高三物理二轮复习 第2部分 考前回扣 倒计时第5天 电路和电磁感应用书-人教版高三物理试题

倒计时第5天电路和电磁感应A．主干回顾B．精要检索1．电流的定义式：I＝eq\f(q,t).2．电流的决定式：I＝eq\f(U,R).3．电阻的定义式：R＝eq\f(U,I).4．电阻的决定式：R＝ρeq\f(l,S).5．闭合电路欧姆定律：I＝eq\f(E,R＋r).6．电源的几个功率(1)电源的总功率：P总＝EI＝I2(R＋r)．(2)电源内部消耗的功率：P内＝I2r.(3)电源的输出功率：P出＝UI＝P总－P内．7．电源的效率η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(U,E)×100%＝eq\f(R,R＋r)×100%.8．正弦交变电流瞬时值表达式e＝Emsinωt或e＝Emcosωt.9．正弦交变电流有效值和最大值的关系E＝eq\f(Em,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))10．理想变压器及其关系式(1)电压关系为eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(多输出线圈时为\f(U1,n1)＝\f(U2,n2)＝\f(U3,n3)＝…)).(2)功率关系为P出＝P入(多输出线圈时为P入＝P出1＋P出2＋…)．(3)电流关系为eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)(多输出线圈时为n1I1＝n2I2＋n3I3＋…)．(4)频率关系为：f出＝f入．11．磁通量的计算：Φ＝BS⊥.12．电动势大小的计算：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)或E＝Blv(切割类)．13．高压远距离输电的分析方法及计算(1)在高压输电的具体计算时，为条理清楚，可参考如图1所示画出相应的题意简图．图1(2)确定输电过程的电压关系、功率关系如下列表达式所示．(3)在高压输电中，常用以下关系式：输电电流I2＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(U2－U3,R线)输电导线损失的电功率P损＝P2－P3＝Ieq\o\al(2,2)R线＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P2,U2)))2R线输电导线损耗的电压U损＝U2－U3＝I2R线＝eq\f(P2,U2)R线．14．应用楞次定律判断感应电流方向的方法(1)确定穿过回路的原磁场的方向；(2)确定原磁场的磁通量是“增加”还是“减少”；(3)确定感应电流磁场的方向(与原磁场“增则反、减则同”)；(4)根据感应电流的磁场方向，由安培定则判断感应电流的方向．15．几种常见感应问题的分析方法(1)电路问题：①将切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路作为电源，确定感应电动势和内阻．②画出等效电路．③运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点，电功率公式，焦耳定律公式等求解．(2)动力学问题：①②③在力和运动的关系中，要注意分析导体受力，判断导体加速度方向、大小及变化；加速度等于零时，速度最大，导体最终达到稳定状态是该类问题的重要特点．(3)能量问题：①安培力的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”，用框图表示如下：eq\x(电能)eq\o(,\s\up14(W安>0),\s\do14(W安<0))eq\x(其他形式能)②明确功能关系，确定有哪些形式的能量发生了转化．如有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；安培力做负功，必然有其他形式的能转化为电能．③根据不同物理情景选择动能定理，能量守恒定律，功能关系，列方程求解问题．C．考前热身1．(多选)如图2所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，四个电阻的阻值已在图中标出．闭合开关S，下列说法正确的有()图2A．路端电压为10VB．电源的总功率为10WC．a、b间电压的大小为5VD．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1AAC[外电路的总电阻R＝10Ω，由闭合电路欧姆定律可得电路中的总电流I＝eq\f(E,R＋r)＝1A，因此路端电压U＝E－Ir＝12V－1×2V＝10V，A选项正确；电源的总功率P＝EI＝12W，B选项错误；由题图可知Uab＝UaO－UbO＝－15×0.5V＋5×0.5V＝－5V，故选项C正确；当a、b间用导线连接后，电路中的外电阻R′＝eq\f(5×15,5＋15)Ω＋eq\f(5×15,5＋15)Ω＝7.5Ω，I＝eq\f(E,R′＋r)＝1.3A，选项D错．]2．(多选)如图3所示，电源电动势为E，内阻为r.电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)．当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态．下列说法中正确的是()图3A．只逐渐增大R1的光照强度，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流B．只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时，电源消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流C．只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动D．若断开开关S，带电微粒向下运动AD[当逐渐增大光照强度时，光敏电阻R1的阻值减小，依据“串异并同”可知电流I增大，则PR0增大，UC增大，QC＝CUC增大，即电容器充电，R3中有向上的电流，A正确．当P2向上移动时，UC不变，R3中没有电流，故B错误．当P1向下移动时，I不变，但UC变大，EC＝eq\f(UC,d)变大，电场力FC＝eq\f(UCq,d)变大，微粒向上运动，故C错误．若断开开关S，电容器放电，UC降为0，则微粒只受重力作用而向下运动，故D正确．]3．如图4所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计，阻值为R的导体棒垂直于导轨放置，且与导轨接触良好．导轨所在空间存在匀强磁场，匀强磁场与导轨平面垂直，t＝0时，将开关S由1掷向2，分别用q、i、v和a表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度大小和加速度大小，则选项中的图象中正确的是()图4D[开关接1时，电容器充电；开关接2时电容器放电，此时，导体棒中有电流，则导体棒在安培力作用下运动，产生感应电动势，感应电动势与电容器两端电压相等时，棒做匀速直线运动，说明电容器所带的电荷量最终不等于零，A项错误．但电流最终必为零，B错误．导体棒的速度增大到最大后做匀速直线运动，加速度为零，C错误，D正确．]4．如图5所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，接柱线a、b接一正弦交变电源，电压u＝311sin(100πt)V.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(电阻随温度升高而减小)，R1为一定值电阻．下列说法正确的是()图5A．当R2所在处出现火情时，电阻R1的功率变小B．当R2所在处出现火情时，电压表V2的示数变大C．当R2所在处出现火情时，电流表A的示数变小D．电压表V1示数为22VD[根据题意，输入电压的有效值U1＝220V，再根据变压比公式可知，副线圈的输出电压为U2＝22V，因为输入电压决定输出电压，所以当R2所在处出现火情时，副线圈电压不变，仍是22V，即电压表V1示数仍是22V，选项D正确；当R2所在处出现火情时，R2随温度升高而减小，副线圈电路的总电阻减小，输出电流I2增大，电阻R1的功率P＝Ieq\o\al(2,2)R1变大，R2两端的电压U＝U2－I2R1变小，即电压表V2的示数变小，输入电流I1＝eq\f(n2,n1)I2＝0.1I2变大，所以电流表A的示数变大，选项A、B、C错误．]5．如图6甲所示，一半径r＝0.5m、电阻为R＝5Ω、匝数为N＝100匝的圆形线圈两端A、C与一个理想电流表相连，线圈内有变化的磁场，以垂直纸面向里的磁场方向为正，磁场随时间的变化情况如图乙所示，则下列判断中正确的是()甲乙图6A．在0～5s的时间内，理想电流表示数的最大值为1AB．在t＝4s时刻，流过电流表的电流方向为A→CC．前2s内，通过线圈某截面的总电荷量为0.1CD．第2s内，线圈的发热功率最大C[由法拉第电磁感应定律可知，流过线圈的电流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(N\f(ΔΦ,Δt),R)＝eq\f(N·πr2,R)·eq\f(ΔB,Δt)，由此式可知，B­t图象的斜率越大，则在线圈中产生的感应电流就越大，因此可判断在第1s内的感应电流最大，代入数据有Im＝0.1A，选项A错误；在t＝4s时，由题意可知，此时穿过线圈的磁场方向为垂直纸面向外且正在逐渐增大，由楞次定律可知线圈中产生的感应电流的方向为顺时针方向，因此流过电流表的电流方向为C→A，选项B错误；由图乙可知，前2s内只有第1s内有磁通量的变化，会产生感应电流，第2s内磁通量没有发生变化，所以不会产生感应电流，因此前2s内通过线圈某截面的电荷量实际上为第1s内的电荷量，由q＝eq\f(NΔΦ,R)可得q＝0.1C，选项C正确，选项D错误．]6．如图7所示，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下．一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速率v匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好．已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略．求：图7(1)电阻R消耗的功率；(2)水平外力的大小．【解析】(1)导体棒切割磁感线运动产生的电动势为E＝Blv，根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为I＝eq\f(E,R)，电阻R消耗的功率为P＝I2R，联立可得P＝eq\f(B2l2v2,R).(2)对导体棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平衡，故有F安＋μmg＝F，F安＝BIl＝B·eq\f(Blv,R)·l，故F＝eq\f(B2l2v,R)＋μmg.【答案】(1)eq\f(B2l2v2,R)(2)eq\f(B2l2v,R)＋μmg7．如图8甲，电阻不计的轨道MON与PRQ平行放置，ON及RQ与水平面的倾角θ＝53°，MO及PR部分的匀强磁场竖直向下，ON及RQ部分的磁场平行轨道向下，磁场的磁感应强度大小相同，两根相同的导体棒ab和cd分别放置在导轨上，与导轨垂直并始终接触良好．棒的质量m＝1.0kg，R＝1.0Ω，长度L＝1.0m与导轨间距相同，棒与导轨间动摩擦因数μ＝0.5，现对ab棒施加一个方向水平向右按图乙规律变化的力F，同时由静止释放cd棒，则ab棒做初速度为零的匀加速直线运动，g取10m/s2.甲乙图8(1)求ab棒的加速度大小；(2)求磁感应强度B的大小；(3)若已知在前2s内F做功W＝30J，求前2s内电路产生的焦耳热；(4)求cd棒达到最大速度所需的时间．【导学号：37162100】【解析】(1)对ab棒：Ff＝μmgv＝atF－BIL－Ff＝ma则F＝m(μg＋a)＋eq\f(B2L2at,2R)由图象信息，代入数据解得a＝1m/s2.(2)当t1＝2s时，F＝10N，由(1)知eq\f(B2L2at,2R)＝F－m(μg＋a)，得B＝2T.(3)0～2s过程中，对ab棒，x＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)＝2