陕西省西安市2013届高三物理二轮复习能力演练 专题5 电磁感应与电路的分析

1 陕西省西安市陕西省西安市 20132013 届高三物理二轮复习能力演练届高三物理二轮复习能力演练 专题专题 5 5 电磁电磁 感应与电路的分析感应与电路的分析 一 选择题 10 4 分 1 如图所示 L1 L2 L3为三个完全相同的灯泡 L为直流电阻可忽略的自感线圈 电源的内阻不计 开关 S 原来接通 当把开关 S 断开时 下列说法正确的是 A L1闪一下后熄灭 B L2闪一下后恢复到原来的亮度 C L3变暗一下后恢复到原来的亮度 D L3闪一下后恢复到原来的亮度 解析 S 闭合后 通过各灯的电流稳定时 L1不亮 通过 L2 L3的电流均为 I 而通过自感线圈L的电流为 2I S 断开的瞬间 自感线圈L上的电流全部通过 U RL L3 所以这一瞬间通过 L3的电流突变为 2I 故 L3会闪亮一下 稳定后通过 L3的电流依然 为 而稳定后通过 L1 L2的电流均为 U RL U 2RL 答案 D 2 在如图甲所示的电路中 灯泡 A 和灯泡 B 原来都正常发光 现在突然发现灯泡 A 比 原来变暗了些 灯泡 B 比原来变亮了些 则电路中出现的故障可能是 甲 A R3断路 B R1短路 C R2断路 D R1 R2同时短路 解析 电路可整理成如图乙所示 R2断路 总电阻变大 干路电流变小 电源内电 压变小 路端电压变大 通过R3上的电流变大 通过 A 的电流变小 灯泡 A 变暗 灯泡 A 和R1上的电压变小 灯泡 B 上的电压变大 B 灯变亮 乙 答案 C 3 如图所示 M是一小型理想变压器 接线柱a b接在电压u 311sin 314t V 的正 2 弦交变电源上 变压器右侧部分为一火警报警系统原理图 其中R2为用半导体热敏材料制 成的传感器 电流表为值班室的显示器 显示通过R1的电流 电压表显示加在报警 器上的电压 报警器未画出 R3为一定值电阻 当传感器R2所在处出现火警时 R2阻值变 小 以下说法中正确的是 A 的示数不变 的示数增大 B 的示数增大 的示数减小 C 的示数增大 的示数增大 D 的示数不变 的示数不变 解析 R2变小 副线圈的负载总电阻变小 副线上的输出电流变大 R3上的电压变 大 R1与R2并联电路的电压变小 的示数变小 原线圈的电流变大 因为接 在恒定的交变电源上 故其示数不变 答案 B 4 在如图甲所示的电路中 电源电动势E恒定 内阻r 1 定值电阻R3 5 当开关 S 断开与闭合时 ab段电路消耗的电功率相等 则以下说法中正确的是 甲 A 电阻R1 R2可能分别为 4 5 B 电阻R1 R2可能分别为 3 6 C 开关 S 断开时电压表的示数一定大于 S 闭合时的示数 D 开关 S 断开与闭合时 电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一 定等于 6 解析 取R R3 r 6 有 Pab 2 Rab E R Rab E2 R2 Rab 2R Rab 当 S 断开前后有 Rab Rab R2 36 时 Pab Pab 故 A 正确 B 错误 又由Uab E R E R Rab 知Rab变大时 Uab变大 C 正确 当Rab变化时 Uab I图象如图乙所示 乙 图象的斜率k R3 r 6 D 正确 U I 3 答案 ACD 5 如图所示 长为L 1 m 电阻r 0 3 质量m 0 1 kg 的金属棒CD垂直跨搁 在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上 两导轨间距也是L 棒与导轨间接触良好 导轨电阻不计 导轨左端接有R 0 5 的电阻 垂直导轨平面有竖直向下穿过平面的匀 强磁场 磁感应强度B的大小为 0 4 T 现给金属棒CD一个瞬时向右的初速度 初速度大 小为 2 m s 过一段时间后 金属棒CD最终停下来 则从开始运动到停止运动的过程中 通过电阻R的电荷量为 A 0 5 CB 0 3 CC 0 25 CD 0 2 C 解析 CD向右运动产生感应电流 使得CD受到安培力的作用减速至停止 由动量 定理知 I安 p mv0 又I安 BiL t BLq 可解得 q 0 5 C 答案 A 6 某理想变压器原线圈输入的电功率为P 原 副线圈的匝数比为k 在其副线圈上 接一内阻为r的电动机 现在 电动机正以速度v匀速向上提升一质量为m的重物 已知 重力加速度为g 则变压器原线圈两端的电压为 A PkB r P mgv P k r P mgv C PkD P mgv r P k P mgv r 解析 电动机的输出功率P机 mgv 设副线圈回路的电流为I2 则 P P机 I22r 解得 I2 P P机 r 副线圈两端的电压U2 P P I2 r P P机 原线圈两端的电压U1 kU2 Pk r P mgv 答案 A 7 如图所示 两块水平放置的金属板组成一平行板电容器距离为d 用导线 开关 S 将其与一个n匝的线圈连接 线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场中 两板间放一台 小压力传感器 压力传感器上表面绝缘 在其上表面静止放置一个质量为m 电荷量为 q 的小球 已知 S 断开时传感器上有示数 S 闭合时传感器上的示数变为原来的一半 则线 圈中磁场的磁感应强度的变化情况和磁通量变化率分别是 A 正在增加 B 正在增加 t mgd 2q t mgd 2nq 4 C 正在减弱 D 正在减弱 t mgd 2q t mgd 2nq 解析 由题意知 S 闭合后上极板带负电 故知匀强磁场的磁感应强度在增加 由q mg U n U d 1 2 t 可得 t mgd 2nq 答案 B 8 一个用半导体材料制成的电阻器D 其电流I随它两端电压U变化的伏安特性曲线 如图甲所示 现将它与两个标准电阻R1 R2组成如图乙所示的电路 当开关 S 接通位置 1 时 三个用电器消耗的电功率均为P 将开关 S 切换到位置 2 后 电阻器D和电阻R1 R2 消耗的电功率分别为PD P1 P2 下列判断正确的是 A P1 PB P1 P2 C PD P1 P2 3PD PD P1 P2 3P 解析 由 S 接 1 时三个用电器的功率相等知 R1 R2 当 S 接 2 后 R2 RD 4 两端的电压大于R1与D的并联电压 故P1 P P2 D的电阻变大为 RD 4R1 故 PD P1 又因为 S 接 2 后电路的总电阻变大 故PD P1 P2 3P 1 4 答案 C 9 如图所示 均匀金属圆环的总电阻为 2R 磁感应强度为B的匀强磁场垂直地穿过 圆环 金属杆OM的长为l 电阻为 M端与环紧密接触 金属杆OM绕过圆心的转轴O以 R 2 恒定的角速度 转动 电阻R的一端用导线和环上的A点连接 另一端和金属杆的转轴O 处的端点相连接 下列结论错误的是 A 通过电阻R的电流的最大值为 Bl2 3R B 通过电阻R的电流的最小值为 Bl2 4R C OM中产生的感应电动势恒为 Bl2 2 D 通过电阻R的电流恒为 Bl2 2R 解析 求解本题的关键是找出OM与圆环接触点的位置 画等效电路图求回路中的电 流 当金属杆绕O点匀速转动时 电动势E B l2 选项 C 正确 电流的大小决定于M 1 2 5 端与滑环连接点的位置 当M端滑至A点时 回路中的电阻最小 其阻值Rmin R 根据 3 2 I 得Imax 选项 A 正确 当M端与圆环的上顶点相接触时 回路 E R r B l2 2 3 2R B l2 3R 中的电阻最大 其阻值Rmax 2R 所以Imin 选项 B 正确 R 2 3R 2 Bl2 4R 答案 D 10 如图所示 光滑的 形金属导体框竖直放置 质量为m的金属棒MN与框架接 触良好 磁感应强度分别为B1 B2的有界匀强磁场方向相反 但均垂直于框架平面 分别 处在abcd和cdef区域 现从图示位置由静止释放金属棒MN 金属棒进入磁场区域abcd 后恰好做匀速运动 下列说法正确的有 A 若B2 B1 则金属棒进入cdef区域后将加速下滑 B 若B2 B1 则金属棒进入cdef区域后仍将保持匀速下滑 C 若B2 B1 则金属棒进入cdef区域后可能先加速后匀速下滑 D 若B2 B1 则金属棒进入cdef区域后可能先减速后匀速下滑 解析 金属棒在上下两磁场区域向下运动切割磁感线时 感应电流受到的安培力都 竖直向上 当安培力的大小等于重力时达到稳定速度 即有 vm 故vm 选项 B C D 正确 mgR B2L2 1 B2 答案 BCD 二 非选择题 共 60 分 11 4 分 现将电池组 滑动变阻器 带铁芯的线圈A 线圈B 灵敏电流表及开关按 如图所示的方式连接 在开关闭合 线圈A放在线圈B中的情况下 某同学发现当他将滑 动变阻器的滑动端P向左加速滑动时 灵敏电流表的指针向右偏转 由此可以推断 将线 圈A中的铁芯向上拔出 或 开关 都能使灵敏电流表的指针 偏 转 解析 当P向左滑动时 电阻增大 通过线圈A的电流减小 则通过线圈B中的原 磁场减弱 磁通量减少 线圈B中有使灵敏电流表的指针向右偏转的感应电流通过 当线 圈A向上运动或断开开关 则通过线圈B中的原磁场也减弱 磁通量也减少 所以线圈B 中也有使灵敏电流表的指针向右偏转的感应电流通过 答案 断开 向右 每空 2 分 12 11 分 1 一多用电表的欧姆挡有三个倍率 分别是 1 10 6 100 用 10 挡测量某电阻时 操作步骤正确 而表头指针偏转角度很小 为了 较准确地进行测量 应换用 挡 如果换挡后立即用表笔连接测电阻进行读数 那么缺少的步骤是 若补上该步骤后测量 表盘的示数如图甲所示 则该 电阻的阻值是 若将该表选择旋钮置于 25 mA 挡 表盘的示数仍如图甲所示 则被测电流为 mA 2 要精确测量一个阻值约为 5 的电阻Rx 实验提供下列器材 电流表 量程为 100 mA 内阻r1约为 4 电流表 量程为 500 A 内阻r2 750 电池E 电动势E 1 5 V 内阻很小 变阻器R0 阻值约为 10 开关 S 导线若干 请设计一个测定电阻Rx的电路图 画在下面的虚线中 根据你设计的电路图 将图乙中的实物连成实验电路 根据某次所测量值写出电阻Rx的表达式 Rx 答案 1 100 欧姆表重新调零 2200 9 9 每空 1 分 2 如图丙所示 2 分 丙 丁 如图丁所示 3 分 2 分 I2r2 I1 I2 13 8 分 超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起 同时通过 周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具 其推进原理可以简化为如图所示 的模型 在水平面上相距L的两根平行直导轨间 有竖直方向等距离分布着匀强磁场B1和 B2 且B1 B2 B 每个磁场的宽都是l 方向相反的相间排列 所有这些磁场都以速度v 向右匀速运动 这时跨在两导轨间的长为L 宽为l的金属框abcd 悬浮在导轨上方 在磁 场力的作用下也将会向右运动 已知金属框的总电阻为R 运动中所受到的阻力恒为f 求 7 金属框的最大速度 解析 设金属框做匀速运动的速度为vm 则 线框的感应电动势E 2BL v vm 3 分 由平衡条件B 2L f 3 分 E R 解得 vm 2 分 4B2L2v fR 4B2L2 答案 4B2L2v fR 4B2L2 14 12 分 如图所示 光滑平行的水平金属导轨MN PQ相距d 在M点和P点间接一 个阻值为R的电阻 在两导轨间OO1 O1 O 矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下 宽为 l的匀强磁场 磁感应强度为B 一质量为m 电阻为r的导体棒ab垂直放在导轨上 与 磁场左边界相距l0 现用一水平向右的恒力F拉ab棒 使它由静止开始运动 棒ab在离 开磁场前已经做匀速直线运动 棒ab与导轨始终保持良好的接触 导轨电阻不计 求 1 棒ab在离开磁场右边界时的速度 2 棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能 3 试分析讨论ab棒在磁场中 匀速成直线运动 之前可能的运动情况 解析 1 ab棒离开磁场右边界前做匀速直线运动 设其速度为vm 则有 E Bdvm I 2 分 E R r 对ab棒 有 F BId 0 1 分 解得 vm 1 分 F R r B2d2 2 由能量守恒定律 可得 F l0 l W mvm2 2 分 1 2 得 W电 F l0 l 1 分 mF2 R r 2 2B4d4 3 设棒刚进入磁场时速度为v 由F l0 mv2可得 v 2 分 1 2 2Fl0 m 棒在进入磁场前做匀加速直线运动 在磁场中运动可分三种情况讨论 若 则棒做匀速直线运动 1 分 2Fl0 m F R r B2d2 若 则棒先加速运动后匀速运动 2Fl0 m F R r B2d2 1 分 若 则棒先减速运动后匀速运动 1 分 2Fl0 m F R r B2d2 8 答案 1 2 F l0 l F R r B2d2 mF2 R r 2 2B4d4 3 略 15 12 分 如图所示 在水平面内有两条光滑轨道MN PQ 其上放有两根静止的导体 棒ab cd 质量分别为m1 m2 设有一质量为M的永久磁铁从轨道和导体棒组成的平面的 正上方高为h的地方由静止落下 当磁铁的重心下落到轨道和导体棒组成的平面内时 磁 铁的速度为v 导体棒ab的动能为Ek 此过程中两根导体棒之间 导体棒与磁铁之间都没 有发生碰撞 求 1 磁铁在下落过程中受到的平均阻力 2 磁铁在下落过程中在导体棒中产生的总热量 解析 1 设磁铁在下落过程中受的平均阻力为F 根据动能定理有 Mg F h Mv2 2 分 1 2 得 F Mg 2 分 Mv2 2h 2 导体棒ab cd组成的系统动量守恒 设磁铁的重心下落到轨道和导体棒组成的平 面内时ab cd 相互靠拢 的速度大小分别为v1 v2 有 m1v1 m2v2 2 分 Ek m1v12 1 分 1 2 设磁铁在下落过程中在导体棒中产生的总热量为Q 由能量守恒有 Mgh Mv2 m1v12