（广西专用）2020高考物理二轮复习 阶段训练（四）电路和电磁感应（含解析）

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,电路中的a、b是两个完全相同的灯泡,l是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,c是电容很大的电容器。在开关s闭合与断开时,a、b灯泡发光情况是()a.s刚闭合后,a灯亮一下又逐渐变暗,b灯逐渐变亮b.s刚闭合后,b灯亮一下又逐渐变暗,a灯逐渐变亮c.s闭合足够长时间后,a灯泡和b灯泡一样亮d.s闭合足够长时间后再断开,b灯立即熄灭,a灯逐渐熄灭答案:a解析:s刚闭合后,电流变化快,自感线圈的感抗大,电流通过a灯向电容器充电,随着电流趋于稳定,自感线圈相当于短路,电容器相当于断路,所以是a灯亮一下又逐渐变暗,b灯逐渐变亮,选项a正确,b错误;s闭合足够长时间后,a灯熄灭,b灯亮,s再断开,电容器c通过灯泡b放电,b灯逐渐熄灭,由于自感线圈产生自感电动势,与a灯构成闭合电路,a灯逐渐熄灭,选项c、d错误。2.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=u2答案: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.(2019河南濮阳模拟)如图甲所示,光滑“”形金属支架abc固定在水平面上,支架处在垂直于水平面向下的匀强磁场中,一金属导体棒ef放在支架上,用一轻杆将导体棒与墙固定连接,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,取垂直于纸面向里为正方向,则下列说法正确的是()a.t1时刻轻杆对导体棒的作用力最大b.t2时刻轻杆对导体棒的作用力最大c.t2到t3时间内,轻杆对导体棒的作用力先增大后减小d.t2到t4时间内,轻杆对导体棒的作用力方向不变答案:c解析:由e=nt可知,t1时刻感应电动势为0,感应电流为0,安培力为0,轻杆对导体棒的作用力为0,选项a错误;t2时刻感应电动势最大,感应电流最大,但磁感应强度为0,安培力为0,轻杆对导体棒的作用力为0,选项b错误;t2到t3时间内,安培力先增大后减小,所以轻杆对导体棒的作用力先增大后减小,选项c正确;t2到t4时间内,感应电流方向改变,安培力方向改变,则轻杆对导体棒的作用力方向改变,选项d错误。4.在如图甲所示的电路中,d为理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大)。r1=30 ,r2=60 ,r3=10 。在mn间加上如图乙所示的交变电压时,r3两端电压表的读数大约是()a.3 vb.3.5 vc.4 vd.5 v答案:b解析:在00.01s内,二极管导通,r1、r2并联电阻r12=r1r2r1+r2=20,r3两端电压u3=r3r3+r12um=4v,在0.010.02s内,二极管截止,r3两端电压u3=r3r3+r1um=3v。根据交流电有效值的定义得u32r3t2+u32r3t2=u2r3t,解得电压表示数u3.5v,选项b正确。5.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图像可能是()答案: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,知螺线管中b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=nt=nbts,知bt增大,选项d正确。6.如图所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比n1n2=21,原线圈接正弦交变电流,副线圈接电动机,电动机线圈电阻为r。当输入端接通电源后,电流表读数为i,电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升。若电动机因摩擦造成的能量损失不计,则图中电压表的读数为()a.4ir+mgvib.mgvic.4ird.14ir+mgvi答案:a解析:电动机带动质量为m的重物以速度v匀速上升,电动机的输出功率等于克服重力做功的功率,p输出=mgv,由i1i2=n2n1,可知i2=2i,所以p热=i22r=4i2r,p2=p输出+p热=mgv+4i2r,由于是理想变压器,所以p1=p2=u1i,则u1=4ir+mgvi,因此选项a正确。7.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=2202sin 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222 vb.输电线上损耗的功率增大c.灯泡l的亮度变暗d.电流表示数变小答案:bc解析:初级电压的有效值为u1=22022v=220v,则次级电压为u2=n2n1u1=110220v=22v,故电压表示数为22v,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;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.如图所示,电源电动势e=3 v,小灯泡l标有“2 v0.4 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%答案:ad解析:由小灯泡的额定功率p=ui可知i=0.2a,由欧姆定律rl=ui可知小灯泡发光时电阻rl=10,由闭合电路欧姆定律可得i=er+rl+r,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0.2a,故电动机两端电压u=e-irl-ir=0.8v,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,=p总-p电源p总100%代入数据可得电源效率约为93.3%,选项d正确。9.(2018全国卷)如图甲所示,在同一平面内固定有一长直导线pq和一导线框r,r在pq的右侧。导线pq中通有正弦式交变电流i,i的变化如图乙所示,规定从q到p为电流正方向。导线框r中的感应电动势()a.在t=t4时为零b.在t=t2时改变方向c.在t=t2时最大,且沿顺时针方向d.在t=t时最大,且沿顺时针方向答案:ac解析:pq中的电流在导线框r中产生变化的磁场,所以线框r中的磁通量变化规律和pq中电流的变化规律相同,pq中电流在t4时刻变化率为零,即线框r中的磁通量的变化率为零,线框中r产生的感应电动势为零,a选项正确;t2时刻pq中电流变化最快,即线框r中磁通量变化最快,斜率正负没有发生变化,所以感应电动势的方向没有发生变化,b选项错误;在t2时刻,线框r中的磁通量从向内减弱变为向外增强,感应电流的磁场方向垂直纸面向里,感应电动势为顺时针方向,c选项正确;在t时刻,线框r中的磁场从垂直纸面向外减弱变为垂直纸面向里增强,感应电流的磁场方向垂直纸面向外,感应电动势为逆时针方向,d选项错误。10.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mgrsinb2l2d.整个运动过程中产生的焦耳热为mgh-m3g2r2sin22b4l4答案: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=b2l2vr,因此导体棒到达底端的速度为mgrsinb2l2,选项c正确;由于涂层存在,因此整个运动过程中产生的焦耳热为mg(h-l1sin)-12mv2=mg(h-l0sin)-m3g2r2sin22b4l4,其中l0为涂层的宽度,选项d错误。二、非选择题(本题共2小题,共40分)11.(18分)如图所示,单匝圆形线圈与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为b,圆形线圈的电阻不计。导体棒a绕圆心o匀速转动,以角速度旋转切割磁感线,导体棒的长度为l,电阻为r。定值电阻r1、r2和线圈构成闭合回路,p、q是两个平行金属板,两板间的距离为d,金属板的长度为l。在金属板的上边缘,有一质量为m且不计重力的带负电粒子竖直向下射入极板间,并从金属板的下边缘离开。带电粒子进入电场的位置到p板的距离为d3,离开电场的位置到q板的距离为d3。求:(1)导体棒a顺时针转动,还是逆时针转动;(2)定值电阻r2两端的电压;(3)若r1=3r,r2=2r,试求带电粒子的电荷量。答案:(1)导体棒a逆时针转动(2)bl2r22(r1+r2+r)(3)4d2mv02bl2l2解析:(1)依题意,带电粒子受到的静电力水平向右。带电粒子带负电,所以p板带负电,q板带正电。由右手定则可知,导体棒a逆时针转动。(2)由法拉第电磁感应定律得电动势大小e0=12bl2由闭合电路欧姆定律得i=e0r1+r2+r由欧姆定律可知,定值电阻r2两端的电压upq=ir2联立可得upq=bl2r22(r1+r2+r)。(3)若r1=3r,r2=2r,upq=bl26带电粒子在极板间做类平抛运动,l=v0td3=12at2,a=qupqmd,联立可得q=4d2mv02bl2l2。12.(22分)(2019浙江4月)如图所示,倾角=37、间距l=0.1 m的足够长金属导轨底端接有阻值r=0.1 的电阻,质量m=0.1 kg的金属棒ab垂直导轨放置,与导轨间的动摩擦因数=0.45。建立原点位于底端、方向沿导轨向上的坐标轴x。在0.2 mx0.8 m区间有垂直导轨平面向上的匀强磁场。从t=0时刻起,棒ab在沿x轴正方向的外力f作用下,从x=0处由静止开始沿斜面向上运动,其速度v与位移x满足v=kx(可导出a=kv),k=5 s-1。当棒ab运动至x1=0.2 m处时,电阻r消耗的电功率p=0.12 w,运动至x2=0.8 m处时撤去外力f,此后棒ab将继续运动,最终返回至x=0处。棒ab始终保持与导轨垂直,不计其他电阻,求:(提示:可以用f-x图像下的“面积”代表力f做的功,sin 37=0.6,g取10 m/s2)(1)磁感应强度b的大小;(2)外力f随位移x变化的关系式;(3)在棒ab整个运动过程中,电阻r产生的焦耳热q。答案:(1)305 t(2)0x0.2 m时,f=(0.96+2.5x) n;0.2 mx0.8 m时,f=(0.96+3.1x) n(3)0.324 j解析:(1)由p=(blv)2r得b=pr(lv)2=305t。(2)无磁场区间0x0.2ma=5v=25xf=25xm+mgcos+mgsin=(0.96+2.5x)n有磁场区间0.2mx0.8m,fa=(bl)2