán)、B環(huán)的磁通量誰大。【解析】此題所給條件是非勻強磁場，不能用計算，只能比較穿過兩環(huán)的磁感線凈條數(shù)多少，來判斷磁通量的大小首先必須明確條形磁鐵的磁感線的分布，才能確定磁通量的大小條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)，經(jīng)外空間磁場由S極進入，在磁鐵內(nèi)部的磁感線從S極向N極，又因磁感線是閉合曲線，所以條形磁鐵內(nèi)外磁感線條數(shù)一樣多向上穿過A、B環(huán)的磁感線條一樣多，而向下穿過A環(huán)的磁感線多于B環(huán)，則A環(huán)從下向上穿過的凈磁感線少于B環(huán)，所以面積越大，磁感線抵消的越多，穿過線圈的磁通量為合磁通量，所以可知B環(huán)的磁通量大于A環(huán)磁通量?！纠?】如圖所示線圈abcd在通電直導線的磁場中，分別做如下的運動，A、向右平動；B、向下平動；C、以下邊為軸轉(zhuǎn)動；D、從紙面向紙外做平動；E、向上平動。但是線圈有個缺口，判斷以上情況中線圈中是否有感應電流?！窘馕觥吭瓉淼拇磐慷际窍蚶锏?，對于直導線來說，離電流越遠，磁場越弱，磁感線分布越稀疏A中，向右平移，穿過線圈的磁通量沒有變化，故沒有感應電流； B中，向下平移，穿過線圈的磁通量沒有減小，故產(chǎn)生感應電動勢，由于線圈閉合所以也有感應電流；C中，繞軸轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化（開始時減?。?，故產(chǎn)生感應電動勢，由于線圈閉合所以也有感應電流；D中，從紙面向紙外做平動，穿過線圈的磁通量減小，故產(chǎn)生感應電動勢，由于線圈閉合所以也有感應電流；E中，向上平動，但是線圈有個缺口，穿過線圈的磁通量增加，故產(chǎn)生感應電動勢，由于線圈不閉合，所以沒有感應電流【基礎練習】一、 選擇題1、如圖所示，矩形線圈abcd放置在水平面內(nèi)，磁場方向與水平方向成a角，已知a530，回路面積S，磁感應強度為B，則通過線框的磁通量為：（ ）A、BS B、0.8BS C、0.6BS D、0.75 BS2、如圖所示，一個矩形線圈與通有相同大小的電流平行直導線同一平面，而且處在兩導線的中央，則：（ ）A、電流同向時，穿過線圈的磁通量為零；B、兩電流反向時，穿過線圈的磁通量為零；C、兩電流同向或反向時，穿過線圈的磁通量都相等；D、因兩電流產(chǎn)生的磁場是不均勻的，因此不能判斷穿過線圈的磁通量是否為零3、恒定的勻強磁場中有一圓形的閉合導體線圈，線圈平面垂直于磁場方向，當線圈在此磁場中做下列運動時，線圈中能產(chǎn)生感應電流：（ ）A、線圈沿自身所在平面做勻速運動；B、線圈繞自身所在平面做加速運動；C、線圈繞任意一條直徑做勻速運動；D、線圈繞任意一條直徑做變速運動4、如圖所示，開始時矩形線圈與磁場垂直，且一半在勻強磁場內(nèi)一半在勻強磁場外，若要線圈產(chǎn)生感應電流，下列方法中可行的是：（ ）A、將線圈向左平移一小段距離； B、將線圈向上平移；C、以ab為軸轉(zhuǎn)動（小于900）；D、以bc為軸轉(zhuǎn)動（小于600）5、閉合電路的一部分導線ab處于勻強磁場中，圖1中各情況下導線都在紙面內(nèi)運動，那么下列判斷中正確的是 （ ）A、都會產(chǎn)生感應電流B、都不會產(chǎn)生感應電流C、甲、乙不會產(chǎn)生感應電流，丙、丁會產(chǎn)生感應電流D、甲、丙會產(chǎn)生感應電流，乙、丁不會產(chǎn)生感應電流6、2如圖2所示，矩形線框abcd的一邊ad恰與長直導線重合(互相絕緣)現(xiàn)使線框繞不同的軸轉(zhuǎn)動，能使框中產(chǎn)生感應電流的是( )A、繞ad邊為軸轉(zhuǎn)動B、繞oo為軸轉(zhuǎn)動C、繞bc邊為軸轉(zhuǎn)動D、繞ab邊為軸轉(zhuǎn)動二、 填空題7、閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動而產(chǎn)生感應電流，從能量的角度看，外力克服 力做功，使 能轉(zhuǎn)化為 能。8、磁通密度：由得B ，這表示磁感強度等于 ，因此，常把磁感強度叫做磁通密度。根據(jù)磁感線的意義，知道 可以形象地表示磁感應強度的大小。9、如圖12所示，矩形線圈abcd左半邊放在勻強磁場中，右半邊在磁場外，當線圈以ab邊為軸向紙外轉(zhuǎn)過60過程中，線圈中_產(chǎn)生感應電流(填會與不會)，原因是_。三、 計算題10、一個單匝矩形線圈放在磁感應強度為2.010-2T的勻強磁場中，如果穿過此線圈的磁通量是1.010-3Wb，此線圈的最小面積是多少？11、與磁感強度B=0.8T垂直的線圈面積為0.05m2，線圈的磁通量多大？若這個線圈繞有50匝時，磁通量有多大？線圈位置如轉(zhuǎn)過53時磁通量多大？12、有一個n匝的矩形線圈abcd，面積為S，它與水平面成角置于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B，求通過線圈平面的磁通量?！灸芰μ嵘?、如圖所示，在條形磁鐵外面套著一圓環(huán)，當圓環(huán)由磁鐵N極向下平移到磁鐵S極的過程中，穿過圓環(huán)的磁通量變化的情況是：( )A、逐漸增加B、逐漸減少C、逐漸增加，后逐漸減少D、先逐漸減少，后逐漸增大2、如圖所示，長直導線MN的右側(cè)有一矩形線框，它們在同一平面內(nèi)，欲使矩形線框產(chǎn)生感應電流，可采取的方法是：( )A、線框向上平動B、線框向下平動C、線框以MN為軸轉(zhuǎn)動D、逐漸增加或減少MN中的電流強度3、閉合銅環(huán)與閉合金屬框相接觸放在勻強磁場中，如圖9所示，當銅環(huán)向右移動時(金屬框不動)，下列說法中正確的是 （ ）A、銅環(huán)內(nèi)沒有感應電流產(chǎn)生，因為磁通量沒有發(fā)生變化B、金屬框內(nèi)沒有感應電流產(chǎn)生，因為磁通量沒有發(fā)生變化C、金屬框ab邊中有感應電流，因為回路abfgea中磁通量增加了D、銅環(huán)的半圓egf中有感應電流，因為回路egfcde中的磁通量減少4、一水平放置的矩形線圈abcd在條形磁鐵S極附近下落，在下落過程中，線圈平面保持水平，如圖10所示，位置1和3都靠近位置2，則線圈從位置1到位置2的過程中，線圈內(nèi)_感應電流，線圈從位置2至位置3的過程中，線圈內(nèi)_感應電流。(填：“有”或“無”)5、如圖所示，一個矩形線圈與通有相同大小的電流的平行直導線同一平面，而且處在兩導線的中央，求：（1）電流同向是磁通量是否為零（2）電流反向時磁通量是否為零參考答案基礎練習1、B2、A3、CD4、ACD5、D6、BCD7、磁場；機械；電8、，穿過單位面積上的磁感應條數(shù)，磁感線的疏密程度9、不會，磁通量沒變化10、0.05m211、0.04wb，0.04wb，2.410-2wb12、BScos能力提高1、C2、D3、CD4、有，有5、同向為零，反向不為零第二節(jié)、法拉第電磁感應定律【典型例題】【例1】如下圖所示，長為L的銅桿OA以O為軸在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度 勻速轉(zhuǎn)動，磁場的磁感應強度為B，求桿OA兩端的電勢差【解析】銅桿OA在勻強磁場中做切割磁感線運動，將產(chǎn)生感應電動勢E，此即OA桿兩端的電勢差。OA桿勻速轉(zhuǎn)動時，桿上各點運轉(zhuǎn)半徑不同，線速度大小不同，由知線速度v與半徑r成正比，可見感應電動勢從A至O是逐段均勻減小的，能夠用平均值來計算OA桿的感應電動勢。桿的平均速度 ，感應電動勢 ，桿OA兩端的電勢差UOAE【例2】如圖所示，半徑為r的金屬環(huán)繞通過某直徑的軸OO以角速度 作勻速轉(zhuǎn)動，勻強磁場的磁感應強度為B，從金屬環(huán)面與磁場方向重合時開始計時，則在金屬環(huán)轉(zhuǎn)過30角的過程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動勢的平均值是多大？【解析】根據(jù)金屬環(huán)在磁場中轉(zhuǎn)動的始末位置穿過環(huán)的磁通量1和2以及完成這一變化所用時間t，就可以求出環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢 。當金屬環(huán)面與磁感線平行時，穿過環(huán)的磁通量10。當環(huán)轉(zhuǎn)過300時，環(huán)平面在垂直磁感線方向的投影，穿過環(huán)的磁通量。所以，在環(huán)轉(zhuǎn)過30的過程中，環(huán)中平均感應電動勢 【例3】如圖所示，小燈泡的規(guī)格為“2V、4W”，接在光滑水平導軌上，軌距0.1m，電阻不計。金屬棒ab垂直擱置在導軌上，電阻1。整個裝置處于磁感強度B=1T的勻強磁場中。求：（1）為使小燈正常發(fā)光，ab的滑行速度多大？（2）拉動金屬棒ab的外力功率多大？【解析】要求小燈正常發(fā)光，燈兩端電壓應等于其額定值2V。這個電壓是由于金屬棒滑動時產(chǎn)生的感應電動勢提供的。金屬棒移動時，外力的功率轉(zhuǎn)化為全電路上的電功率。（1）根據(jù)小燈的標志得小燈的額定電流和電阻分別為I=P/U=2A, R=U2/P=1。設金屬棒滑行速度為v，它產(chǎn)生的感應電流為I=BLV/(R+r), 式中r為棒的電阻。由I=I,即IBLV/(R+r) 得VI（R+r）/BL40m/s（2）根據(jù)能的轉(zhuǎn)換，外力的機械功率等于整個電路中的電功率，所以拉動ab作切割運動的功率為P機=P電=I2（R+r）=22（1+1）W=8W?！净A練習】一、選擇題1、關于電磁感應，下列說法中正確的是（ ）。（A）穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大；（B）穿過線圈的磁通量為零，感應電動勢一定為零；（C）穿過線圈的磁通量的變化越大，感應電動勢越大；（D）空過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大。2、穿過一個電阻為1的單匝閉合線圈的磁通量始終是每秒均勻的減少2Wb,則 ( )A、線圈中的感應電動勢一定是每秒減少2vB、線圈中的感應電動勢一定是2vC、線圈中的感應電流一定是每秒減少2AD、線圈中的感應電流一定是2A3、在赤道上空，一根沿東西方向的水平導線自由下落，則導線上各點的電勢正確的說法是 A、東端高 B、西端高 C、中點高 D、各點電勢相同4、平行閉合線圈的匝數(shù)為n,所圍面積為S，總電阻為R，在時間內(nèi)穿過每匝線圈的磁通量變化為，則通過導線某一截面的電荷量為（ ）。A、 B、 C、 D、5、如圖所示，矩形線圈有N匝，長為a，寬為b，每匝線圈電阻為R，從磁感應強度為B的勻強磁場中以速度v勻速拉出來，那么，產(chǎn)生的感應電動勢合流經(jīng)線圈中的感應電流的大小應為（ ）A、E = NBav， B、E = NBav， C、E = Bav， D、E = Bav，6、一個矩形導體線圈長為2，寬為，以速率V穿過一個理想邊界的、寬為的勻強磁場，如圖所示，則以下各圖中哪個正確地表示了矩形線圈內(nèi)的電動勢隨時間變化的關系：（ ）二、填空題7、直導線在勻強磁場中做切割磁感應線的運動，如果運動方向與磁感線垂直，那么導線中的感應電動勢的大小與 、 和 三者都成正比。用公式表示為E 。8、一艘海輪正以6m/s的速度從東向西航行，起上有一根長15m的金屬桅桿，設海輪所處海域的地磁場的水平分量為0.5104T，則桅桿兩端的電勢差為 。9、如圖所示，平行金屬導軌間距為d，一端跨接一阻值為R的電阻，勻強磁場磁感強度為B，方向垂直軌道所在平面，一根長直金屬棒與軌道成60角放置，當金屬以垂直棒的恒定速度v沿金屬軌道滑行時，電阻R中的電流大小為_。（不計軌道與棒的電阻）三、計算題10、矩形線圈abcd，長ab20cm，寬bc10cm，匝數(shù)n200，線圈回路總電阻R50，整個線圈平面均有垂直于線框平面的勻強磁場穿過，磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示，求：線圈回路的感應電動勢。11、如圖所示，有一閉合的矩形導體框，框上M、N兩點間連有一電壓表，整個裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，且框面與磁場方向垂直當整個裝置以速度v向右勻速平動時，M、N之間有無電勢差？ 12、有一根粗細均勻的長直軟鐵棒, 其橫截面積為8cm2, 將絕緣導線密繞在軟鐵棒上. 當導線中有電流通過時, 軟鐵棒中部穿過0.5cm2橫截面積的磁通量為5.510-6Wb. 求：(1) 軟鐵棒中部內(nèi)的磁感應強度大小；(2) 穿過軟鐵棒中部橫截面的磁通量。【能力提升】1、感應電動勢產(chǎn)生的條件是：（ ）A、導體必須做切割磁力線運動；B、導體回路必須閉合，且回路所包圍面積內(nèi)的孩通量發(fā)生變化；C、無論導體回路是否閉合，只要它包圍或掃過的面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化；D、閉合回路產(chǎn)生了感生電流2、如圖所示，一閉合圓形線圈放在勻強磁場中，線圈的平面與磁場方向成角，磁感應強度隨時間均勻變化，變化率為一定值在下述辦法中用哪一種可以使線圈中感應電流的強度增加一倍（ ）A、線圈的匝數(shù)增加一倍B、把線圈的半徑增加一倍C、把線圈的面積增加一倍D、改變線圈軸線對磁場的方向E、把線圈的匝數(shù)減少到原來的一半3、在豎直向下的勻強磁場中,有一根水平放置的金屬棒沿水平方向拋出,初速度方向與棒垂直,則棒產(chǎn)生的感應電動勢將 ( )（A）隨時間增大 ； （B）隨時間減小 ； （C）不變化 ； （D）難以確定4、如圖所示，直導線ab與固定的電阻器R連成閉合電路，ab長0.40 m，在磁感強度是 0.60 T的勻強磁場中以5.0 m/s的速度向右做切割磁感線的運動，運動方向跟ab導線垂直這時直導線ab產(chǎn)生的感應電動勢的大小是 V 。 5、如圖所示，長L1寬L2的矩形線圈電阻為R，處于磁感應強度為B的勻強磁場邊緣，線圈與磁感線垂直求：將線圈以向右的速度v勻速拉出磁場的過程中，拉力F大小拉力的功率 P拉力做的功W線圈中產(chǎn)生的電熱 Q參考答案基礎練習1、D2、BD3、A4、D5、A6、C7、磁感應強度，導線的長度，運動速度，BLV8、4.51039、10、11、有電勢差 12、，8.810-5Wb能力提高1、C2、B3、C4、1.2V5、，第三節(jié)、交變電流【典型例題】【例1】一個電阻接在10V的直流電源上，它的發(fā)熱功率是P，當接到電壓為的交流電源上，它的發(fā)熱功率是（ ）A、 B、 C、 D、【解析】計算交流的發(fā)熱功率，必須用有效值，即，而，所以，故B答案正確。【例2】圖3是某交流發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流的圖像，根據(jù)圖像可以判定（ ） A、此交變電流的周期為0.1s B、此交變電流的頻率為5Hz C、將標有“12V、3W”的燈泡接在此交變電流上，燈泡可以正常發(fā)光 D、與圖像上a點對應的時刻發(fā)電機中的線圈剛好轉(zhuǎn)至中性面【解析】由正弦函數(shù)圖象可以得知，線框是由中性面開始轉(zhuǎn)動的，所以D答案錯。此圖告訴我們，交變電流的周期是0.2s，頻率，即A錯B對。 12V、3W燈泡中12V是有效值，圖12V為最大值，通過以上分析，只有答案B正確。【例3】如圖所示為某正弦式電流的圖象，求其峰值，周期和角頻率，并寫出該電流的瞬時值表達式【解析】從圖中可看出交流的周期T為在時，電流為，而時線圈從中性面轉(zhuǎn)過的角度為。由電流公式，得： ，而故此電流的瞬時值表達式為：【基礎練習】一、選擇題1、電流方向每秒改變50次的交變電流，它的周期和頻率分別是（ ）A、0.04s,25Hz B、0.08s,25Hz C、0.04s,50Hz D、0.08s,50Hz2、如圖所示，正弦式交變電壓U的最大值為311V，負載電阻R=440，若不考慮電表內(nèi)阻對電路的影響，則交流電壓表和電流表的讀數(shù)分別為 （ ）A、311V，0.707AB、220V,0.5AC、311V,0.707AD、220V,0.707A3、兩只阻值相同的電阻分別通以正弦式交變電流和方形交變電流，如圖所示，若它們的電流最大值相等，則兩只電阻產(chǎn)生的熱功率之比為（ ）A、14 B、12C、11 D、214、邊長為a的正方形線框，其電阻為R，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，每秒轉(zhuǎn)數(shù)為n，當線圈平面平行于磁感線時開始計時（ ）A、線框中產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值為2Ba2ncos（2nt）B、線框中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為Ba2n C、線框中產(chǎn)生的感應電流的有效值為2Ba2n /RD、線框中感應電流的周期為1/n5、一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電流瞬時值表達式為：，則（ ）A、此交流的頻率為50HzB、此交流的峰值為10AC、用交流電流表測此電流，示數(shù)為10AD、用交流電流表測此電流，示數(shù)為14.1A6、一個矩形線圈匝數(shù)為100匝，線圈面積為，在的勻強磁場中以的角速度繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，開始時，線圈平面與磁感線平行，則（ ）A、電動勢的有效值為 B、時的電動勢C、時，電動勢 D、時，電動勢為零二、填空題7、某線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的電動勢變化規(guī)律為e=sint，保持其它條件不變，使該線圈的轉(zhuǎn)速和匝數(shù)同時增加一倍，則此時所產(chǎn)生的電動勢的瞬時表達式 。8、一正弦式電流u10sin314t，其有效值為_，頻率為_，接上R=10電阻后，一周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為_。 9、如圖所示，在第一個周期時間內(nèi)，線圈轉(zhuǎn)到中性面的時刻為_末，此時穿過線圈的磁通量_（填最大，最小或零下同），流過線圈的電流為_在0.02s末時刻，線圈在磁場中的位置是_三、計算題10、一臺發(fā)電機產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的電動勢的峰值為400V，線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度為314rad/s，今將該發(fā)電機與只含電阻的負載組成的閉合電路的總電阻為。試寫出該電流的瞬時值表達式并求出該電路所消耗的交流電功率。11、邊長為a的正方形線圈在磁感強度為B的勻強磁場中，以一條邊為軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，轉(zhuǎn)動軸與磁場方向垂直，若線圈電阻為R，則從圖中所示線圈平面與磁場方向平行的位置轉(zhuǎn)過90角的過程中，在線圈中產(chǎn)生的熱量是多少？12、交流發(fā)電機電樞電阻為2歐，感應電動勢瞬時值表達式為e=389sin100t（V），給電阻R=8的用電器供電，則（1）通過用電器的電流為多少？（2）電源輸出功率和發(fā)電總功率為多少？（3）發(fā)電機輸出端電壓為多少？【能力提升】1、一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢e 隨時間t的變化如圖所示，下面說法中正確的是（ ）A、t1時刻通過線圈的磁通量為零B、t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C、t3時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大D、每當e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值最小2、將一根電阻絲接到100V直流電源上，在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，若將此電阻絲接到某一正弦式交流電源上，則在2min內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為Q，那么該交流電壓的最大值為（ ） A、50V B、 C、100V D、3、一矩形線圈，繞與勻強磁場垂直的中心軸OO按順時針方向旋轉(zhuǎn)引出線的兩端與互相絕緣的半圓銅環(huán)連接，兩個半圓環(huán)分別與固定電刷A、B滑動接觸，電刷間接有電阻，如圖所示，在線圈轉(zhuǎn)動過程中，通過電阻的電流( )、大小和方向都不斷變化、大小和方向都不變、大小不斷變化，方向 、大小不斷變化，方向從 4、一交變電流的電壓瞬時值表達式為u=311sin314tV，則：（1）該交變電流的電壓有效值為 V，頻率為 Hz，周期為 s。（2）將該交變電流的電壓加在電阻R=20的兩端，通過電阻R的電流瞬時值表達式為i= A5、邊長為a的正方形線框，其電阻為R，在磁感強度為B的勻強磁場中繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖187所示，每秒轉(zhuǎn)數(shù)為n，當線圈平面平行于磁感線時開始計時，線框中產(chǎn)生的感應電動勢瞬時值為？參考答案基礎練習1、A2、B3、B4、AD5、AC6、AB7、e=4sin2t8、10V，50Hz，0.2J9、0或0.04s，最大，0，與中性面垂直10、11、 12、（1）27.5A （2）6050W 7562.5W （3）220V能力提高1、C2、C3、C4、（1）220、50、0.02 （2）11sin314t 5、2nBa2cos2nt第四節(jié)、變壓器【典型例題】【例1】有一降壓變壓器，它的輸入電壓最大值為220V，另有一負載，當它接在22V直流電源上時，消耗功率為P，若使它接在上述變壓器的次級電路中，消耗P/2的功率，則此變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為 （ ）A、141 B、114 C、101 D、110【解析】設負載電阻為R，直流電壓U0=22V，變壓器次級電壓的有效值為U2，則由題意知,兩式相比，得而變壓器初級電壓的有效值為因此，該變壓器原副線圈的匝數(shù)比為.答案選C?！纠?】圖為理想變壓器，它的初級線圈接在交流電源上，次級線圈接在一個標有“12V 100W”的燈泡上已知變壓器初、次級線圈匝數(shù)之比為181，那么燈泡正常工作時，圖中的電壓表讀數(shù)為_V，電流表讀數(shù)為_A【解析】分析理想變壓器問題時應注意正確應用電壓關系和電流關系、特別是初、次級功率相等的關系由公式U1/U2n1/n2，得U1U2n1/n2216(V)；因理想變壓器的初、次級功率相等，所以I1P1/U1P2/U20.46(A)即電壓表、電流表讀數(shù)分別為216V、0.46A【例3】如圖所示電路中要使電流表讀數(shù)變大，可采用的方法有（ ）A、將 上的滑片向上移動. B、將 上的滑片向下移動. C、將電鍵S由1擲向2 D、將電鍵 S由1擲向3【解析】在輸入電壓和匝數(shù)比n1/n2一定的情況下，輸出電壓U2是一定的,當 減小時,由可知電流表讀數(shù)變大,故應向下移動。在輸入電U1一定的條件下，減小匝數(shù)比n1/n2，則輸出電壓U2，增大，故電流強度增大，應擲向2，所以正確的答案是BC。【基礎練習】一、選擇題1、利用變壓器不可能做到的是 （ ）A、增大電流 B、升高電壓 C、減小電壓 D、增大功率2、當理想變壓器副線圈空載時，副線圈的 （ ）A、負載電阻為0 B、輸出電流為0 C、兩端電壓為0 D、輸出功率為03、理想變壓器工作時，原線圈一側(cè)和副線圈一側(cè)保持相同的物理量有電壓 電流 電 功率 頻率 （ ）A、 B、 C、 D、4、對于理想變壓器，下列說法中正確的是（ ）A、原線圈的輸入功率，隨著副線圈的輸出功率增大而增大B、原線圈的輸入電流，隨著副線圈的輸出電流增大而增大C、原線圈的電壓，不隨副線圈的輸出電流變化而變化D、當副線圈的電流為零時，原線圈的電壓也為零5、有一理想變壓器變壓比為，原線圈接入電壓時，將副線圈拆去18匝，輸出電壓為8V，則變壓器原線圈的匝數(shù)應為（ ）A、495匝 B、1320匝 C、2640匝 D、990匝6、用變壓器給負載電阻R供電，下列哪種辦法可使變壓器的輸入功率變大（ ）A、減少R的值 B、增加原線圈的匝數(shù) C、加粗原線圈的導線 D、減少副線圈的匝數(shù)二、填空題7、變壓器原線圈1400匝，副線圈700匝并接有電阻R，當變壓器工作時原副線圈中，功率之比 ，電壓之比 。8、理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為115，當原線圈接在6V的蓄電池兩端以后，副線圈的輸出電壓為 。9、如圖所示，副線圈上有一個標有“220V，10W”字樣的燈泡正常發(fā)光，原線圈中的電流表示數(shù)為0.025A，則電壓表的示數(shù)為_V，原、副線圈的匝數(shù)比為_。三、計算題10、理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為41，若原線圈上加V的交變電壓，則在副線圈兩端用交變電壓表測得電壓為多少？11、一理想變壓器的副線圈為200匝，輸出電壓為10V，則鐵芯內(nèi)的磁通量變化率的最大值為多少？12、電壓瞬時值的交流電，加在標有“220V、100W”的白熾燈泡上，經(jīng)過多少個周期電流做功為10J，此交流電加在變壓比為201的理想變壓器的初級，那末次級的輸出電壓的最大值是？頻率是？【能力提升】1、下列正確說法是 （ ）A、變壓器也可能改變恒定電壓B、變壓器的原理是一種電磁感應現(xiàn)象，副線圈輸出的電流是原線圈電流的感應電流C、變壓器由繞在同一閉合鐵芯上的若干線圈構成D、變壓器原線圈相對電源而言起負載作用，而副線圈相對負載而言起電源作用2、理想變壓器原、副線圈的電流為I1、I2，電壓、功率為、關于它們之間的關系正確的說法是（ ）A、由決定 B、與負載有關 C、由決定 D、以上說法都不對3、一個理解的變壓器原線圈接入電壓，若原、副線圈的匝數(shù)分別是1210匝和1650匝，下列哪個判斷是錯誤的（ ）A、副線圈輸出電壓的頻率是100Hz B、用電壓表量得副線圈兩端的電壓是600VC、副線圈兩端的電壓的峰值是848V D、副線圈的輸出功率與原線圈的輸入功率是相同的4、一臺理想變壓器，原線圈加上U1電壓的交變電流，副線圈兩端的電壓是U2，如果從副線圈上拆去n0匝后，副線圈上的電壓變?yōu)閁2V，則原線圈的匝數(shù)n1=_，副線圈原來的匝數(shù)n2=_。5、如圖所示的變壓器原線圈ab和副線圈cd的匝數(shù)之比為103，副線圈外接一只100的電阻如果原線圈接交變電壓源u100sin100t，并以由a流入，b流出的電流為正，則在t0.01s時刻，c點的電勢比d點的電勢高還是低？在一個周期中，電阻上的發(fā)熱量為多少J？參考答案基礎練習1、D2、BD3、D4、ABC5、B6、A7、1：1，2：18、09、400，201110、100V11、0.07Wbs12、5，15.55，50能力提高1、BCD2、C3、A4、5、低，0.09J第五節(jié)、高壓輸電【典型例題】【例1】一臺發(fā)電機的功率是40KW，用電阻為0.2的導線輸送到用戶，(1)若用220V的電壓輸電，輸電線上損失的功率是多少?(2)若用22KV的電壓輸電，輸電線上損失的功率又是多少?(3)比較(1)、(2)的結果可得到什么結論? 【解析】要求出輸電線上損失的功率，首先根據(jù)PUI求出輸電線中的電流，再根據(jù)焦耳定律QI2Rt和PW/t (因為WQ)可求出輸電線上損失的功率P損I2R線. 解：(1)當輸電電壓為U1220V時，輸電電流為：I1P/U1xx/11A所以輸電線上損失的功率為：P1I12R線(xx/11)2A0.2=6611.6W(2)當輸電電壓為U222千伏時，輸電電流為：I2P/U220/11A所以輸電線上損失的功率為：P2I22R線0.66116W(3)比較(1)、(2)P2/P11/10000【例2】發(fā)電廠的輸出功率為200KW，輸電線的電阻為0.13.那么輸出電壓為250V或2500V，這兩種情況下，在輸電線上損失的功率各為多少?輸入用戶的功率各為多少?分析：電能在輸送過程中，由于電流的熱效應在輸電線上要損失一部分功率，而輸入用戶的功率應該用發(fā)電廠輸出的功率減去這部分損失的功率.【解析】解：當U輸出250V時，輸出電流為：I輸出P輸出/U輸出800A在輸電線上損失的功率：P損失I2輸出R線(800A)20.1383.2KW輸入用戶的功率：P輸入P輸出-P損失200KW-83.2KW116.8KW當U輸出2500V時，輸出電流為：I輸出P輸出/U輸出80A在輸電線上損失的功率：P損失I2輸出R線(80A)20.130.832KW輸入用戶的功率：P輸入P輸出-P損失200KW-0.832KW199.168KW【例3】輸送同樣的總功率，若用110kV和220kV的電壓輸電，輸電線上損失的功率之比為多少？【解析】損失的功率P不等于U2/R，因為這里為U是兩根輸電線的兩始端的電壓；若要寫成U2/R，這里的電壓U應是輸電線上損失的電壓U，它等于輸電電壓減去用戶得到的電壓即UUU損失的功率，而IP/U，即P與U2成反比設輸電總功率為P，輸電電壓為U，則輸電電流IP/U；輸電線電阻為R，輸電線上功率損失，所以；輸電線上損失的功率之比為41，即用220kV輸電時功率損失為110kV時的1/4損失的功率P不等于U2/R，因為這里為U是兩根輸電線的兩始端的電壓；若要寫成U2/R，這里的電壓U應是輸電線上損失的電壓U，它等于輸電電壓減去用戶得到的電壓即UUU【基礎練習】一、選擇題1、在電能的遠距離輸送中，為減小輸電導線的功率損失，下列說法正確的是（ ）A、根據(jù)IU/R，只要減小輸送電壓，就減小了輸送電流，就減小了B、根據(jù)UIR，要減小輸送電流I，只要減小輸送電壓U即可C、根據(jù)IU/R，增大輸送電壓，輸送電流I隨之增大，也就增大D、上述說法都不對2、關于減小遠距離輸電線上的功率損耗，下列說法正確的是 （ ）A、由功率P=U2/R，應降低輸電電壓，增大導線電阻B、由P=IU，應低電壓小電流輸電C、由P=I2R，應減小導線電阻或減小輸電電流D、上述說法均不對3、在電能輸送過程中，若輸送的電功率一定，則在輸電線上損失的電功率（ ）A、隨輸電線電阻的增大而增大B、和輸送電壓的平方成正比C、和輸電線上電壓降落的平方成正比D、和輸電線中的電流強度的平方成正比E、和輸電電壓的平方成反比4、用電器電阻值為R距交變電源L，輸電線電流為I，電阻率為，要求輸電線上電壓降不超過U則輸電線截面積最小值為 （ ）A、L/R B、2LI/U C、U/LI D、2UL/I5、用U1和U2兩種電壓通過相同長度和材料的導線輸電，若輸送的電功率相等，在輸電線上損失的電功率也相同，則在兩情況下輸電線截面積之比S1：S2為（ ）AB C D 6、在遠距離輸電中，輸電線電阻一定，輸送電功率一定，如果將輸電電壓提高到原來的10倍，則輸電線上消耗的功率減小到原來的( )A.10倍 B.1/10倍 C.100倍 D.1/100倍二、填空題7、在電能輸送的過程中，由焦耳定律知，減小輸電的_是減小電能損失的有效方法；在輸送功率不變的情況下，只能通過提高輸電_來實現(xiàn)。8、從發(fā)電站發(fā)出的電能，先經(jīng)過_把電壓升高，再用_輸送到遠處的用戶附近，再經(jīng)過_把電壓降低，供用戶使用。9、變壓器接入某輸電電路中，現(xiàn)以相同的輸入電壓U，不同的輸出電壓輸送相同的電功率P，輸電線電阻為R當副線圈與原線圈匝數(shù)比為K時，輸電線線路上損耗的功率為_；當匝數(shù)比為nK時，線路上損耗的功率為原來的_倍三、計算題10、一輸電線電阻值是2歐，以3000伏輸送電能，輸出的電流是60安，線路上損失的功率是？；若采用6000伏輸送同時功率的電能，則線路損耗的功率是？11、遠距離輸送一定功率的交流電，若輸電電壓提高 倍，則輸電導線的電功率損失是原來的？輸電導線的電壓損失是原來的？12、我國自行設計建造的第一座核電站秦山核電站的功率為30萬千瓦。它連續(xù)發(fā)電一年，可發(fā)電多少千瓦時?若輸電電壓為220千伏，則輸電線路中的電流又是多大?(1年按365天計算)【能力提升】1、遠距離輸電要采用( )A.低壓輸電 B.高壓輸電C.強電流輸電 D.弱電流輸電2、遠距離輸電時，為了減少輸電線上電能損失，應( )A.提高輸送電壓，增大輸送電流 B.提高輸送電壓，減小輸送電流C.減小輸送電壓，增大輸送電流 D.減小輸送電壓，減小輸送電流3、遠距離輸送一定功率的交變電流，若送電電壓提高到n倍，則輸電導線上（ ）A、電能損失為原來的 B、電壓損失為原來的C、電能損失減少 D、電壓損失減少4、發(fā)電機的輸出電壓為U，輸出總功率為P，通過總電阻為R的輸電線向用戶供電，則輸電線上電流強度為 ，輸電線上的電壓降落為 ，輸電線上損失的電功率為 ，用戶得到的電壓為 ，用戶得到的功率為 。5、某發(fā)電機的輸出電壓是200伏，輸出電流是400安，輸電線電阻是0.5歐，線路上損耗的功率多大?如果采用4 000伏輸送同樣的功率，線路上損耗的功率又是多大?參考答案基礎練習1、D2、C3、ACDE4、B5、D6、D 7、電流；電壓8、變壓器，高壓輸電線，變壓器9、10、7200W，1800W11、；12、2.6109千瓦時 1.36103安能力提高1、BD 2、B 3、ABCD4、； ； ； ； 5、8104瓦 200瓦第六節(jié)、自感現(xiàn)象、渦流【典型例題】【例1】如圖所示的電路，L為自感線圈，R是一個燈泡，是電源，當S閉合瞬間，通過電燈的電流方向是 。當S切斷瞬間，通過電燈的電源方向是 ?！窘馕觥慨擲閉合時，流經(jīng)R的電流是AB。當S切斷瞬間，由于電源提供給R及線圈的電流立即消失，因此線圈要產(chǎn)生一個和原電流方向相同的自感電動勢來阻礙原電流減小，所以線圈此時相當于一個電源，產(chǎn)生的自感電流流經(jīng)R時的方向是BA?！纠?】在圖所示的電路中，兩個相同的電流表G1和G2的零點在刻度盤中央，當電流從“+”接線柱流入時，指針向右擺；當電流從“”接線柱流入時，指針向左擺。在電路接通后再斷開開關K的瞬間，下列說法中正確的是 ( )A、G1指針向右擺，G2指針向左擺B、G1指針向左擺，G2指針向右擺C、兩表指針都向右擺D、兩表指針都向左擺【解析】這是斷電自感現(xiàn)象，自感電流流經(jīng)由L和R組成的閉合回路，因此通過兩電流表的電流方向必然相反。當開關K閉合時，流經(jīng)電感線圈L的電流方向為自左向右流動。當斷開開關K的瞬間，通過線圈L的電流將變小，根據(jù)楞次定律，必然感應電流方向與原電流方向相同，也將是自左向右流，以阻礙原電流減小的變化。這樣在由L、G2、R及G1組成的閉合電路中，感應電流將從G2的負接線柱流入，因而G2的指針向左偏；感應電流將從G1的正接線柱流入，因而G1的指針向右偏。故答案為A?！纠?】在水平放置的光滑導軌上，沿導軌固定一個條形磁鐵如圖1。現(xiàn)有銅、鋁和有機玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們從導軌上的A點以某一初速向磁鐵滑去。各物塊在拜碰上磁鐵前的運動情況將是（ ）A、都作勻速運動 B、甲、乙作加速運動C、甲、乙作減速運動 D、乙、丙作勻速運動【解析】本題容易誤解選A是出于如下考慮：因為銅、鋁、有機玻璃都屬非鐵磁性物質(zhì)，它們在磁場里不能被磁化，因而不會受到磁鐵的引力，故作勻速運動。但本問題有新的物理現(xiàn)象再現(xiàn)：同屬金屬的銅塊、鋁塊向磁鐵靠近時，穿過它們的磁通量發(fā)生改變，因此在其內(nèi)部會產(chǎn)生感應電流I，如圖2，這個電流在金屬塊內(nèi)部自成回路，好像水的旋渦一樣，故叫渦流。既有感應電流形成，則感應電流的效果對產(chǎn)生它的原因總起阻礙作用，所以銅塊、鋁塊向磁鐵的運動會受阻而減速。有機玻璃為非金屬，不產(chǎn)生渦流現(xiàn)象。正確選項C?！净A練習】一、選擇題1、當線圈中電流改變時，線圈中會產(chǎn)生自感電動勢，自感電動勢方向與原電流方向( )A、總是相反B、總是相同C、電流增大時，兩者方向相反D、電流減小時，兩者方向相同2、線圈的自感系數(shù)大小的下列說法中，正確的是 （ ）A、通過線圈的電流越大，自感系數(shù)也越大B、線圈中的電流變化越快，自感系數(shù)也越大C、插有鐵芯時線圈的自感系數(shù)會變大D、線圈的自感系數(shù)與電流的大小、電流變化的快慢、是否有鐵芯等都無關3、一個線圈中的電流均勻增大，這個線圈的（ ）A、自感系數(shù)均勻增大B、磁通量均勻增大C、自感系數(shù)、自感電動勢均勻增大D、自感系數(shù)、自感電動勢、磁通量都不變4、如圖電路中，p、Q兩燈相同，L的電阻不計，則（ ）A、S斷開瞬間，P立即熄滅，Q過一會才熄滅B、S接通瞬間，P、Q同時達正常發(fā)光C、S斷開瞬間，通過P的電流從右向左D、S斷開瞬間，通過Q的電流與原來方向相反5、如圖2所示電路，多匝線圈的電阻和電池的內(nèi)電阻可以忽略，兩個電阻器的阻值都是R電鍵S原來打開著，電流I0=2R，今合下電鍵將一個電阻器短路，于是線圈中有自感電動勢產(chǎn)生，這自感電動勢（ ）A、有阻礙電流的作用，最后電流由I0減小為零B、有阻礙電流的作用，最后總小于I0C、有阻礙電流增大作用，因而電流保持為I0不變D、有阻礙電流增大作用，但電流最后還是要增大到2I06、如圖3電路(a)、(b)中，電阻R和自感線圈L的電阻值都是很小接通S，使電路達到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光 A、在電路(a)中，斷開S，A將漸漸變暗B、在電路(a)中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗C、在電路(b)中，斷開S，A將漸漸變暗D、在電路(b)中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗二、填空題7、磁通量的單位是 ，磁感強度的單位是 ，自感系數(shù)的單位是 。8、如圖為一演示實驗電路圖，圖中L是一帶鐵心的線圈，A是一只燈泡，電鍵處于閉合狀態(tài)，電路是接通的現(xiàn)將電鍵K打開，則在電鍵切斷的瞬間，通過燈泡A的電流方向是從_端到_端這個實驗是用來演示_現(xiàn)象的。9、在如圖16-5-6所示電路中，當電鍵閉合、電路穩(wěn)定時，通過燈泡的電流方向為_，a點電勢_b點電勢（填“”、“”或“”）當電鍵斷開時，通過燈泡的電流方向為 _，a點電勢_b點電勢三、計算題10、什么叫自感現(xiàn)象？11、如圖所示的電路，L為自感線圈，R是一個燈泡，E是電源，當K閉合瞬間，通過電燈的電流方向是?當K切斷瞬間，通過電燈的電流方向是? 12、在圖所示電路中，L為一自感線圈，如果開關S斷開，電流從最大值減小到零的時間為0.05s，產(chǎn)生的感應電動勢為180V，可使氖管發(fā)光；如果電流在0.03s內(nèi)減小到零則氖管兩端可得到多大電壓？【能力提升】1、如圖5所示，LA和LB是兩個相同的小燈泡，L是一個自感系數(shù)相當大的線圈，其電阻值與R相同。由于存在自感現(xiàn)象，在電鍵S閉合和斷開時，燈LA和LB先后亮暗的順序是（ ）A、接通時，LA先達最亮，斷開時，LA后暗B、接通時，LB先達最亮，斷開時，LB后暗C、接通時，LA先達最亮，斷開時，LA先暗D、接通時，LB先達最亮，斷開時，LB先暗2、如圖4所示電路，電感線圈L的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計，LA、LB是兩個相同的燈泡，則（ ）A、S閉合瞬間，LA不亮，LB很亮；S斷開瞬間，LA、LB立即熄滅B、S閉合瞬間，LA很亮，LB逐漸亮；S斷開瞬間，LA逐漸熄滅，LB立即熄滅C、S閉合瞬間，LA、LB同時亮，然后LA熄滅，LB亮度不變；S斷開瞬間，LA亮一下才熄滅，LB立即熄滅；D、S閉合瞬間A、B同時亮，然后A逐漸變暗到熄滅，B變得更亮；S斷開瞬間，A亮一下才熄滅，B立即熄滅3、如圖所示的電路中，電阻R和自感L的值都很大，A、B是完全相同的燈泡，當電鍵閉合時，下面所述的情況中正確的是：（ ）A、A比B先亮，然后A熄滅；B、B比A先亮，而后B逐漸變暗；C、A、B一起亮，而后A熄滅；D、 A、B一起亮，而后B熄滅。4、對于同一個線圈，其電流 則自感電動勢越大，對于不同的線圈，即使在相同的時間內(nèi)電流的變化量相同，但產(chǎn)生的自感電動勢不同。電學中用 來描述線圈的這種特性。5、如圖所示，L為電感足夠大而電阻可以忽略的電感線圈，A、B兩只燈泡完全相同，則在下列情況下，兩只燈泡的亮度變化情況為：（1）當電鍵閉合直至電路穩(wěn)定的過程中（2）電鍵斷開時參考答案基礎練習1、CD2、C3、B4、C5、D6、AD7、韋伯，特斯拉，亨利8、，自感9、ab ba 10、由于導體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。11、A B B A12、300V能力提高1、A2、D3、B4、變化越快，自感系數(shù)5、（1）A燈從亮到滅 B燈變亮 （2）A燈閃爍一下再熄滅 B燈立即熄滅