时间:2018-10-11 00:39:15
1、计算题 下图是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的OO’轴转动，线圈在转动中保持和外电路电阻R形成闭合电路。已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈电阻为r，线圈以恒定角速度ω逆时针转动。（只考虑单匝线圈，不计其他电阻）
求：（1）线圈转动过程中产生的最大感应电动势Em；
（2）若线圈经过图示位置时开始计时，写出交变电流的瞬时值表达式；
（3）线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上通过的电荷量；
参考答案：(1)
；(2)
(3)
。
本题解析：（1）线圈转动过程中产生的最大感应电动势
(2)线圈在图示位置是平衡位置，此时感应电流为零，
而线圈中产生的最大电流为
；
故交变电流的瞬时值表达式为
。
（3）该过程中穿过线圈磁通量的变化量为
，所用的时间
根据电磁感应定律
，得平均电流为
故电阻R上通过的电荷量
。
考点：电磁感应定律，交流电的最大值，电荷量。
本题难度：一般
2、简答题 如图所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动．此时abed构成一个边长为L的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计．开始时磁感应强度为B0．
（1）若保持磁感应强度B0不变，欲使ab在水平外力F作用下向右以v0匀速运动，则F的大小、方向如何？
（2）若从t=0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增加量为k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流大小和方向．
（3）在上述（2）的情况下，棒始终保持静止，当t=t1时，垂直于棒的水平拉力为多大？
（4）若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度怎样随时间变化？（写出B与t的关系式）
参考答案：（1）对棒受力分析，外力与安培力相平衡，
而安培力的大小为F=BIL
法拉第电磁感应定律，得切割感应电动势为E=BLv0
闭合电路欧姆定律得，I=ER+r
由上综合而得，F=B02L2v0r，
根据右手定则可知，安培力的方向水平向左，因此外力的方向水平向右．?
（2）由题得：磁感应强度B的变化率△B△t?=kT/s，由法拉第电磁感应定律知：
回路中感应电动势? E=△?△t=△B?S△t=kL2
感应电流? ?I=kL2r
根据楞次定律知感应电流方向为逆时针，即由b→a→d→e．
（3）当t=t1时，B=B0+kt1
安培力大小为F安=BIL
棒的水平拉力?F=F安=(B0+kt1)kL3r
（4）为了使棒中不产生感应电流，则回路中总磁通量不变．
t=0时刻，回路中磁通量为B0L2?
设t时刻磁感应强度为B，此时回路中磁通量为BL（L+vt）
应有?BL（L+vt）=B0L2?
则B=B0LL+vt
磁感应强度随时间的变化规律是B=B0LL+vt?
答：（1）水平外力F的大小F=B02L2v0r，方向向右；
（2）棒中的感应电流大小为kL2r，感应电流的方向为逆时针；
（3）棒始终保持静止，t=t1秒时需加的垂直于水平拉力为(B0+kt1)kL3r．
（4）磁感应强度B的表达式为B=B0LL+vt．
本题解析：
本题难度：一般
3、选择题 有两个电源1和2，电动势和内电阻分别为E1、r1和E2、r2，阻值R相同的两个电阻分别接到两电源两端时，电阻R消耗的电功率分别是P1、P2，则( )
A．若E1＞E2，r1＝r2，不论R大小如何，一定是P1＞P2
B．若E1＝E2，r1＞r2，不论R大小如何，一定是P1＞P2
C．若E1＞E2，r1＞r2，不论R大小如何，不可能P1＝P2
D．若E1＝kE2，r1＝kr2(k≠1)，不论R大小如何，一定是P1＝P2
参考答案：A
本题解析：由
可知，若E1＞E2，r1＝r2，不论R大小如何，一定是P1＞P2，故A正确
若E1＝E2，r1＞r2，不论R大小如何，一定是P1＜P2，故B错误
若E1＞E2，r1＞r2，当
时， P1＝P2，故C错误
若E1＝kE2，r1＝kr2(k≠1)，因为
，所以一定是P1＞P2，故D错误
故选A
本题难度：一般
4、简答题 如图所示，电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，其总电阻为R，当在电路两端加上恒定电压U，移动R的滑动触片，求电流表的示数变化范围。
参考答案：
～
本题解析：设滑动变阻器滑动触头左边部分的电阻为Rx．电路连接为R0与Rx并联，再与滑动变阻器右边部分的电阻R－Rx串联，则干路中的电流
?，所以电流表示数
。由上式可知：当Rx=R/2时，I最小
；当Rx=R或Rx=0时，I有最大值，
，即电流表示数变化范围为～。
本题难度：一般
5、简答题 如图所示，电源的电动势为E=6V，内阻为r=0.6Ω，电阻R1=4Ω，R2=6Ω．求：当S断开和闭合时通过R1的电流强度分别为多大？
参考答案：当S断开时，由闭合电路的欧姆定律得：I=ER1+r=1.3A
当S闭合时，并联电阻为R并=R1?R2R1+R2=2.4Ω
由闭合电路的欧姆定律得：
I1=ER并+r=2A
路端电压U=E-Ir=6-2×0.6=4.8（V）
则通过R1的电流强度I2=UR1=1.2A
答：当S断开和闭合时通过R1的电流强度分别为1.3A和1.2A．
本题解析：
本题难度：一般