高三物理二轮复习 专题能力提升练（五）电路与电磁感应

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺专题能力提升练(五)电路与电磁感应(45分钟100分)一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分。第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求)1.(2016厦门二模)如图甲为风力发电的简易模型,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动,转速与风速成正比。某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示,则()A.电流的表达式为i=0.6sin10t(A)B.磁铁的转速为10r/sC.风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin10t(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为1.2A【解析】选A。通过乙图可知电流的最大值为0.6A,周期T=0.2s,=2T=10rad/s,电流的表达式为i=0.6sin10t(A),故选项A正确;电流的周期为T=0.2s,磁体的转速为n=1T=5r/s,故选项B错误;风速加倍时,角速度加倍,根据Em=nBS可知产生的感应电动势加倍,形成的感应电流加倍,风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin20t(A),故选项C错误;感应电流Im=1.2A,有效值为I=Im2=0.62A,故选项D错误。2.(2016日照一模)如图甲所示,线圈ABCD固定于匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向外,当磁场变化时,线圈AB边受安培力向右且变化规律如图乙所示,则磁场的变化情况可能是()【解析】选D。由题意可知,安培力的方向向右,根据左手定则,可知:感应电流的方向由B到A,由楞次定律和右手螺旋定则可知,垂直向外的磁场在增大。由法拉第电磁感应定律,结合闭合电路欧姆定律,则安培力的表达式F=BBStRL,因安培力的大小不变,则BBt是定值,磁场B增大,则Bt减小,故D正确,A、B、C错误。3.(2016淄博一模)如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=51,其原线圈接一交流电源,电压u=2202sin100t(V),副线圈接一电动机,电阻为11。若电流表A2示数为1 A,电表对电路的影响忽略不计,则()A.交流电的频率为100HzB.电动机输出功率为33WC.电流表A1示数为5AD.变压器原线圈的输入功率为33W【解析】选B。原线圈中接一交变电源,交变电源电压u=2202sin100t(V),则最大值为2202V,有效值为220V,角速度为100rad/s,那么频率为f=2=50Hz,故选项A错误;由U1U2=n1n2得U2=44V,电动机的输出功率为P出=U2I-I2r=33W,故选项B正确;由I1I2=n2n1得I1=0.2A,故选项C错误;根据输入功率等于输出功率,因电动机内阻消耗热功率,因此原线圈的输入功率应大于33W,故选项D错误。4.(2016怀化三模)如图所示,两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B,磁场区域的宽度均为a。高度为a的正三角形导线框ABC从图示位置沿x轴正向匀速穿过两磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是()【解析】选B。x在0a内,由楞次定律可知,电流方向为逆时针,为正方向;有效切割的长度为L=233(a-x)=233(a-x),感应电动势为E=BLv,感应电流为I=233B(a-x)vR,随着x的增大,I均匀减小,当x=0时,I=23Bav3R=I0;当x=a时,I=0;x在a2a内,线框的AB边和其他两边都切割磁感线,由楞次定律可知,电流方向为顺时针,为负方向;有效切割的长度为L=233(2a-x),感应电动势为E=BLv,感应电流大小为I=223B(2a-x)v3R,随着x的增大,I均匀减小,当x=a时,I=43Bav3R=2I0;当x=2a时,I=0;x在2a3a内,由楞次定律可知,电流方向为逆时针,为正方向;有效切割的长度为L=233(3a-x),感应电动势为E=BLv,感应电流为I=23B(3a-x)v3R,随着x的增大,I均匀减小,当x=2a时,I=23Bav3R=I0;当x=3a时,I=0;故选项B正确。5.(2016兰州二模)如图所示,将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状,它通过两个小金属环a、b与长直金属杆导通,在外力F作用下,正弦形金属线可以在杆上无摩擦滑动。杆的电阻不计,导线电阻为R,ab间距离为2L,导线组成的正弦图形顶部或底部到杆距离都是L2。在导线和杆平面内有一有界匀强磁场区域,磁场的宽度为2L,磁感应强度为B。现在外力F作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动,在运动过程中导线和杆组成的平面始终与磁场垂直。t=0时刻导线从O点进入磁场,直到全部穿过磁场,外力F所做功为()A.B2L2v2RB.B2L2v24RC.B2L3v2RD.B2L3v4R【解析】选C。金属导线产生的感应电动势瞬时值为e=Byv,y是有效切割长度,且有y=L2sint,解得e=12BLvsint,=2T=22Lv=vL不变,则线圈中产生正弦式交变电流,其感应电动势的有效值为E=12BLv2=BLv22,因为线圈进入和穿出磁场产生的内能相等,外力做功相等,故导线全部穿过磁场过程,外力F所做功为W=E2R4Lv=B2L3v2R,故选项C正确。6.(2016兰州二模)如图,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成角(0b的铝条,磁铁仍以速度v进入铝条间,试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化。【解题指导】解答本题时应从以下三点进行分析:(1)准确理解题目中包含信息,根据信息简化出物理模型。(2)转换研究对象,由磁铁受力平衡得出铝条所受安培力的大小。(3)安培力、导体棒切割磁感线产生的感应电动势大小的计算和电阻定律。【解析】(1)磁铁在铝条间运动时,两根铝条受到的安培力大小相等均为F安,则有:F安=BId(1分)磁铁受到沿斜面向上的作用力为F,其大小为:F=2F安(1分)磁铁匀速运动时,由平衡条件得:F-mgsin=0(2分)联立式解得:I=mgsin2Bd(1分)(2)磁铁穿过铝条时,在铝条中产生的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律得:E=Bdv(2分)铝条与磁铁正对部分的电阻为R,由电阻定律得:R=ddb(2分)由欧姆定律得:I=ER(2分)联立式解得:v=mgsin2B2d2b(1分)(3)磁铁以速度v进入铝条间,恰好做匀速运动时,磁铁受到的作用力F,联立式可得:F=2B2d2bv(2分)当铝条的宽度bb时,磁铁以速度v进入铝条间时,磁铁受到的作用力变为F,则有:F=2B2d2bv(1分)可见,FF=mgsin,磁铁所受到的合力方向沿斜面向上,获得与运动方向相反的加速度,磁铁将减速下滑,此时加速度最大,之后,随着运动速度减小,F也随着减小,磁铁所受合力也减小,由牛顿第二定律知磁铁的加速度逐渐减小,