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單元質(zhì)檢十　電磁感應(yīng) (時間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共8小題,每小題8分,共64分。在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一項符合題目要求,第6~8題有多項符合題目要求。全部選對的得8分,選對但不全的得4分,有選錯的得0分) 1.(2018遼寧大連質(zhì)檢)A、B是兩個完全相同的電熱器,A通以圖甲所示的方波交變電流,B通以圖乙所示的正弦式交變電流,則兩電熱器的電功率PA∶PB等于(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.5∶4 B.3∶2 C.2∶1 D.2∶1 答案A 解析根據(jù)電流有效值的定義可知I02RT2+I022RT2=IA2RT,解得有效值IA=58I0,而IB=I02,根據(jù)功率的計算公式P=I2R可得PA∶PB=IA2∶IB2=5∶4,故A正確。 2.(2018湖北黃岡模擬)如圖所示,一理想變壓器的原線圈接在電壓有效值為220 V的正弦式交流電源上,兩副線圈匝數(shù)分別為n2=16,n3=144,通過理想二極管(具有單向?qū)щ娦?、單刀雙擲開關(guān)與一只“36 V　18 W”的燈泡相連(燈泡電阻不變),當(dāng)開關(guān)接1時,燈泡正常發(fā)光,則下列說法中不正確的是(　　) A.原線圈的匝數(shù)為880 B.當(dāng)開關(guān)接2時,燈泡兩端電壓的有效值為202 V C.當(dāng)開關(guān)接2時,燈泡消耗的功率約為18 W D.當(dāng)開關(guān)接2時,燈泡消耗的功率約為11 W 答案C 解析由n1n3=U1UL得n1=880,所以選項A正確;當(dāng)開關(guān)接2時,有n1n2+n3=U1U,解得U=40V,設(shè)交流電的周期為T,由U2RT2=U2RT,可得燈泡兩端電壓的有效值為U=202V,燈泡電阻為R=UL2PL=72Ω,燈泡消耗的實際功率為P=U2R=1009W≈11W,即選項C錯誤,B、D正確。 3.(2018安徽亳州期末)如圖所示,用兩根相同的導(dǎo)線繞成匝數(shù)分別為n1和n2的圓形閉合線圈A和B,兩線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻變化時,兩線圈中的感應(yīng)電流之比IA∶IB為(　　) A.n12n22 B.n22n12 C.n1n2 D.n2n1 答案D 解析由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E=nΔΦΔt=nΔBΔtπR2,可知感應(yīng)電動勢與半徑的平方成正比。而根據(jù)電阻定律:線圈的電阻為r=ρLS=ρn2πRS,線圈中感應(yīng)電流I=Er,由上綜合得到,感應(yīng)電流與線圈半徑成正比,即IA∶IB=RA∶RB,因相同導(dǎo)線繞成匝數(shù)分別為n1和n2的圓形線圈,因此半徑與匝數(shù)成反比,故IA∶IB=n2∶n1,選D。 4.(2018北京豐臺模擬)隨著科技的不斷發(fā)展,無線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的視線。小到手表、手機(jī),大到電腦、電動汽車,都已經(jīng)實現(xiàn)了無線充電從理論研發(fā)到實際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。如圖所示為某品牌的無線充電手機(jī)利用電磁感應(yīng)方式充電的原理圖。關(guān)于無線充電,下列說法正確的是(　　) A.無線充電時手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)” B.只有將充電底座接到直流電源上才能對手機(jī)進(jìn)行充電 C.接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同 D.只要有無線充電底座,所有手機(jī)都可以進(jìn)行無線充電 答案C 解析無線充電時手機(jī)接收線圈部分的工作原理是電磁感應(yīng),故A錯誤;當(dāng)給充電設(shè)備通以恒定直流電時,充電設(shè)備不會產(chǎn)生交變磁場,即不能正常充電,故B錯誤;接收線圈中交變電流的頻率應(yīng)與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同,故C正確;被充電手機(jī)內(nèi)部,應(yīng)該有一類似金屬線圈的部件與手機(jī)電池相連,當(dāng)有交變磁場時,則產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,那么普通手機(jī)由于沒有金屬線圈,所以不能夠利用無線充電設(shè)備進(jìn)行充電,故D錯誤。 5.(2018云南玉溪一中檢測)如圖所示,三個相同的金屬圓環(huán)內(nèi)存在著不同的有界勻強(qiáng)磁場,虛線表示環(huán)的某條直徑,已知所有磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化關(guān)系都滿足B=kt,磁場方向如圖所示。測得A環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流強(qiáng)度為I,則B環(huán)和C環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流強(qiáng)度分別為(　　) A.IB=I,IC=0 B.IB=I,IC=2I C.IB=2I,IC=2I D.IB=2I,IC=0 答案D 解析C環(huán)中穿過圓環(huán)的磁感線完全抵消,磁通量為零,保持不變,所以沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,則IC=0。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=nΔΦΔt=nΔBΔtS=nkS=kS,S是有效面積,n=1,可得E∝S,所以A、B中感應(yīng)電動勢之比EA∶EB=1∶2,根據(jù)歐姆定律得,IB=2IA=2I。選項D正確。 6.(2018全國卷Ⅰ,19)如圖,兩個線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過開關(guān)與電源連接,另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài),下列說法正確的是(　　) A.開關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動 B.開關(guān)閉合并保持一段時間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向 C.開關(guān)閉合并保持一段時間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向 D.開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動 答案AD 解析如圖甲所示,閉合開關(guān)瞬間右邊線圈產(chǎn)生電流,左邊線圈磁通量增強(qiáng)。由楞次定律可知,增反減同,左邊線圈感應(yīng)磁場方向向左。根據(jù)右手螺旋定則可得鐵芯中電流方向為從南到北。由此可得鐵芯上方磁場為垂直紙面向里,則磁針N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動,故A項正確。 甲 開關(guān)閉合并保持一段時間后電路穩(wěn)定,線圈中無磁通量變化,則鐵芯中無電流,小磁針恢復(fù)南北指向,故B、C項錯誤;如圖乙所示,開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間,左邊線圈磁通量減小,由增反減同得其感應(yīng)磁場方向向右。由右手螺旋定則可得鐵芯中電流由北到南,鐵芯上方磁場為垂直紙面向外,則小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動,故D項正確。 乙 7.(2018廣東東莞聯(lián)考)如圖所示,電源輸入電壓不變,要使電路中電流表示數(shù)變大,可采用的方法有(　　) A.將R上的滑片向上移動 B.將R上的滑片向下移動 C.將開關(guān)S擲向1 D.將開關(guān)S擲向2 答案AD 解析輸入的電壓和匝數(shù)比不變,輸出的電壓也不變,當(dāng)滑片向上移動時,副線圈所在電路的電阻變小,所以電流要增加,電流表示數(shù)增大,故選項A正確;當(dāng)滑片向下移動時,副線圈所在電路的電阻變大,所以電流要變小,故選項B錯誤;將開關(guān)S擲向1,原線圈的匝數(shù)變大,由電壓與匝數(shù)成正比可得,副線圈的輸出電壓要減小,副線圈所在電路的電阻不變,所以電流要減小,故選項C錯誤;將開關(guān)S擲向2時,原線圈的匝數(shù)減小,副線圈的輸出電壓要變大,副線圈所在電路的電阻不變,所以電流要增大,故選項D正確。 8.(2018東北三校聯(lián)考)如圖所示,M、N為同一水平面內(nèi)的兩條平行長直導(dǎo)軌,左端串聯(lián)電阻R,金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置,金屬桿和導(dǎo)軌的電阻不計,桿與導(dǎo)軌間接觸良好且無摩擦,整個裝置處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場中。現(xiàn)對金屬桿ab施加一個與其垂直的水平方向的恒力F,使金屬桿從靜止開始運動。在運動過程中,金屬桿的速度大小為v,R上消耗的總能量為E,則下列關(guān)于v、E隨時間變化的圖象可能正確的是(　　) 答案AD 解析對金屬桿ab施加一個與其垂直的水平方向的恒力F,使金屬桿從靜止開始運動。由于金屬桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,受到隨速度的增大而增大的安培力作用,所以金屬桿做加速度逐漸減小的加速運動,當(dāng)安培力增大到等于水平方向的恒力F時,金屬桿做勻速直線運動,v-t圖象A正確,B錯誤;由功能關(guān)系知,開始水平方向的恒力F做的功一部分使金屬桿動能增大,另一部分轉(zhuǎn)化為電能,被電阻R消耗掉;當(dāng)金屬桿勻速運動后,水平方向的恒力F所做的功等于R上消耗的總能量E,因此E-t圖象可能正確的是選項D。 二、非選擇題(本題共3小題,共36分) 9.(10分)如圖所示器材可用來研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象及判定感應(yīng)電流的方向。 (1)在給出的實物中,用實線作為導(dǎo)線將實驗儀器連成實驗電路。 (2)將線圈L1插入線圈L2中,閉合開關(guān)。能使感應(yīng)電流與原電流的繞行方向相同的實驗操作是(　　) A.插入軟鐵棒 B.拔出線圈L1 C.使變阻器阻值變大 D.斷開開關(guān) 答案(1)電路圖如圖所示。 (2)BCD 解析本題是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗裝置,近年來已多次考查該知識內(nèi)容,也是很基礎(chǔ)的內(nèi)容,總的來說學(xué)生都能掌握該知識。本題中的實驗器材其實分成兩部分,其中一部分是檢測回路,另一部分是工作回路。對照實物圖,可知由L2與檢流計構(gòu)成檢測回路,而工作回路是由L1、滑動變阻器、開關(guān)和電池構(gòu)成,這樣就不難將實驗儀器用導(dǎo)線連成實驗電路了。在將線圈L1插入L2、閉合開關(guān)后,L1的磁場穿過線圈L2,設(shè)L1產(chǎn)生的磁場方向向下,因此當(dāng)拔出線圈L1時,穿過L2的磁通量在減少,在L2中將感應(yīng)出一個感應(yīng)電流,該感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場將補(bǔ)償L1磁場的減少,因此感應(yīng)電流的方向與L1中原來的電流方向相同。同理,當(dāng)增大變阻器的阻值或斷開開關(guān),其作用均為減少L1的磁場,與選項B的作用相同。若設(shè)L1產(chǎn)生的磁場方向向上,可作同樣的分析,結(jié)論相同。 10.(12分)(2018河南模擬)某光敏電阻阻值隨光強(qiáng)變化的關(guān)系如下表所示:[“光強(qiáng)(E)”表示光強(qiáng)弱程度的物理量,單位為坎德拉(cd)] 光強(qiáng)E/cd 1 2 3 4 5 6 光敏電阻R/Ω 36 18 12 9 7.2 6 小明為此設(shè)計了一個路燈自動控制電路如圖1所示,光敏電阻R、電阻箱R1和繼電器組成了一個簡單光控電路,繼電器線圈的電阻為r=200 Ω,當(dāng)線圈中的電流大于或等于20 mA時,繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圏供電的電池的電動勢E=8 V,內(nèi)阻可以不計,圖中的“電源”接入照明電壓。 (1)為了達(dá)到日出燈熄,日落燈亮的效果,應(yīng)該把路燈接　　　　端(選填“AB”或“CD”)。 (2)如果要使外界光強(qiáng)達(dá)到3 cd時路燈自動熄滅,電阻箱R1接入電路的電阻值應(yīng)為　　　　Ω。 (3)電路連接好后,小明用手擋住光敏電阻,發(fā)現(xiàn)電路不工作。為排查電路故障,他用多用電表測量各接點間的電壓,則應(yīng)將圖2所示的選擇開關(guān)旋至　　　　(選填“A”“B”“C”或“D”)處,小明測得光敏電阻R兩端的電壓為0,電阻箱R1兩端的電壓為8 V,由此可知,該電路的故障為　。 (4)小明排除故障后,電路能順利工作了。只是發(fā)現(xiàn)路燈亮的有點早,為此,他應(yīng)該將電阻箱R1的阻值適當(dāng)調(diào)　　　　(選填“大”或“小”)—點。 答案(1)AB　(2)188　(3)C　(4)電阻箱R1斷路　(5)小 解析(1)當(dāng)光線變暗,光強(qiáng)變小時,光敏電阻阻值變大,控制電路的電流會減小,電磁繼電器對銜鐵的吸引力變小,在彈簧的拉力作用下,銜鐵將向上運動,與上面觸點接觸,要讓路燈工作,應(yīng)該將路燈接在AB端; (2)當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時,繼電器的銜鐵被吸合。由閉合電路歐姆定律得:R1=EI-r-R,由表格可知,當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到3cd時光敏電阻R的阻值為12Ω,將E=8V,I=20mA,r=200Ω代入得,R1=188Ω; (3)由于控制電路用的是8V的直流電源,所以多用電表選用10V直流電壓擋,即將選擇開關(guān)旋至C;電阻箱R1兩端的電壓為電源的電壓8V,說明其接線或內(nèi)部某處斷路; (4)為了使路燈稍晚點才亮,即光敏電阻阻值變得大點,而繼電器的工作電流還是20mA不變,所以應(yīng)將電阻箱接入電路的阻值調(diào)小點。 11.(14分)(2018青島模擬)如圖所示,兩平行光滑金屬導(dǎo)軌由兩部分組成,左面部分水平,右面部分為半徑r=0.5 m的豎直半圓,兩導(dǎo)軌間距離d=0.3 m,導(dǎo)軌水平部分處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1 T的勻強(qiáng)磁場中,兩導(dǎo)軌電阻不計。有兩根長度均為d的金屬棒ab、cd,均垂直導(dǎo)軌置于水平導(dǎo)軌上,金屬棒ab、cd的質(zhì)量分別為m1=0.2 kg、m2=0.1 kg,電阻分別為 R1=0.1 Ω、R2=0.2 Ω?，F(xiàn)讓ab棒以v0=10 m/s的初速度開始水平向右運動,cd棒進(jìn)入圓軌道后,恰好能通過軌道最高點PP,cd棒進(jìn)入圓軌道前兩棒未相碰,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)ab棒開始向右運動時cd棒的加速度a0; (2)cd棒剛進(jìn)入半圓軌道時ab棒的速度大小v1; (3)cd棒進(jìn)入半圓軌道前ab棒克服安培力做的功W。 答案(1)30 m/s2　(2)7.5 m/s　(3)4.375 J 解析(1)ab棒開始向右運動時,設(shè)回路中電流為I,有 E=Bdv0 I=ER1+R2 BId=m2a0 解得:a0=30m/s2 (2)設(shè)cd棒剛進(jìn)入圓形軌道時的速度為v2,有 m1v0=m1v1+m2v2 12m2v22=m2g2r+12m2vP2 m2g=m2vP2r 解得:v1=7.5m/s (3)W=12m1v02-12m1v12 解得:W=4.375J