高考物理大二輪總復(fù)習(xí) 模塊滾動(dòng)檢測(cè)卷（四）

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模塊滾動(dòng)檢測(cè)卷(四) (范圍：選修3－2　滿分：100分) 一、單項(xiàng)選擇題(本題共13小題，每小題3分，滿分39分．每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確．選對(duì)的得3分，不選或錯(cuò)選得0分) 1．(2016杭州市余杭區(qū)高二期末)電磁感應(yīng)是發(fā)電的基本原理之一，發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是(　　) A．安培 B．赫茲 C．法拉第 D．麥克斯韋 答案　C 解析　發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是法拉第，故選C. 2．隨著科技的不斷發(fā)展，無(wú)線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的生活．某品牌手機(jī)的無(wú)線充電原理如圖1所示，下列哪種裝置的工作原理與其相同(　　) 　 圖1 A．電磁爐 B．電動(dòng)機(jī) C．回旋加速器 D．速度選擇器 答案　A 解析　手機(jī)無(wú)線充電及電磁爐均應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理；而電動(dòng)機(jī)是導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力；回旋加速器利用電場(chǎng)中的加速及磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)；速度選擇器采用的是復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；故選A. 3．如圖2所示，水平放置的光滑桿上套有A、B、C三個(gè)金屬環(huán)，其中B接電源．在接通電源的瞬間，A、C兩環(huán)(　　) 圖2 A．都被B吸引 B．都被B排斥 C．A被吸引，C被排斥 D．A被排斥，C被吸引 答案　B 解析　在接通電源的瞬間，通過B環(huán)的電流變大，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng)，穿過A、C兩環(huán)的磁通量變大，A、C兩環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通量的變化，為了阻礙原磁通量的增加，A、C兩環(huán)都被B環(huán)排斥而遠(yuǎn)離B環(huán)，以阻礙磁通量的增加，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確；故選B. 4．如圖3為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈．工作過程中某段時(shí)間通電線圈中存在順時(shí)針方向均勻減小的電流，則(　　) 圖3 A．無(wú)金屬片通過時(shí)，接收線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 B．無(wú)金屬片通過時(shí)，接收線圈中的感應(yīng)電流增大 C．有金屬片通過時(shí)，接收線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 D．有金屬片通過時(shí)，接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化 答案　D 解析　當(dāng)左側(cè)線圈中通有不斷減小的順時(shí)針方向的電流時(shí)，知穿過右側(cè)線圈的磁通量向右，且減小，根據(jù)楞次定律，右側(cè)線圈中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流；故A錯(cuò)誤；無(wú)金屬片通過時(shí)，通電線圈中存在順時(shí)針方向均勻減小的電流，則通電線圈中的磁通量均勻減小，所以穿過右側(cè)線圈中的磁通量均勻減小，則磁通量的變化率是定值，由法拉第磁感應(yīng)定律可知，接收線圈中的感應(yīng)電流不變．故B錯(cuò)誤；有金屬片通過時(shí)，則穿過金屬片中的磁通量發(fā)生變化，金屬片中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向與接收線圈中的感應(yīng)電流的方向相同，所以也會(huì)將該空間中的磁場(chǎng)的變化削弱一些，引起接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化．但是電流的方向不會(huì)發(fā)生變化；故C錯(cuò)誤，D正確；故選D. 5．(2016杭州月考)如圖4甲所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交變電流如圖乙所示，設(shè)沿abcda方向?yàn)殡娏髡较?，則下列說法正確的是(　　) 　 圖4 A．乙圖中ab時(shí)間段對(duì)應(yīng)甲圖中A至B圖的過程 B．乙圖中bc時(shí)間段對(duì)應(yīng)甲圖中C至D圖的過程 C．乙圖中d時(shí)刻對(duì)應(yīng)甲圖中的D圖 D．若乙圖中d處是0.02 s，則1 s內(nèi)感應(yīng)電流的方向改變50次 答案　B 解析　A圖中，穿過線圈的磁通量最大，但變化率為零，此時(shí)線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為零，故A錯(cuò)；C圖中，穿過線圈的磁通量最大，變化率為零，此時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)也為零，線圈沿軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由C轉(zhuǎn)到D的過程中，穿過線圈的磁通量減小，感應(yīng)電流形成的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，故感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba，與規(guī)定方向相反，電流為負(fù)，B對(duì)；乙圖中的d時(shí)刻感應(yīng)電流為零，線圈應(yīng)處于中性面位置，知C錯(cuò)；若乙圖中d處是0.02 s，即周期為0.02 s，一個(gè)周期內(nèi)感應(yīng)電流方向改變兩次，故1 s改變100次，D錯(cuò)． 6．如圖5，有一臺(tái)使用交流電的電冰箱上標(biāo)有額定電壓為“220 V”的字樣，這“220 V”是指(　　) 圖5 A．交流電電壓的最大值 B．交流電電壓的瞬時(shí)值 C．交流電電壓的有效值 D．交流電電壓的平均值 答案　C 解析　平時(shí)所說、電表所測(cè)、銘牌所標(biāo)都是有效值，此題中的“220 V”是電冰箱銘牌所標(biāo)注的，是有效值，故選C. 7．(2015紹興模擬)如圖6所示，正方形線圈abcd位于紙面內(nèi)，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO′恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則穿過線圈的磁通量為(　　) 圖6 A. B. C．BL2 D．NBL2 答案　A 解析　在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)線圈與磁場(chǎng)垂直時(shí)，穿過線圈的磁通量為Φ＝BS，圖中S為有磁感線穿過線圈的面積，即為有效面積，磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)．當(dāng)正方形線圈abcd有一半處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)，磁通量為：Φ＝BL2＝，故選A. 8．如圖7甲所示，一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n＝100匝，線圈面積S＝200 cm2，線圈的電阻r＝1 Ω，線圈外接一個(gè)阻值R＝4 Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示．下列說法中正確的是(　　) 圖7 A．電阻R兩端的電壓均勻增大 B．初始時(shí)刻穿過線圈的磁通量為0.4 Wb C．電路中電流為0.025 A D．電路中電流為0.02 A 答案　D 解析　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，可知磁通量的變化率恒定，所以電動(dòng)勢(shì)恒定，則電阻兩端的電壓恒定，故A錯(cuò)誤；初始時(shí)刻穿過線圈的磁通量為Φ＝BS＝0.220010－4 Wb＝0.004 Wb，故B錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律得： E＝n＝n ＝1000.02 V＝0.1 V， 由閉合電路歐姆定律，可知電路中的電流為 I＝＝ A＝0.02 A, 故C錯(cuò)誤，D正確． 9．圖8中兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線間的距離為l，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．a(chǎn)bc是位于紙面內(nèi)的等腰直角三角形線圈，ab邊平行于磁場(chǎng)的虛線邊界，bc邊長(zhǎng)也為l.t＝0時(shí)刻，c點(diǎn)位于磁場(chǎng)區(qū)域的邊界上(如圖)．現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過磁場(chǎng)區(qū)域．取沿a→b→c方向的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線可能是(　　) 圖8 答案　A 解析　感應(yīng)電流i＝，在0～時(shí)間內(nèi)，由右手定則及楞次定律判斷可知，感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針方向，是正的，線圈切割磁感線的有效長(zhǎng)度l′均勻增加，則電流i均勻增加；在～時(shí)間內(nèi)，由右手定則及楞次定律判斷可知，感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針方向，是負(fù)的，線圈切割磁感線的有效長(zhǎng)度l′均勻增加，則電流I均勻增加；由圖示圖象可知，B、C、D錯(cuò)誤，A正確；故選：A. 10．如圖9所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有半徑為r的光滑半圓形導(dǎo)體框，OC為一能繞O在框架上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒，Oa之間連一電阻R，導(dǎo)體框架與導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)，若使OC以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則(　　) 圖9 A．通過電阻R的電流方向由a經(jīng)R到O B．導(dǎo)體棒O端電勢(shì)低于C端的電勢(shì) C．外力做功的功率為 D．回路中的感應(yīng)電流大小為 答案　C 解析　根據(jù)右手定則得知，導(dǎo)體棒OC中的感應(yīng)電流方向?yàn)閺腃到O，則通過電阻R中的電流方向由O經(jīng)R到a，故A錯(cuò)誤．導(dǎo)體棒OC切割磁感線，相當(dāng)于電源，O是電源的正極，C是負(fù)極，則O端的電勢(shì)高于C端，故B錯(cuò)誤．導(dǎo)體棒OC產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝Br2ω，則電流為I＝＝，故D錯(cuò)誤．外力做功的功率等于電路產(chǎn)生的電功率P＝EI＝，故C正確．故選C. 11．(2016寧波模擬)一自耦變壓器如圖10所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈．通過滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈．在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2，在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中(　　) 圖10 A．U2>U1，U2降低 B．U2>U1，U2升高 C．U2I2 B．I3U2 答案　A 解析　由電廠向外輸送先經(jīng)升壓變壓器，再經(jīng)降壓變壓器到用戶，故U1U4，D錯(cuò)；在輸電線上，U2＝I2R＋U3，故U2>U3，C錯(cuò)；變壓器為理想變壓器，故P1＝P2，P3＝P4，又由P＝UI知功率相等時(shí)，電壓越大，電流越小，A對(duì)，B錯(cuò)． 13．如圖12甲所示，矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出交流電的電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙所示，經(jīng)原副線圈匝數(shù)比為1∶10的理想變壓器給一燈泡供電如圖丙所示，燈泡的額定功率為22 W．現(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光．則(　　) 圖12 A．t＝0.01 s時(shí)刻穿過線框回路的磁通量為零 B．線框的轉(zhuǎn)速為100 r/s C．變壓器原線圈中電流表示數(shù)為1 A D．燈泡的額定電壓為220 V 答案　C 解析　由題圖乙可知，當(dāng)t＝0.01 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，則此時(shí)穿過線框回路的磁通量最大，故A錯(cuò)誤；由圖可知，交流電的周期為0.02 s，則轉(zhuǎn)速為：n＝＝50 r/s，故B錯(cuò)誤；原線圈輸入電壓有效值為22 V，則副線圈的電壓為2210 V＝220 V；由P＝UI可知，副線圈電流I2＝＝ A＝0.1 A，則由＝，求得I1＝1 A；故C正確；燈泡正常發(fā)光，故額定電壓為220 V，故D錯(cuò)誤；故選C. 二、不定項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題3分，滿分9分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得3分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分) 14．如圖13所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略．下列說法中正確的是(　　) 圖13 A．合上開關(guān)K接通電路時(shí)，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮 B．合上開關(guān)K接通電路時(shí)，A1和A2始終一樣亮 C．?dāng)嚅_開關(guān)K切斷電路時(shí)，A2立刻熄滅，A1逐漸熄滅 D．?dāng)嚅_開關(guān)K切斷電路時(shí)，A1和A2都逐漸熄滅 答案　AD 解析　合上開關(guān)K接通電路時(shí)，A2立即正常發(fā)光，線圈中電流要增大，由于自感電動(dòng)勢(shì)的阻礙，燈泡A1中電流只能逐漸增大，則A2先亮，A1后亮，最后一樣亮，故A正確，B錯(cuò)誤；A2原來(lái)的電流立即減小為零，線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，兩燈泡串聯(lián)和線圈組成回路，回路中電流從原來(lái)值逐漸減小到零，則A1和A2要過一會(huì)兒才熄滅，故C錯(cuò)誤，D正確． 15．如圖14所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R，當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，下列說法正確的是(　　) 圖14 A．磁通量的變化量ΔΦ＝NBS B．電壓表的示數(shù)為 C．電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q＝ D．通過電阻R的電量為q＝ 答案　CD 解析　當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，磁通量的變化量ΔΦ＝BS，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBSω，電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝，電壓表測(cè)量的是電路的外電壓，所以電壓表的示數(shù)為U＝＝，所以B錯(cuò)誤；電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q＝＝，選項(xiàng)C正確；通過電阻R的電量為q＝N＝，選項(xiàng)D正確；故選C、D. 16．(2016舟山調(diào)研)一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖15甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動(dòng)變阻器的觸頭．則(　　)  圖15 A．副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz B．副線圈輸出電壓的有效值約為31 V C．P向右移動(dòng)時(shí)，原線圈中的電流變小 D．P向右移動(dòng)時(shí)，負(fù)載R上的功率變大 答案　AD 解析　理想變壓器原副線圈不會(huì)改變交流電的頻率，所以副線圈輸出電壓的頻率為f＝，由圖可知交流電的周期為0.02 s，故頻率為50 Hz，故A對(duì)．變壓器原副線圈電壓之比為匝數(shù)比即10∶1，副線圈輸出電壓最大值約為31 V，正弦交流電的最大值等于有效值的倍，故輸出有效值約為22 V，故B錯(cuò)．P向右移動(dòng)時(shí)，電阻變小，輸出電流變大，輸入電流也變大，故C錯(cuò)．由C選項(xiàng)可知輸出電流增大，由電阻R消耗功率P＝I2R可知，負(fù)載R上的功率變大，故D對(duì)．故選A、D. 三、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，每空格2分，共10分) 17．(6分)在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中： (1)首先要確定電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)中所用電流表量程為100 μA，電源電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，待選的保護(hù)電阻有三種R1＝20 kΩ，R2＝1 kΩ，R3＝100 Ω，應(yīng)選用________Ω的電阻． (2)已測(cè)得電流表指針向右偏時(shí)，電流是由正接線柱流入．由于某種原因，螺線管線圈繞線標(biāo)識(shí)已沒有了，通過實(shí)驗(yàn)查找繞線方向．如圖16所示，當(dāng)磁鐵N極插入線圈時(shí)，電流表指針向左偏，如圖17所示線圈的繞線方向是________圖(填“左”或“右”)． 圖16 圖17 (3)若將條形磁鐵S極放在下端，從螺線管中拔出，這時(shí)電流表的指針應(yīng)向________偏(填“左”或“右”)． 答案　(1)20 k　(2)左　(3)左 解析　(1)由閉合電路歐姆定律得：R＝＝ Ω＝15103 Ω，R1>R.不會(huì)使電流表超過量程，達(dá)到保護(hù)的作用，所以應(yīng)選20 kΩ的電阻． (2)當(dāng)磁鐵N極插入螺線管時(shí)，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁通量的增加，螺線管上端應(yīng)為N極，下端為S極，又電流表指針向左偏，可知電流方向是由電流表正接線柱流出至螺線管上端接線柱，由安培定則可判斷螺線管的繞線方向如左圖所示． (3)若將條形磁鐵S極放在下端，從螺線管中拔出時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)為阻礙原磁通量的減少，螺線管上端應(yīng)為N極，下端為S極，由螺線管的繞線方向可以判定電流是從電流表的負(fù)接線柱流入，故指針向左偏． 18.(4分)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，下列連線正確的是________，實(shí)驗(yàn)時(shí)，若可拆變壓器的鐵芯固定得不是很緊時(shí)，變壓器會(huì)發(fā)出較響的“嗡嗡”聲，產(chǎn)生“嗡嗡”聲的原因是____________________． 答案　B　在交變電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下，發(fā)生電磁感應(yīng)，鐵芯受安培力作用產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)出聲音． 解析　A圖連接的是直流電，所以A錯(cuò)；C圖只連接了原線圈，C錯(cuò)；D圖原、副線圈都沒有連上，不能工作，D錯(cuò)；正確的接法是原線圈接上交流電，副線圈接上用電器，所以B正確．在交變電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下，發(fā)生電磁感應(yīng)，鐵芯受安培力作用產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)出聲音． 四、計(jì)算題(本題共4小題，19題10分，20題10分，21題10分，22題12分，共42分．要求每題寫出解題過程，只有答案沒有過程概不評(píng)分) 19．(10分)如圖18所示，一個(gè)小型應(yīng)急交流發(fā)電機(jī)．內(nèi)部為n＝50匝邊長(zhǎng)L＝20 cm的正方形線圈，總電阻為r＝1.0 Ω.線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．發(fā)電機(jī)對(duì)一電阻為R＝9.0 Ω的電燈供電，線路中其它電阻不計(jì)，若發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω＝100 rad/s時(shí)，電燈正常發(fā)光．求： 圖18 (1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值； (2)電燈正常發(fā)光的功率； (3)從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過30的過程中，通過電燈的電量． 答案　(1)20 V　(2)18 W　(3)0.01 C 解析　(1)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝nBSω＝nBωL2＝500.10.04100 V＝20 V (2)電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝＝10 V 流過電燈的電流為I＝＝ A＝ A 電燈正常發(fā)光的功率P＝I2R＝18 W (3)q＝t＝n＝＝0.01 C. 20．(10分)如圖19，水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻R＝1 Ω，質(zhì)量為m＝1 kg，長(zhǎng)度為l＝1 m的金屬桿置于導(dǎo)軌上，t＝0時(shí)，金屬桿在水平向右、大小為F＝2 N的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，t0＝4 s時(shí)刻，金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.5 T、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，且在磁場(chǎng)中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng)，桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的滑動(dòng)摩擦力為Ff＝1 N，重力加速度大小為g＝10 m/s2.求： 圖19 (1)未進(jìn)入磁場(chǎng)前，金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大??； (2)金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小； (3)金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)后所受安培力的大?。? 答案　(1)1 m/s2　(2)2 V　(3)1 N 解析　(1)未進(jìn)入磁場(chǎng)前，受拉力和摩擦力作用，根據(jù)牛頓第二定律可得F－Ff＝ma，解得a＝＝1 m/s2 (2)剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度：v0＝at0 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E＝Blv0 解得：E＝Blat0＝2 V (3)根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可得F安＝F－Ff＝1 N. 21．(10分)如圖20所示為杭州某學(xué)校一套校內(nèi)備用供電系統(tǒng)，由一臺(tái)內(nèi)阻為1 Ω的發(fā)電機(jī)向全校22個(gè)教室(每個(gè)教室有“220 V　40 W”的白熾燈6盞)供電．如果輸電線的總電阻R是4 Ω，升壓變壓器和降壓變壓器(都認(rèn)為是理想變壓器)的匝數(shù)比分別是1∶4和4∶1，那么： 圖20 (1)發(fā)電機(jī)的輸出功率應(yīng)是多大？ (2)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)是多大？ (3)輸電效率是多少？ 答案　(1)5 424 W　(2)250 V　 (3)97.3% 解析　(1)全校教室白熾燈消耗的功率 P用＝22406 W＝5 280 W. 設(shè)輸電線路電流為I線，輸電電壓為U2，降壓變壓器原線圈電壓為U3， ＝＝而U4＝220 V， 則U3＝4220 V＝880 V， I線＝＝ A＝6 A 線路損失功率P損＝I線2R線＝364 W＝144 W， 所以P出＝P用＋P損＝5 424 W. (2)U損＝I線R線＝64 V＝24 V， U2＝U損＋U3＝904 V， 由＝得：U1＝＝904 V＝226 V 升壓變壓器原線圈電流I1＝＝ A＝24 A 發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E＝I1r＋U1＝241 V＋226 V＝250 V. (3)η＝100%＝100%≈97.3%. 22．(12分)(2016浙江溫州中學(xué)期末)如圖21所示，足夠長(zhǎng)的兩光滑水平導(dǎo)軌間距L＝1.0 m，導(dǎo)軌間接有R＝2.5 Ω的電阻和電壓傳感器．電阻r＝0.5 Ω、質(zhì)量m＝0.02 kg的金屬棒ab，在恒力F＝0.5 N的作用下沿導(dǎo)軌由靜止開始滑動(dòng)，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)．整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝1.0 T. 圖21 (1)請(qǐng)判別通過金屬棒ab的電流方向； (2)寫出電壓傳感器兩端的電壓U與金屬棒ab速度v的關(guān)系式； (3)若F作用2.0 m時(shí)，金屬棒ab已達(dá)到最大速度，求這一過程中拉力功率的最大值及金屬棒ab產(chǎn)生的焦耳熱． 答案　(1)b到a　(2)U＝v(0

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