2024高考物理二輪復(fù)習(xí)階段訓(xùn)練四電路和電磁感應(yīng)含解析

PAGE8-階段訓(xùn)練(四)電路和電磁感應(yīng)(時(shí)間:45分鐘滿(mǎn)分:100分)一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,1~6題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,7~10題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)1.如圖所示,電路中的A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡,L是一個(gè)自感系數(shù)很大、電阻可忽視的自感線圈,C是電容很大的電容器。在開(kāi)關(guān)S閉合與斷開(kāi)時(shí),A、B燈泡發(fā)光狀況是()A.S剛閉合后,A燈亮一下又漸漸變暗,B燈漸漸變亮B.S剛閉合后,B燈亮一下又漸漸變暗,A燈漸漸變亮C.S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后,A燈泡和B燈泡一樣亮D.S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后再斷開(kāi),B燈馬上熄滅,A燈漸漸熄滅答案:A解析:S剛閉合后,電流變更快,自感線圈的感抗大,電流通過(guò)A燈向電容器充電,隨著電流趨于穩(wěn)定,自感線圈相當(dāng)于短路,電容器相當(dāng)于斷路,所以是A燈亮一下又漸漸變暗,B燈漸漸變亮,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后,A燈熄滅,B燈亮,S再斷開(kāi),電容器C通過(guò)燈泡B放電,B燈漸漸熄滅,由于自感線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),與A燈構(gòu)成閉合電路,A燈漸漸熄滅,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2.如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從左端滑到右端時(shí),志向電壓表V1、V2示數(shù)變更的肯定值分別為ΔU1和ΔU2,干路電流為I,下列說(shuō)法正確的是(燈泡電阻不變)()A.小燈泡L1、L3變暗,L2變亮B.ΔU1與ΔI的比值不變C.ΔU1<ΔU2D.ΔU1=ΔU2答案:B解析:滑動(dòng)變阻器的滑片P從左端滑到右端,總電阻變大,總電流減小,路端電壓增大,L2中電流減小,變暗,L3中電壓增大,變亮,U1增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;U2減小,而路端電壓U=U1+U2增大,所以U1的變更量大于U2的變更量,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤;ΔU1與ΔI的比值不變,為電源內(nèi)阻和L2電阻之和,選項(xiàng)B正確。3.(2024·河南濮陽(yáng)模擬)如圖甲所示,光滑“∠”形金屬支架ABC固定在水平面上,支架處在垂直于水平面對(duì)下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一金屬導(dǎo)體棒EF放在支架上,用一輕桿將導(dǎo)體棒與墻固定連接,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變更的規(guī)律如圖乙所示,取垂直于紙面對(duì)里為正方向,則下列說(shuō)法正確的是()A.t1時(shí)刻輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力最大B.t2時(shí)刻輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力最大C.t2到t3時(shí)間內(nèi),輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力先增大后減小D.t2到t4時(shí)間內(nèi),輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力方向不變答案:C解析:由E=nΔΦΔt可知,t1時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,感應(yīng)電流為0,安培力為0,輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力為0,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電流最大,但磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,安培力為0,輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力為0,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;t2到t3時(shí)間內(nèi),安培力先增大后減小,所以輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力先增大后減小,選項(xiàng)C正確;t2到t4時(shí)間內(nèi),感應(yīng)電流方向變更,安培力方向變更4.在如圖甲所示的電路中,D為志向二極管(正向電阻為零,反向電阻為無(wú)窮大)。R1=30Ω,R2=60Ω,R3=10Ω。在MN間加上如圖乙所示的溝通電壓時(shí),R3兩端電壓表的讀數(shù)大約是()A.3V B.3.5VC.4V D.5V答案:B解析:在0~0.01s內(nèi),二極管導(dǎo)通,R1、R2并聯(lián)電阻R12=R1R2R1+R2=20Ω,R3兩端電壓U3=R3R3+R12Um=4V,在0.01~0.02s內(nèi),二極管截止,R3兩端電壓U3'=5.如圖所示,B是一個(gè)螺線管,C是與螺線管相連接的金屬線圈。在B的正上方用絕緣絲線懸掛一個(gè)金屬圓環(huán)A,A的環(huán)面水平且與螺線管的橫截面平行。若僅在金屬線圈C所處的空間加上與C環(huán)面垂直的變更磁場(chǎng),發(fā)覺(jué)在t1至t2時(shí)間段內(nèi)絕緣絲線的拉力變小,則金屬線圈C處所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變更的B-t圖像可能是()答案:D解析:依據(jù)楞次定律知螺線管B產(chǎn)生的磁場(chǎng)在增加,即螺線管中的電流增大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=nΔΦΔt=nΔB6.如圖所示,志向變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=2∶1,原線圈接正弦交變電流,副線圈接電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)線圈電阻為R。當(dāng)輸入端接通電源后,電流表讀數(shù)為I,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一質(zhì)量為m的重物以速度v勻速上升。若電動(dòng)機(jī)因摩擦造成的能量損失不計(jì),則圖中電壓表的讀數(shù)為()A.4IR+mgvI B.C.4IR D.14IR+答案:A解析:電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)質(zhì)量為m的重物以速度v勻速上升,電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于克服重力做功的功率,P輸出=mgv,由I1∶I2=n2∶n1,可知I2=2I,所以P熱=I22R=4I2R,P2=P輸出+P熱=mgv+4I2R,由于是志向變壓器,所以P1=P2=U1I,則U1=4IR+7.如圖所示,志向變壓器原線圈a、b兩端接正弦溝通電壓u,u=2202sin100πt(V),原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=10∶1,電壓表接在副線圈c、d兩端,輸電線的等效電阻為R,原來(lái)開(kāi)關(guān)S是斷開(kāi)的。當(dāng)S閉合后()A.電壓表示數(shù)為222V B.輸電線上損耗的功率增大C.燈泡L的亮度變暗 D.電流表示數(shù)變小答案:BC解析:輸入電壓的有效值為U1=22022V=220V,則輸出電壓為U2=n2n1U1=110×220V=22V,故電壓表示數(shù)為22V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)S閉合時(shí),副線圈所在電路的總電阻變小,電流變大,故依據(jù)P=I2R可知,輸電線上損耗的功率變大,選項(xiàng)B正確;燈泡上的電壓為UL=U2-UR,因U2不變,UR增大,故燈泡兩端的電壓減小,燈泡L的亮度變暗,選項(xiàng)C正確;依據(jù)U1I1=U2I2可知,8.如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=3V,小燈泡L標(biāo)有“2V0.4W”,開(kāi)關(guān)S接1,當(dāng)變阻器調(diào)到R=4Ω時(shí),小燈泡L正常發(fā)光;現(xiàn)將開(kāi)關(guān)S接2,小燈泡L和電動(dòng)機(jī)M均正常工作。則()A.電源內(nèi)阻為1ΩB.電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為4ΩC.電動(dòng)機(jī)正常工作電壓為1VD.電源效率約為93.3%答案:AD解析:由小燈泡的額定功率P=UI可知I=0.2A,由歐姆定律RL=UI可知小燈泡發(fā)光時(shí)電阻RL=10Ω,由閉合電路歐姆定律可得I=ER+RL+r,解得r=1Ω,選項(xiàng)A正確;接2時(shí)小燈泡正常發(fā)光,說(shuō)明電路中電流仍為0.2A,故電動(dòng)機(jī)兩端電壓U'=E-IRL-Ir=0.8V,電動(dòng)機(jī)為非純電阻電器,故電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻不等于4Ω,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;由P=I2r9.(2024·全國(guó)卷Ⅲ)如圖甲所示,在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦式交變電流i,i的變更如圖乙所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)()A.在t=T4B.在t=T2時(shí)變更C.在t=T2D.在t=T時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较虼鸢?AC解析:PQ中的電流在導(dǎo)線框R中產(chǎn)生變更的磁場(chǎng),所以線框R中的磁通量變更規(guī)律和PQ中電流的變更規(guī)律相同,PQ中電流在T4時(shí)刻變更率為零,即線框R中的磁通量的變更率為零,線框中R產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,A選項(xiàng)正確;T2時(shí)刻PQ中電流變更最快,即線框R中磁通量變更最快,斜率正負(fù)沒(méi)有發(fā)生變更,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向沒(méi)有發(fā)生變更,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;在T2時(shí)刻,線框R中的磁通量從向內(nèi)減弱變?yōu)橄蛲庠黾?感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為順時(shí)針?lè)较?C選項(xiàng)正確;在T時(shí)刻,線框R中的磁場(chǎng)從垂直紙面對(duì)外減弱變?yōu)榇怪奔埫鎸?duì)里增加10.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為l,兩導(dǎo)軌間連有一電阻R,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ,在兩虛線間的導(dǎo)軌上涂有薄絕緣涂層。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從h高度處由靜止釋放,在剛要滑到涂層處時(shí)恰好勻速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且僅與涂層間有摩擦,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=tanθ,其他部分的電阻不計(jì),重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是()A.導(dǎo)體棒到達(dá)涂層前做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)B.在涂層區(qū)導(dǎo)體棒做減速運(yùn)動(dòng)C.導(dǎo)體棒到達(dá)底端的速度為mgRD.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為mgh-m答案:AC解析:導(dǎo)體棒到達(dá)涂層前隨著速度的增加,安培力越來(lái)越大,因此合力越來(lái)越小,加速度越來(lái)越小,因此做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A正確;由于到達(dá)涂層時(shí)已勻速運(yùn)動(dòng),而涂層的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=tanθ,因此在涂層區(qū)導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;穿過(guò)涂層后導(dǎo)體棒仍勻速運(yùn)動(dòng),因此到達(dá)底端時(shí),mgsinθ=B2l2vR,因此導(dǎo)體棒到達(dá)底端的速度為mgRsinθB2l2,選項(xiàng)C正確;由于涂層存在,因此整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為mg(h-l1sinθ)-12mv2=mg二、非選擇題(本題共2小題,共40分)11.(18分)如圖所示,單匝圓形線圈與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,圓形線圈的電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒a繞圓心O勻速轉(zhuǎn)動(dòng),以角速度ω旋轉(zhuǎn)切割磁感線,導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度為l,電阻為r。定值電阻R1、R2和線圈構(gòu)成閉合回路,P、Q是兩個(gè)平行金屬板,兩板間的距離為d,金屬板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)。在金屬板的上邊緣,有一質(zhì)量為m且不計(jì)重力的帶負(fù)電粒子豎直向下射入極板間,并從金屬板的下邊緣離開(kāi)。帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)的位置到P板的距離為d3,離開(kāi)電場(chǎng)的位置到Q板的距離為d(1)導(dǎo)體棒a順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);(2)定值電阻R2兩端的電壓;(3)若R1=3r,R2=2r,試求帶電粒子的電荷量。答案:(1)導(dǎo)體棒a逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(2)Bl2ω解析:(1)依題意,帶電粒子受到的靜電力水平向右。帶電粒子帶負(fù)電,所以P板帶負(fù)電,Q板帶正電。由右手定則可知,導(dǎo)體棒a逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得電動(dòng)勢(shì)大小E0=12Bl2由閉合電路歐姆定律得I=E由歐姆定律可知,定值電阻R2兩端的電壓UPQ=IR2聯(lián)立可得UPQ=Bl(3)若R1=3r,R2=2r,UPQ=B帶電粒子在極板間做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),L=v0td3=12at2,a=q12.(22分)(2024·浙江4月)如圖所示,傾角θ=37°、間距l(xiāng)=0.1m的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌底端接有阻值R=0.1Ω的電阻,質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.45。建立原點(diǎn)位于底端、方向沿導(dǎo)軌向上的坐標(biāo)軸x。在0.2m≤x≤0.8m區(qū)間有垂直導(dǎo)軌平面對(duì)上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。從t=0時(shí)刻起,棒ab在沿x軸正方向的外力F作用下,從x=0處由靜止起先沿斜面對(duì)上運(yùn)動(dòng),其速度v與位移x滿(mǎn)意v=kx(可導(dǎo)出a=kv),k=5s-1。當(dāng)棒ab運(yùn)動(dòng)至x1=0.2m處時(shí),電阻R消耗的電功率P=0.12W,運(yùn)動(dòng)至x2=0.8m處時(shí)撤去外力F,此后棒ab將接著運(yùn)動(dòng),最終返回至x=0處。棒ab始終保持與導(dǎo)軌垂直,不計(jì)其他電阻,求:(提示:可以用F-x圖像下的“面積”代表力F做的功,sin37°=0.6,g取10m/s2)(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(2)外力F隨位移x變更的關(guān)系式;(3)在棒ab整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q。答案:(1)305(2)0≤x<0.2m時(shí),F=(0.96+2.5x)N;0.2m≤x≤0.8m時(shí),F=(0.96+3.1x)N(3)0.324J解析:(1)由P=(BlvB=PR((2)無(wú)磁場(chǎng)區(qū)間0≤x<0.2ma=5v=25xF=25xm+μmgcosθ+mgsinθ=(0.96+2.5x)N有磁場(chǎng)區(qū)間0.2m≤x≤0.8m,FA=(Bl)2v