阶段检测五　恒定电流与电磁感应公开课.docx

阶段检测（五）恒定电流与电磁感应一、选择即1. （2019浙江螺州中学模拟）以下说法正确的选项是（）A.欧姆定律只适用于金属导体B.欧姆定律适用于所有导体C.对于气体导电，欧姆定律不适用D.对于非线性元件，因为欧姆定律不适用，所以不能用彳计算元件的电阻解析：选C 欧姆定律适用于金属导体和电解液，不适用于非纯电阻电路包括导电气 体、半导体、电动机等，非线性元件不适用于欧姆定律，但纯电阻可以用手来计算电阻，故 C正确。2. （2019浙江三门中学模拟）有四个电源，电动势均为8 V,内阻分另I为2。、3Q、5Q、 8Q。这四个电源现分别对一个R=5C的定值电阻供电，为使R上获得最大的功率应选择 的电源的内阻为（）A. 2QB. 3DD. 8QC. 5。解析：选A 外电路电阻一定，由尸=/?可知，电路电流/越大，电阻功率越大；由 闭合电路欧姆定律可知，在电源电动势一定时，电源内阻越小，电路电流越大，因此当电 源内阻最小为2。时，电路中电流最大，电阻K的功率最大，故A正确。，甲3 .甲、乙、丙三个长度、横截面都相同的金属导体分别接入电路后各 自进行测量，把通过上述导体的电流/,导体两端电压U在UU坐标系中 描点，O为坐标原点，甲、乙、丙三个点恰好在一条直线上，如下图，那么以下表述中正确的选项是（）A.甲电阻率最小C.丙电阻率最小 解析：选C根据题意，那么以下表述中正确的选项是（）A.甲电阻率最小C.丙电阻率最小 解析：选C根据题意，B.乙电阻率最小D.三个电阻率一样大因此甲的电阻最大，丙的电阻最小，根据可知，甲的电阻率最大，丙的电阻率 最小，故C选项正确。4 . （2019浙江温岭模拟）如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，电源的电动 势E=9.0V,内阻不计；G为灵敏电流表，其内阻/保持不变；A为热敏电阻，其阻值随 温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S,当£的温度等于20 c时，电流表示数/i=2mA；从位置2到位置3由动量定理得：nRhl-又-=(in+M)vi-(，+M)v),求得力=1 m/so从位置2到位置3由能量守恒定律得:z(m+M)vi2+M)疗=Q求得 0=0.062 5 Jov/(nrs *)(3)对线图和车进入过程，设位移为x,由动量定理可求得表达式幺常3=(山+加)0 (m+M)vXt速度随位移线性减小，在位置1和位竟2之间，小车匀速运动，之后同理分析 得速度又随位移线性减小，故得到如以下图。2.01.51.00.55 10 15 20 25 30x/cm答案：(1)逆时针1N(2)0.062 5 J (3)图像见解析当电流表的示数12=3.6 mA时，热敏电阻的温度是（）B. 80 °CD. 120 *CA. 60 C. 100 C解析：选D 当/?的温度等于20 °C时，结合图像知电阻值为拈=4 k。，此时电流表 示数/i = 2 mA由闭合电路欧姆定律知：E=/i（K+Rg）,解得小=500 C;当电流表的示数，2=3.6mA 时，由闭合电路欧姆定律知：E=/2（&+%）,解得&=2 kC,结合图像知：此时温度为120 , 故D正确。5.自从无人机这个新事物出现以后，针对其干涉隐私、干扰航空 安全等的报道就不断，国内某公司研制了新型的反无人机仪器 “未来盾”，据悉该反制系统能够有效实施无人机反制。如图是 反制系统“未来盾”的各项参数，贝人 ）TY-1便携式各项参数工作电压DC-24 V工作功率1.5 W一级防御距离500米二级防御距离150米频段CH12.4G遥控+图传+30dBmCH2GPS定位+导航+33dBm天线增益2.4G2.4GGPSGPS温度范围- 40 c +85 C重量2.9公斤电池工作时间2.5小时可选配频段A.反制系统正常工作时的电流为0.062 5 AB.反制系统电池容量3.75 kWhC.反制系统的总电阻384。D.以上说法均不正确解析：选A 根据参数可知，反制系统正常工作电流/=£=号A=0.0625A,选项A正确。反制系统在电池的工作时间内的能量是 W=n= 1.5X10-3X2.5 kVh=3.75X10-31124kWh,选项B错误；根据。=384。，但是反制系统并不是纯电阻，所以无 / U*vOX 3法通过欧姆定律计算其内阻，选项C、D说法错误。6 .多项选择用一段横截面半径为八电阻率为"、密度为d的均匀导体材料做成一个半径 为&rR）的圆环。圆环竖直向下落入如下图的径向磁场中，圆环的圆心始终在N极的轴 线上，圆环所在位置的磁感应强度大小均为B,圆环在加速下落过程中某一时刻的速度为P, 忽略电感的影响，那么（）俯视图侧视图A.此时在圆环中产生了（俯视）顺时针的感应电流B.圆环因受到了向下的安培力而加速下落C.此时圆环的加速度。=整D.如果径向磁场足够长，那么圆环的最大速度小=翠解析：选AD 圆环向下切割磁感线，由右手定那么可知，圆环中感应电流的方向为顺时 针方向（俯视），A正确；再由左手定那么可知，圆环受的安培力向上，B错误；圆环中感应电 动势为E=B，2izRp,感应电流/=n；，电阻= p=2。",解得/= o圆环受的.,.,IBVvRt2 m , , . . mg F IBvRi2 =.安培力F=BI-2nR=,圆环的加速度a=g-,圆环质量 m=d'lnR-nt2,解得加速度=g-丁，C错误；当mg=尸时，加速度。=0,速度最大，vm= 翳D正确。7 .如下图，闭合开关S, a、b、c三盏灯均正常发光，电源电动 厂争一势恒定且内阻不可忽略。现将滑动变阻器R的滑片稍向上滑动一些，二XC 1三盏灯亮度变化为（）,咱A. a灯变亮，b、c灯变暗B. a、c灯变亮，b灯变暗C. a、c灯变暗，b灯变亮 D. a、b灯变暗，c灯变亮解析：选B将滑动变阻器A的滑片稍向上滑动一些，K接入电路的电阻将减小，总P电阻将减小，由闭合电路欧姆定律/=含得，总电流增大，路端电压U=E-0减小，由 KrTPa=/2&知a灯变亮，由Ua=?a知a灯两端的电压变大，由U= 5+5判断出b灯两端 电压Ub减小，由孤=圣，%=驾知通过b灯的电流减小，b灯变暗，再由/=/b+/c知人 Kh"b变大，由入="&知C灯变亮，B正确。8.多项选择（2019台州模拟）如图甲所示，在竖直平面内有四条间距相等的水平虚线心、 心、心、心，在L与心、心与匕之间均存在着匀强磁场，磁感应强度的大小为1T,方向 垂直于竖直平面向里。现有一矩形线圈。加哪，宽度cd=L=0.5m,质量为0.1 kg,电阻为2 。，将其从图示位置（cd边与Li重合）由静止释放，速度随时间变化的图像如图乙所示，力 时刻cd边与乙2重合，2时刻"边与心重合，3时刻打边与心重合，在图乙中打右之间 的图线为与，轴平行的直线，八A之间和办之后的图线均为倾斜直线，八£2的时间间 隔为0.6 s,整个运动过程中线圈始终位于竖直平面内。（重力加速度g取10 02）那么（）A.在0八时间内，通过线圈的电荷量为2.5CB.线圈匀速运动的速度为8 m/sC.线圈的长度od=2mD. 0打时间内，线圈产生的热量为4.2 JmgR 1X2 r=B2L2=l2X0.52解析：选BC 线圈匀速运动时，根据平衡有：mg=BILt而/=半，联立两式解得:m/s=8 m/s,故B正确。八A的时间间隔内线圈一直做匀加速直线运动，知油边刚进上边的磁场时，cd边也刚进下边的磁场。设磁场的宽度为d,那么线图的长 度：L' =2d;线图下降的位移为：x=L' +d=3d,那么有：3d=of-将o=8m/s和f =0.6s代入解得：d=lm,所以线图的长度为 =2J=2m,故C正确。在0小时间内， HL. v nj jcd边从L运动到Lit通过线圈的电荷量为:q= 11 n i=n C=0.25 C,K KL故A错误。白时间内，根据能量守恒得：Q=wg（3J+2<7）-1mv2=0.1 X 10X（3+2）J-1X0.1X82 J = 1.8 J,故 D 错误。9 .多项选择如下图，在光滑水平面上方有一有界匀强磁场区域，磁感应强度为凡磁 场宽度大于心 有两个相同的矩形线框，长为L,宽假设，按图中方式放置。甲线框到磁场 左边界的距离为L,在恒力2尸作用下由静止开始向右运动；乙线框到磁场左边界的距离为2L,在恒力尸作用下由静止开始向右运动。以下说法中正确的选项是（）A.甲线框进入磁场与离开磁场时，感应电流的方向一定相反，安培力的方向也一定相 反B.假设甲线框进入磁场后恰好做匀速运动，那么乙线框进入磁场后一定做减速运动C.甲线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热一定大于乙线框穿过磁场的过程中产生的焦 耳热D.穿过磁场的过程中，通过两线框横截面的电荷量相同解析：选BCD根据楞次定律知，甲线框进入磁场与离开磁场时感应电流的方向一定 相反，而安培力阻碍导体的相对运动，故安培力的方向一定相同，A错误；对甲、乙两线 框的受力分析和运动规律分析可知，甲、乙两线框进入磁场时的速度大小相同，那么安培力 大小相同，假设甲线框进入磁场时恰好做匀速运动，说明安培力大小为2P,大于乙线框受到 的拉力，那么乙线框进入磁场时一定做减速运动，B正确；在进入和穿出磁场的整个过程中， 甲线框的安培力均大于乙线框的安培力（进入瞬间安培力大小相等），而克服安培力做功的位 移相同，故甲线框克服安培力做功莪多，甲线框产生较多的焦耳热，C正确；通过线框截 面的电荷量q=贽，磁通量的变化量相同，那么通过两线框横截面的电荷量相同，D正确。M10 .多项选择（2019浙江*田中学月考）如下图，电阻不计、间距 为L的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为以方向竖直向下 的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻K。质量为加、电阻为的金 属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力广的作用由静 止开始运动，外力产与金属棒速度。的关系是户=凡+如（凡、A是常量），金属棒与导轨始 终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为F安，电阻R两端的电压为Ur,感应电流的功率为P,它们随时间，变化图像可能正确的选项是（解析：选BC 设金属棒在某一时刻速度为由题意可知，感应电动势E=B/q 电E bl路电流/=R+r=R+r。,即l00。；安培力方向水平向左，且F安=BIL=十,产安0cnr p»2r 2R两端电压=?=左丁。，即Ur80；感应电流功率P=E/=s=p2,即poc"。分析金Kr r"十，属棒运动情况，由力的合成和牛顿第二定律可得：尸合=尸一尸安=尸。+如一记匚。=居）+,那么加速度。=普，因为金属棒从静止出发，所以尸。0,且F金0,即。0,加速度方向水平向右。i2 r 2f(1)假设女=好，尸合=尸0,即。=言，金属棒水平向右做匀加速直线运动，有kal,说 Krrm明小口，也即是尸安OCf, UE, P8巴所以在此情况下没有选项符合。(2)假设攵铝，户合随。增大而增大，即随。增大而增大，说明金属棒做加速度增大Krr的加速运动，速度与时间呈指数增长关系，根据四个物理量与速度的关系可知B选项符合。(3)假设攵誓，户合随。增大而减小，即随。增大而减小，说明金属棒在做加速度减 小的加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关 系可知C选项符合。二、计算题11 . 一个圆形线圈，匝数 =10,其总电阻/«=4.0Q,线圈与阻值K)=16C的外电阻 连成闭合回路，如图甲所示。线圈内部存在着一个边长L=0.20 m的正方形区域，其中有 分布均匀但强弱随时间变化的磁场，图乙显示了一个周期内磁场的变化情况，周期T= 1.0X10-2s,磁场方向以垂直线圈平面向外为正方向。求：(1)0孑时间内，电阻Ro上的电流大小和方向；(2)0T时间内，流过电阻岛的电荷量；(3)一个周期内电阻偏产生的热量。解析：(1)09时间内，感应电动势大小© = |粉|=包萼，S=L2E可得电流大小八=嬴工，解得1i = 0.4A电流方向为从)到aoT T(2)同(1)可得彳时间内，感应电流大小/2=0.2A流过电阻Ro的电荷量°=/1孑+忌解得 4=1.5X10-3 C。(3)由一个周期内磁场变化的对称性可得，一个周期内电阻Ro产生的热量Q= 712/?Oj+ /22/?oJ解得 0=1.6X10-2 J。答案：(1)0.4 A 方向为从到。 1.5X103C (3)1.6X10-2 J12 .如图1所示，用电动势为E、内阻为的电源，向滑动变阻器A供电，改变变阻 器K的阻值，路端电压U与电流/均随之变化。(1)以U为纵坐标，/为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-1图像的示 意图，并说明图像与两坐标轴交点的物理意义。(2)a.请在图2画好的U"关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时 电源的输出功率；b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。(3)请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、 外电路电势降落之和。解析：(1)根据闭合电路的欧姆定律可得U=E“，画出UU图像的示意 U 图如图甲所示。结合表达式可知，图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势£,与横轴交点的坐标值为短路电流，/«=>o -r甲b.电源的揄出功率尸=尸长=,当外电路电阻H=/时，电源的(2)a.在画好的关系图线上任取一点，其坐标值U和1的乘积即为此时电源的输出 功率P,因此可画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率，如图乙所示。(3)电动势的定义式为E=o根据能量守恒，在题图1所示的电路中，非静电力做功W产生的电能等于在内、外电 路上产生的电热，即 yv= Prt-V PRt= Irq+IRq那么 E=£=/r+/R=U 内+ U 外。答案：(l)U-I图像见解析图甲 图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的 坐标值为短路电流(2)a.见解析图乙b.当R = ;时，电源的输出功率最大，Pmax= 见解析13 . (2019浙江上虞模拟)相距L=L5 m的足够长平行金属导轨竖直放置，质量为孙 =1 kg的金属棒ah和质量为加2=0.27 kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属 导轨上，如图甲所示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两 处磁场磁感应强度大小相同。棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数为=0.75,两棒总电 阻为1.8。，导轨电阻不计。1=0时刻起，曲棒在方向竖直向上，大小按图乙所示规律变化 的外力'作用下，从静止开始沿导轨匀加速运动，同时也由静止释放cd棒。g取10m/s2。x B x x x(1)求磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小；在2 s内外力F做功40 J,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;求出cd棒到达最大速度时所对应的时刻。解析：(1)经过时间，金属棒。力的速率此时，回路中的感应电流为/=4=等 K K对金属棒，必，由牛顿第二定律得F- BIL-mg=ma由以上各式整理得：*=?1。+/川口+一万一面在图线上取两点:6=0, Fi = ll N; /2=2s,r2=14.6 N代入上式得a=l m/s2, 3=1.2T。在2 s末金属棒面的速率vt=at2=2 ni/s所发生的位移5=1«62=2 m由动能定理得migs W i=niVt2又Q=w安联立以上方程，解得Q= Wf，mg$一J。(3)cd棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当cd棒所受重力与滑动摩擦力相等时，速度 到达最大；然后做加速度逐渐增大的减速运动，最后停止运动。当cd棒速度到达最大时，有喏=君N又尸卜=尸安，F=BhL,Ei BLvf _ - rrt. 整理解得A)=52l2q = 2s答案：(1)1.2 T 1 m/s2 (2)18 J (3)2 s14 . (2018浙江金华女子中学模拟)一根质量为m=0.04 kg,电阻R=0.5Q的导线绕成 一个匝数为 =10匝，高为6=0.05 m的矩形线圈，将线圈固定在一个质量为M=0.06kg, 长度与线圈等长的小车上，如图甲所示。线圈和小车一起沿光滑水平面并以初速度5 = 2 m/s 进入垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度3=1.0 T,运动过程中线圈平面和磁场 方向始终垂直。小车的水平长度/= 10 cm,磁场的宽度d=20cm。2.01.51.00.55 10 15 20 25 30x/cm乙(1)求小车刚进入磁场时线圈中的电流方向和线圈所受安培力的大小；(2)求小车由位置2运动到位置3的过程中，线圈产生的热量Q(3)在图乙中画出小车从刚进磁场位置1运动到位置3的过程中速度。随小车的位移x 变化的图像。解析：(1)根据右手定那么得线圈中的电流方向为逆时针。刚进入磁场时感应电动势E=nBhvi = l VP电流/=2 A安培力 Fi=nBlh= No(2)从位置1到位置2由动量定理得： iiB 1=M)v 联立得到 = (m+M)v(w+M)V2K求得 z?2= 1.5 m/s