【优化设计】2016高考物理二轮复习 阶段训练（四）电路和电磁感应.doc

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1、阶段训练(四)电路和电磁感应(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。在每小题给出的四个选项中,16题只有一个选项符合题目要求,710题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.如图所示的电路中,A、B、C是三个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈,其直流电阻与灯泡电阻相同。下列说法正确的是()A.闭合开关S,A灯逐渐变亮B.电路接通稳定后,流过B灯的电流是流过C灯电流的C.电路接通稳定后,断开开关S,C灯立即熄灭D.电路接通稳定后,断开开关S,A、B、C灯过一会儿才熄灭,且A灯亮度比B、C灯亮度高2.(20

2、15江西八所重点中学联考)如图所示,电源电动势为E,内阻为r。当滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端时,理想电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为U1和U2,干路电流为I,下列说法中正确的是(灯泡电阻不变)()A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮B.U1与I的比值不变C.U1U2D.U1=U23.(2015山东枣庄高三统考)如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为12,副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220 V,额定功率为22 W,原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关,灯泡正常发光,若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则()A.U=110 V,I=0.05 AB.U=110 V

3、,I=0.2 AC.U=110 V,I=0.2 AD.U=110 V,I= A4.如图所示,在倾角为的光滑斜面上,相距均为d的三条水平虚线l1、l2、l3,它们之间的区域、分别存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。个质量为m、边长为d、总电阻为R的正方形导线框,从l1上方一定高处由静止开始沿斜面下滑,当ab边刚越过l1进入磁场时,恰好以速度v1做匀速直线运动;当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻,线框又开始以速度v2做匀速直线运动,重力加速度为g。在线框从释放到穿出磁场的过程中,下列说法正确的是()A.线框中感应电流的方向不变B.线框ab边从l1运动到l2所用时

4、间大于从l2运动到l3所用时间C.线框以速度v2做匀速直线运动时,发热功率为sin2D.线框从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中,减少的机械能E机与重力做功WG的关系式是E机=5.(2015山东泰安高三一模)如图所示,B是一个螺线管,C是与螺线管相连接的金属线圈。在B的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环A,A的环面水平且与螺线管的横截面平行。若仅在金属线圈C所处的空间加上与C环面垂直的变化磁场,发现在t1至t2时间段内绝缘丝线的拉力变小,则金属线圈C处所加磁场的磁感应强度随时间变化的B-t图象可能是()6.(2015四川资阳高三模拟)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为51,原线圈

5、输入如图乙所示的电压,副线圈接火灾报警系统(报警器未画出),电压表和电流表均为理想电表,R0为定值电阻,R为半导体热敏电阻(其阻值随温度的升高而减小)。下列说法中正确的是()A.图乙中电压的有效值为110 VB.电压表的示数为44 VC.R处出现火警时,电流表示数减小D.R处出现火警时,电阻R0消耗的电功率增大7.(2015贵州八校联盟联考)如图所示,理想变压器原线圈a、b两端接正弦交流电压u,u=220sin 100t(V),原、副线圈的匝数比n1n2=101,电压表接在副线圈c、d两端,输电线的等效电阻为R,原来开关S是断开的。当S闭合后()A.电压表示数为22 VB.输电线上损耗的功率增

6、大C.灯泡L的亮度变暗D.电流表示数变小8.如图所示,电源电动势E=3 V,小灯泡L标有“2 V、0.4 W”,开关S接1,当变阻器调到R=4 时,小灯泡L正常发光;现将开关S接2,小灯泡L和电动机M均正常工作。则()A.电源内阻为1 B.电动机的内阻为4 C.电动机正常工作电压为1 VD.电源效率约为93.3%9.(2015四川成都外国语学校统考)如图所示,和是一对异名磁极,ab为放在其间的金属棒。ab和cd用导线连成一个闭合回路。当ab棒向左运动时,cd导线受到向下的磁场力。则有()A.由此可知d电势高于c电势B.由此可知是S极C.由此可知是N极D.当cd棒向下运动时,ab导线受到向左的磁

7、场力10.(2015山东青岛高三一模)如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为l,两导轨间连有一电阻R,导轨平面与水平面的夹角为,在两虚线间的导轨上涂有薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从h高度处由静止释放,在刚要滑到涂层处时恰好匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且仅与涂层间有摩擦,动摩擦因数=tan ,其他部分的电阻不计,重力加速度为g,下列说法正确的是()A.导体棒到达涂层前做加速度减小的加速运动B.在涂层区导体棒做减速运动C.导体棒到达底端的速度为D.整个运动过程中产生的焦耳热为mgh-二、非选择题(本题共2小题,共40分)11.(

8、18分)(2015苏锡常镇四市调研)如图,某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图。他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动,铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流表相连。摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场(可视为匀强磁场)垂直。摇动时,铜芯线所围成半圆周的面积S=2 m2,转动角速度=10 rad/s,用电表测得电路中电流I=40 A,电路总电阻R=10 ,取=2.25。(1)求该处地磁场的磁感应强度B;(2)从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时,求其转过四分之一周的过程中,通过电流表的电荷量q;(3)求铜芯线转动一周的过程中,电路产生的焦耳热Q。12.(22分)如图所示,两平行

9、光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上,相距为l,处于竖直向下的匀强磁场中,整个磁场由n个宽度皆为x0的条形匀强磁场区域1、2、3、n组成,从左向右依次排列,磁感应强度的大小分别为B、2B、3B、4B、nB,两导轨左端之间接入电阻R,一质量为m的金属棒ab垂直于MN、PQ放在水平导轨上,与导轨接触良好,不计导轨和金属棒的电阻。(1)对导体棒ab施加水平向右的力,使其从图示位置开始运动并穿过n个磁场区,求导体棒穿越磁场区1的过程中通过电阻的电荷量q。(2)对导体棒ab施加水平向右的力,让它从距离磁场区1左侧x=x0的位置由静止开始做匀加速运动,当ab进入磁场区1时开始做匀速运动。此后在不同的磁场

10、区施加不同的拉力,使棒ab保持匀速运动通过整个磁场区域,求棒ab通过第i区域时水平拉力F和ab穿过整个磁场区域所产生的电热Q。(3)对导体棒ab施加水平向右的恒力F0,让它从磁场区1的左边界开始运动,当向右运动距离x0时做匀速运动,求棒通过磁场区1所用的时间t。参考答案1.D解析:闭合开关的瞬间,线圈自感电动势很大,相当于断路,故三灯同时发光;随线圈自感阻碍作用减小,通过灯A的电流不断减小,选项A错误;电路稳定时,线圈相当于电阻,与A灯并联支路总电阻为C灯电阻的1.5倍,由并联分流规律可知通过B灯的电流是通过C灯电流的,选项B错误;断开开关后,自感线圈产生自感电动势,可等效为电源,与C灯构成回

11、路,故C灯并不立即熄灭,选项C错误;在断开S后的等效电路中,B、C灯所在支路电阻大于A灯所在支路电阻,故流过A灯的电流较大,选项D正确。2.B解析:滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端,总电阻变大,总电流减小,路端电压增大,L2中电流减小,变暗,L3中电压增大,变亮,U1增大,选项A错误;U2减小,而路端电压U=U1+U2增大,所以U1的变化量大于U2的变化量,选项C、D错误;U1与I的比值不变,为电源内阻和L2电阻之和,选项B正确。3.B解析:灯泡正常发光,副线圈两端的电压为220 V,根据理想变压器电流与匝数关系公式可知,原线圈两端的电压为110 V,又P出=P入=22 W,由P入=UI=22

12、 W,I=0.2 A,故只有选项B正确,其他选项错误。4.C解析:线框从释放到穿出磁场的过程中,由楞次定律可知感应电流方向先沿abcda后沿adcba再沿abcda方向,选项A错误;线框第一次匀速运动时,由平衡条件有BId=mgsin ,I=,解得v1=。第二次匀速运动时由平衡条件有2BId=mgsin ,I=,解得v2=。线框ab边匀速通过区域,先减速再匀速通过区域,而两区域宽度相同,故通过区域的时间小于通过区域的时间,选项B错误;由功能关系可知线框第二次匀速运动时发热功率等于重力做功的功率,有P=mgv2sin =,选项C正确;线框从进入磁场到第二次匀速运动过程中,损失的重力势能等于该过程

13、中重力做的功,动能损失量为,所以线框机械能损失量为E机=WG+,选项D错误。5.D解析:根据共点力的平衡原理,在t1至t2时间段内,绝缘丝线与竖直方向的夹角变小,故弹簧线圈处在收缩状态,根据楞次定律的另一种表述,知螺线管MN中产生的磁场在增加,即螺线管中的电流增大,感应电动势增大,根据法拉第电磁感应定律,E=n=nS,知增大,选项D正确。6.D解析:给这个正弦电压图象补上负半周,电压的有效值就是220 V,设图乙电压的有效值为U,根据交变电流有效值的定义,T=,得U= V=154 V,选项A错误;由以上分析,原线圈电压为154 V,根据电压与匝数成正比的关系式得副线圈两端电压为30.8 V,选

14、项B错误;R处出现火警时,温度升高电阻减小,根据欧姆定律,副线圈里的电流增大,又因理想变压器P入=P出=UI,两线圈电压不变,所以原线圈电流也增大,选项C错误;由以上分析 R处出现火警时,流过R0的电流增大,由P0=I2R0知R0上消耗的功率增大,选项D正确。7.BC解析:初级电压的有效值为U1= V=220 V,则次级电压为U2=U1=220 V=22 V,故电压表示数为22 V,选项A错误;当S闭合时,次级电阻减小,次级电流变大,故根据P=I2R可知,输电线上损耗的功率变大,选项B正确;灯泡上的电压为UL=U2-UR,因U2不变,UR增大,故灯泡两端的电压减小,灯泡L的亮度变暗,选项C正确

15、;根据U1I1=U2I2可知,I2变大时,I1变大,即电流表示数变大,选项D错误。8.AD解析:由小灯泡的额定功率P=UI可知I=0.2 A,由欧姆定律RL=可知小灯泡发光时电阻RL=10 ,由闭合电路欧姆定律可得I=,解得r=1 ,选项A正确;接2时小灯泡正常发光,说明电路中电流仍为0.2 A,故电动机两端电压U=E-IRL-Ir=0.8 V,电动机为非纯电阻电器,故电动机内阻不等于4 ,选项B、C错误;由P=I2r,=100%代入数据可得电源效率约为93.3%,选项D正确。9.BD解析:cd导线受到向下的磁场力,根据左手定则可判定电流方向从c流向d,所以d电势低于c电势,选项A错误;导体棒

16、ab中感应电流方向为b流向a,根据右手定则可判定,磁场方向竖直向上,即下面为N极,I是S极,选项B正确C错误;当cd棒向下运动时,根据右手定则可判定感应电流方向为从d到c,经过ab的方向为从a到b,根据左手定则判定,安培力方向水平向左,选项D正确。10.AC解析:导体棒到达涂层前随着速度的增加,安培力越来越大,因此合力越来越小,加速度越来越小,因此做加速度减小的加速运动,选项A正确;由于到达涂层时已匀速运动,而涂层的动摩擦因数=tan ,因此在涂层区导体棒做匀速运动,选项B错误;穿过涂层后导体棒仍匀速运动,因此到达底端时,mgsin =,因此导体棒到达底端的速度为,选项C正确;由于涂层存在,因

17、此整个运动过程中产生的焦耳热为mg(h-l1sin )-mv2=mg(h-l0sin )-,其中l0为涂层的宽度,选项D错误。11.答案:(1)210-5 T(2)410-6 C(3)7.210-9 J解析:(1)铜芯线中产生的是正弦式交变电流,则Im=IEm=ImREm=BSB=210-5 T。(2)在铜芯线与地面平行开始至铜芯线转动四分之一周的过程中E=E=IRq=Itq=410-6 C。(3)铜芯线转动一周,电路中产生的焦耳热QQ=I2RTQ=7.210-9 J。评分标准:本题共18分。其中每式1分,其余每式2分。12.答案:(1)Bl(2)(12+22+32+n2)(3)解析:(1)电

18、路中产生的感应电动势E=通过电阻的电荷量q=It=t导体棒穿过1区过程=Blx0解得q=Bl。(2)设进入磁场1时拉力为F1,速度为v,则有F1x0=mv2F1-=0解得F1=v=进入第i区时的拉力Fi=导体棒以后通过每区都以v做匀速运动,则有Q=F1x0+F2x0+F3x0+Fnx0解得Q=(12+22+32+n2)。(3)设棒匀速运动的速度为v,则F0=设棒在前距离运动的时间为t1,由数学知识可得F0-BIl=mF0t1-Bq1l=mv而q1=解得t1=设棒在后匀速运动的时间为t2,则t2=所以棒通过区域1所用的总时间t=t1+t2=。评分标准:本题共22分。其中每式2分,其余每式1分。6