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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 階段訓(xùn)練（四）電路和電磁感應(yīng) 一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。在每小題給出的四個選項中,1~6題只有一個選項符合題目要求,7~10題有多個選項符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分) 1.如圖所示的電路中,A、B、C是三個完全相同的燈泡,L是一個自感系數(shù)較大的線圈,其直流電阻與燈泡電阻相同。下列說法正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.閉合開關(guān)S,A燈逐漸變亮 B.電路接通穩(wěn)定后,流過B燈的電流是流過C燈電流的 C.電路接通穩(wěn)定后,斷開開關(guān)S,C燈立即熄滅 D.電路接通穩(wěn)定后,斷開開關(guān)S,A、B、C燈過一會兒才熄滅,且A燈亮度比B、C燈亮度高 2. (xx江西八所重點中學(xué)聯(lián)考)如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r。當(dāng)滑動變阻器的滑片P從左端滑到右端時,理想電壓表V1、V2示數(shù)變化的絕對值分別為ΔU1和ΔU2,干路電流為I,下列說法中正確的是(燈泡電阻不變)(　　) A.小燈泡L1、L3變暗,L2變亮 B.ΔU1與ΔI的比值不變 C.ΔU1<ΔU2 D.ΔU1=ΔU2 3. (xx山東棗莊高三統(tǒng)考)如圖所示,一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2,副線圈電路中接有燈泡,燈泡的額定電壓為220 V,額定功率為22 W,原線圈電路中接有電壓表和電流表?，F(xiàn)閉合開關(guān),燈泡正常發(fā)光,若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù),則(　　) A.U=110 V,I=0.05 A B.U=110 V,I=0.2 A C.U=110 V,I=0.2 A D.U=110 V,I= A 4. 如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上,相距均為d的三條水平虛線l1、l2、l3,它們之間的區(qū)域Ⅰ、Ⅱ分別存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B?！獋€質(zhì)量為m、邊長為d、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框,從l1上方一定高處由靜止開始沿斜面下滑,當(dāng)ab邊剛越過l1進入磁場Ⅰ時,恰好以速度v1做勻速直線運動;當(dāng)ab邊在越過l2運動到l3之前的某個時刻,線框又開始以速度v2做勻速直線運動,重力加速度為g。在線框從釋放到穿出磁場的過程中,下列說法正確的是(　　) A.線框中感應(yīng)電流的方向不變 B.線框ab邊從l1運動到l2所用時間大于從l2運動到l3所用時間 C.線框以速度v2做勻速直線運動時,發(fā)熱功率為sin2θ D.線框從ab邊進入磁場到速度變?yōu)関2的過程中,減少的機械能ΔE機與重力做功WG的關(guān)系式是ΔE機= 5. (xx山東泰安高三一模)如圖所示,B是一個螺線管,C是與螺線管相連接的金屬線圈。在B的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(huán)A,A的環(huán)面水平且與螺線管的橫截面平行。若僅在金屬線圈C所處的空間加上與C環(huán)面垂直的變化磁場,發(fā)現(xiàn)在t1至t2時間段內(nèi)絕緣絲線的拉力變小,則金屬線圈C處所加磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的B-t圖象可能是(　　) 6.(xx四川資陽高三模擬)如圖甲所示的電路中,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1,原線圈輸入如圖乙所示的電壓,副線圈接火災(zāi)報警系統(tǒng)(報警器未畫出),電壓表和電流表均為理想電表,R0為定值電阻,R為半導(dǎo)體熱敏電阻(其阻值隨溫度的升高而減小)。下列說法中正確的是(　　) A.圖乙中電壓的有效值為110 V B.電壓表的示數(shù)為44 V C.R處出現(xiàn)火警時,電流表示數(shù)減小 D.R處出現(xiàn)火警時,電阻R0消耗的電功率增大 7. (xx貴州八校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示,理想變壓器原線圈a、b兩端接正弦交流電壓u,u=220sin 100πt(V),原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=10∶1,電壓表接在副線圈c、d兩端,輸電線的等效電阻為R,原來開關(guān)S是斷開的。當(dāng)S閉合后(　　) A.電壓表示數(shù)為22 V B.輸電線上損耗的功率增大 C.燈泡L的亮度變暗 D.電流表示數(shù)變小 8.如圖所示,電源電動勢E=3 V,小燈泡L標(biāo)有“2 V、0.4 W”,開關(guān)S接1,當(dāng)變阻器調(diào)到R=4 Ω 時,小燈泡L正常發(fā)光;現(xiàn)將開關(guān)S接2,小燈泡L和電動機M均正常工作。則(　　) A.電源內(nèi)阻為1 Ω B.電動機的內(nèi)阻為4 Ω C.電動機正常工作電壓為1 V D.電源效率約為93.3% 9. (xx四川成都外國語學(xué)校統(tǒng)考)如圖所示,Ⅰ和Ⅱ是一對異名磁極,ab為放在其間的金屬棒。ab和cd用導(dǎo)線連成一個閉合回路。當(dāng)ab棒向左運動時,cd導(dǎo)線受到向下的磁場力。則有(　　) A.由此可知d電勢高于c電勢 B.由此可知Ⅰ是S極 C.由此可知Ⅰ是N極 D.當(dāng)cd棒向下運動時,ab導(dǎo)線受到向左的磁場力 10. (xx山東青島高三一模)如圖所示,在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為l,兩導(dǎo)軌間連有一電阻R,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ,在兩虛線間的導(dǎo)軌上涂有薄絕緣涂層。勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從h高度處由靜止釋放,在剛要滑到涂層處時恰好勻速運動。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且僅與涂層間有摩擦,動摩擦因數(shù)μ=tan θ,其他部分的電阻不計,重力加速度為g,下列說法正確的是(　　) A.導(dǎo)體棒到達(dá)涂層前做加速度減小的加速運動 B.在涂層區(qū)導(dǎo)體棒做減速運動 C.導(dǎo)體棒到達(dá)底端的速度為 D.整個運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱為mgh- 二、非選擇題(本題共2小題,共40分) 11. (18分)(xx蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)如圖,某學(xué)習(xí)小組在空曠的場地上做“搖繩發(fā)電實驗”的示意圖。他們將一銅芯線像甩跳繩一樣勻速搖動,銅芯線的兩端分別通過細(xì)銅線與靈敏交流電流表相連。搖繩的兩位同學(xué)的連線與所在處的地磁場(可視為勻強磁場)垂直。搖動時,銅芯線所圍成半圓周的面積S=2 m2,轉(zhuǎn)動角速度ω=10 rad/s,用電表測得電路中電流I=40 μA,電路總電阻R=10 Ω,取=2.25。 (1)求該處地磁場的磁感應(yīng)強度B; (2)從銅芯線所在平面與該處地磁場平行開始計時,求其轉(zhuǎn)過四分之一周的過程中,通過電流表的電荷量q; (3)求銅芯線轉(zhuǎn)動一周的過程中,電路產(chǎn)生的焦耳熱Q。 12.(22分)如圖所示,兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上,相距為l,處于豎直向下的勻強磁場中,整個磁場由n個寬度皆為x0的條形勻強磁場區(qū)域1、2、3、…、n組成,從左向右依次排列,磁感應(yīng)強度的大小分別為B、2B、3B、4B、…、nB,兩導(dǎo)軌左端之間接入電阻R,一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放在水平導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,不計導(dǎo)軌和金屬棒的電阻。 (1)對導(dǎo)體棒ab施加水平向右的力,使其從圖示位置開始運動并穿過n個磁場區(qū),求導(dǎo)體棒穿越磁場區(qū)1的過程中通過電阻的電荷量q。 (2)對導(dǎo)體棒ab施加水平向右的力,讓它從距離磁場區(qū)1左側(cè)x=x0的位置由靜止開始做勻加速運動,當(dāng)ab進入磁場區(qū)1時開始做勻速運動。此后在不同的磁場區(qū)施加不同的拉力,使棒ab保持勻速運動通過整個磁場區(qū)域,求棒ab通過第i區(qū)域時水平拉力F和ab穿過整個磁場區(qū)域所產(chǎn)生的電熱Q。 (3)對導(dǎo)體棒ab施加水平向右的恒力F0,讓它從磁場區(qū)1的左邊界開始運動,當(dāng)向右運動距離x0時做勻速運動,求棒通過磁場區(qū)1所用的時間t。 參考答案 1.D　解析:閉合開關(guān)的瞬間,線圈自感電動勢很大,相當(dāng)于斷路,故三燈同時發(fā)光;隨線圈自感阻礙作用減小,通過燈A的電流不斷減小,選項A錯誤;電路穩(wěn)定時,線圈相當(dāng)于電阻,與A燈并聯(lián)支路總電阻為C燈電阻的1.5倍,由并聯(lián)分流規(guī)律可知通過B燈的電流是通過C燈電流的,選項B錯誤;斷開開關(guān)后,自感線圈產(chǎn)生自感電動勢,可等效為電源,與C燈構(gòu)成回路,故C燈并不立即熄滅,選項C錯誤;在斷開S后的等效電路中,B、C燈所在支路電阻大于A燈所在支路電阻,故流過A燈的電流較大,選項D正確。 2.B　解析:滑動變阻器的滑片P從左端滑到右端,總電阻變大,總電流減小,路端電壓增大,L2中電流減小,變暗,L3中電壓增大,變亮,U1增大,選項A錯誤;U2減小,而路端電壓U=U1+U2增大,所以U1的變化量大于U2的變化量,選項C、D錯誤;ΔU1與ΔI的比值不變,為電源內(nèi)阻和L2電阻之和,選項B正確。 3.B　解析:燈泡正常發(fā)光,副線圈兩端的電壓為220 V,根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)關(guān)系公式可知,原線圈兩端的電壓為110 V,又P出=P入=22 W,由P入=UI=22 W,I=0.2 A,故只有選項B正確,其他選項錯誤。 4.C　解析:線框從釋放到穿出磁場的過程中,由楞次定律可知感應(yīng)電流方向先沿abcda后沿adcba再沿abcda方向,選項A錯誤;線框第一次勻速運動時,由平衡條件有BId=mgsin θ,I=,解得v1=。第二次勻速運動時由平衡條件有2BId=mgsin θ,I=,解得v2=。線框ab邊勻速通過區(qū)域Ⅰ,先減速再勻速通過區(qū)域Ⅱ,而兩區(qū)域?qū)挾认嗤?故通過區(qū)域Ⅰ的時間小于通過區(qū)域Ⅱ的時間,選項B錯誤;由功能關(guān)系可知線框第二次勻速運動時發(fā)熱功率等于重力做功的功率,有P=mgv2sin θ=,選項C正確;線框從進入磁場到第二次勻速運動過程中,損失的重力勢能等于該過程中重力做的功,動能損失量為,所以線框機械能損失量為ΔE機=WG+,選項D錯誤。 5.D　解析:根據(jù)共點力的平衡原理,在t1至t2時間段內(nèi),絕緣絲線與豎直方向的夾角變小,故彈簧線圈處在收縮狀態(tài),根據(jù)楞次定律的另一種表述,知螺線管MN中產(chǎn)生的磁場在增加,即螺線管中的電流增大,感應(yīng)電動勢增大,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=n=nS,知增大,選項D正確。 6.D　解析:給這個正弦電壓圖象補上負(fù)半周,電壓的有效值就是220 V,設(shè)圖乙電壓的有效值為U,根據(jù)交變電流有效值的定義,T=,得U= V=154 V,選項A錯誤;由以上分析,原線圈電壓為154 V,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系式得副線圈兩端電壓為30.8 V,選項B錯誤;R處出現(xiàn)火警時,溫度升高電阻減小,根據(jù)歐姆定律,副線圈里的電流增大,又因理想變壓器P入=P出=UI,兩線圈電壓不變,所以原線圈電流也增大,選項C錯誤;由以上分析 R處出現(xiàn)火警時,流過R0的電流增大,由P0=I2R0知R0上消耗的功率增大,選項D正確。 7.BC　解析:初級電壓的有效值為U1= V=220 V,則次級電壓為U2=U1=220 V=22 V,故電壓表示數(shù)為22 V,選項A錯誤;當(dāng)S閉合時,次級電阻減小,次級電流變大,故根據(jù)P=I2R可知,輸電線上損耗的功率變大,選項B正確;燈泡上的電壓為UL=U2-UR,因U2不變,UR增大,故燈泡兩端的電壓減小,燈泡L的亮度變暗,選項C正確;根據(jù)U1I1=U2I2可知,I2變大時,I1變大,即電流表示數(shù)變大,選項D錯誤。 8.AD　解析:由小燈泡的額定功率P=UI可知I=0.2 A,由歐姆定律RL=可知小燈泡發(fā)光時電阻RL=10 Ω,由閉合電路歐姆定律可得I=,解得r=1 Ω,選項A正確;接2時小燈泡正常發(fā)光,說明電路中電流仍為0.2 A,故電動機兩端電壓U=E-IRL-Ir=0.8 V,電動機為非純電阻電器,故電動機內(nèi)阻不等于4 Ω,選項B、C錯誤;由P=I2r,η=100%代入數(shù)據(jù)可得電源效率約為93.3%,選項D正確。 9.BD　解析:cd導(dǎo)線受到向下的磁場力,根據(jù)左手定則可判定電流方向從c流向d,所以d電勢低于c電勢,選項A錯誤;導(dǎo)體棒ab中感應(yīng)電流方向為b流向a,根據(jù)右手定則可判定,磁場方向豎直向上,即下面為N極,I是S極,選項B正確C錯誤;當(dāng)cd棒向下運動時,根據(jù)右手定則可判定感應(yīng)電流方向為從d到c,經(jīng)過ab的方向為從a到b,根據(jù)左手定則判定,安培力方向水平向左,選項D正確。 10.AC　解析:導(dǎo)體棒到達(dá)涂層前隨著速度的增加,安培力越來越大,因此合力越來越小,加速度越來越小,因此做加速度減小的加速運動,選項A正確;由于到達(dá)涂層時已勻速運動,而涂層的動摩擦因數(shù)μ=tan θ,因此在涂層區(qū)導(dǎo)體棒做勻速運動,選項B錯誤;穿過涂層后導(dǎo)體棒仍勻速運動,因此到達(dá)底端時,mgsin θ=,因此導(dǎo)體棒到達(dá)底端的速度為,選項C正確;由于涂層存在,因此整個運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱為mg(h-l1sin θ)-mv2=mg(h-l0sin θ)-,其中l(wèi)0為涂層的寬度,選項D錯誤。 11.答案:(1)210-5 T　(2)410-6 C　(3)7.210-9 J 解析:(1)銅芯線中產(chǎn)生的是正弦式交變電流,則 Im=I① Em=ImR② Em=BωS③ B=210-5 T。④ (2)在銅芯線與地面平行開始至銅芯線轉(zhuǎn)動四分之一周的過程中 E=⑤ E=IR⑥ q=It⑦ q=410-6 C。⑧ (3)銅芯線轉(zhuǎn)動一周,電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q Q=I2RT⑨ Q=7.210-9 J。⑩ 評分標(biāo)準(zhǔn):本題共18分。其中①②每式1分,其余每式2分。 12.答案:(1)Bl (2)(12+22+32+…+n2) (3) 解析:(1)電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E=① 通過電阻的電荷量q=IΔt=Δt② 導(dǎo)體棒穿過1區(qū)過程ΔΦ=Blx0③ 解得q=Bl。④ (2)設(shè)進入磁場1時拉力為F1,速度為v,則 有F1x0=mv2⑤ F1-=0⑥ 解得F1=⑦ v=⑧ 進入第i區(qū)時的拉力 Fi=⑨ 導(dǎo)體棒以后通過每區(qū)都以v做勻速運動,則有 Q=F1x0+F2x0+F3x0+…+Fnx0⑩ 解得Q=(12+22+32+…+n2)。 (3)設(shè)棒勻速運動的速度為v,則 F0= 設(shè)棒在前距離運動的時間為t1,由數(shù)學(xué)知識可得 F0-BIl=m F0t1-Bq1l=mv 而q1= 解得t1= 設(shè)棒在后勻速運動的時間為t2,則t2= 所以棒通過區(qū)域1所用的總時間 t=t1+t2=。 評分標(biāo)準(zhǔn):本題共22分。其中⑨⑩每式2分,其余每式1分。