年高考物理二轮 考前三个月 第6题 电磁感应与直流电路学案

第6题电磁感应与直流电路1．如图1，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是 ()图1A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大答案D解析若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，螺线管b中的电流增大，根据楞次定律，线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流，穿过线圈a的磁通量变大，线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将变大，选项D正确．2．水平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd，两棒用绝缘拉直的细线系住．t＝0时刻的匀强磁场的方向如图2甲所示，磁感应强度B随时间t的变化图线如图乙所示，不计ab、cd间电流的相互作用，则 ()图2A．在0～t2时间内回路中的电流先顺时针后逆时针B．在0～t2时间内回路中的电流大小先减小后增大C．在0～t2时间内回路中的电流大小一直减小D．在0～t1时间内细线的张力逐渐减小答案D解析0～t2时间内，磁场先向里减小，再向外增大，由楞次定律可知，电流一直为顺时针方向，A错误；由E＝eq\f(ΔB,Δt)S＝kS可知，产生的感应电动势、感应电流大小不变，B、C错误；导体棒受到的安培力F＝BIl,0～t1时间内电流恒定而磁场减小，则安培力减小，细线的张力逐渐减小，D正确．3．如图3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时间段内金属环A的面积有缩小的趋势，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图象可能是 ()图3答案D解析金属环A的面积有缩小的趋势，说明B产生的磁场在增强，即B中的电流在增大，C中产生的感应电动势在增大，故D正确．4．如图4所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内(长度足够大)，该区域的上下边界MN、PS是水平的．有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动，(以此时开始计时)以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能正确的是 图4答案D5.(2013·安徽·19)用图5所示的电路可以测量电阻的阻值．图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表的电流为零时，测得MP＝l1，PN＝l2，则Rx的阻值为 ()图5A.eq\f(l1,l2)R0 B.eq\f(l1,l1＋l2)R0C.eq\f(l2,l1)R0 D.eq\f(l2,l1＋l2)R0答案C解析设R0、Rx与三者的结点为Q，当通过电流表的电流为零时，说明φP＝φQ，则UR0＝URMP，URx＝URPN，IR0＝IRx＝I0，IRMP＝IRPN＝I，故I0R0＝IRMP，I0Rx＝IRPN.两式相除有eq\f(R0,Rx)＝eq\f(RMP,RPN)，所以Rx＝eq\f(RPN,RMP)R0＝eq\f(l2,l1)R0，正确选项为C.6.在如图6所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，灯泡L的电阻大于电源的内阻r.闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，下列各物理量的变化情况正确的是 ()图6A．电流表的读数先增大后减小B．灯泡L变亮C．电源输出功率先增大后减小D．电压表的读数先增大后减小答案D解析由简化电路图可知，滑动变阻器的右半部分与电流表A串联，再与左半部分并联，并联部分与灯泡串联后再与电压表并联，电压表测路端电压．滑片P向左滑动，当两支路电阻相等，即RA＋Ra＝Rb时，并联路段电阻最大，因此并联路段的电阻先增大后减小，外电路总电阻先增大后减小，由串联分压可知路端电压先增大后减小，选项D正确；电流表刚开始测干路电流，随着P由a向b移动，电流表示数逐渐变小，P滑到b端，电阻R和电流表被短路，电流表示数为零，A错误；外电路电阻增大时，流过灯泡的电流减小，灯泡分压减小，灯泡变暗，选项B错误；外电路电阻越接近电源内阻，电源输出功率越大，由于灯泡电阻大于电源内阻，因此外电路电阻总大于电源内阻，随着外电阻的增大，输出功率逐渐减小，选项C错误．7．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图7所示电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻值，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标．已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是 ()图7A．U越大，表示ρ越大，ρ与U成正比B．U越大，表示ρ越小，ρ与U成反比C．U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正、反比关系D．U越大，表示ρ越小，但ρ与U不成正、反比关系答案C解析根据题意，设氧化锡传感器的电阻为R1＝eq\f(k,ρ)，电源的电动势为E，内阻为r，电压表的示数U＝eq\f(ER0,\f(k,ρ)＋r＋R＋R0)，ρ越大，U越大，但U与ρ既不成正比也不成反比，选项C正确．8．在如图8所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，、为理想电流表和理想电压表．在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是 ()图8A．a点的电势降低B．电压表示数变小C．电流表示数变小D．电容器C所带电荷量增多答案A解析在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，外电路电阻减小，电源输出电流变大，路端电压减小，R1两端电压升高，故a点的电势降低，电压表示数变大，电流表示数变大；因R2与R3并联，R2两端电压降低，故电容器C两端电压降低，电容器C所带电荷量减少，选项A正确，B、C、D错误．9．如图9所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为d，极板面积为S，这两个电极与定值电阻R相连．在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B.发电导管内有电阻率为ρ的高温电离气体，气体以速度v向右流动，并通过专用管道导出．由于运动的电离气体受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势．下列说法中正确的是 ()图9A．发电导管的内阻r＝ρeq\f(d,S)B．流过电阻R的电流方向为b→aC．发电导管产生的电动势为eq\f(1,2)BdvD．电阻R消耗的电功率为eq\f(B2d2v2,R)答案A解析由电阻的决定式可知选项A正确；由左手定则可知电离气体中的正离子向上侧面聚集，上侧面相当于电源的正极，故流过电阻R的电流方向为a→b，选项B错误；对于某个气体离子受力分析，由电场力等于洛伦兹力可知，qeq\f(U,d)＝Bqv，解得发电导管产生的电动势为Bdv，选项C错误；由于发电导管有内阻，故电阻R消耗的电功率一定小于eq\f(B2d2v2,R)，选项D错误．10．如图10所示，水平面内两光滑的平行金属导轨，左端与电阻R相连接，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好．今对金属棒施加一个水平向右的外力F，使金属棒从a位置开始向右做初速度为零的匀加速运动，依次通过位置b和c.若导轨与金属棒的电阻不计，ab与bc的距离相等，关于金属棒在运动过程中的有关说法正确的是 ()图10A．金属棒通过b、c两位置时，外力F的大小之比为1∶eq\r(2)B．金属棒通过b、c两位置时，电阻R的电功率之比为1∶2C．从a到b和从b到c的两个过程中，通过金属棒横截面的电荷量之比为1∶2D．从a到b和从b到c的两个过程中，电阻R上产生的热量之比为1∶1 答案B解析由v2＝2ax可知，金属棒通过b、c两位置时，金属棒速度之比为1∶eq\r(2)，产生的感应电流之比为1∶eq\r(2)，所受安培力之比为1∶eq\r(2)，由牛顿第二定律可知，外力F的大小之比不是1∶eq\r(2)，选项A错误；由电功率公式P＝I2R可知，金属棒通过b、c两位置时，电阻R的电功率之比为1∶2，选项B正确；由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电流定义式可得，q＝ΔΦ/R，从a到b和从b到c的两个过程中，ΔΦ相等，所以通过金属棒横截面的电荷量之比为1∶1，选项C错误；由焦耳定律，Q＝I2Rt＝qIR，从a到b和从b到c的两个过程中，电阻R上产生的热量之比为1∶eq\r(2)，选项D错误．11．如图11所示，光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，质量为m的金属杆ab，以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某一高度h后又返回到底端．若运动过程中，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆的电阻均忽略不计，则不正确的是()图11A．整个过程电路中产生的电能等于始末状态动能的减少量B．上滑到最高点的过程中克服安培力与重力所做功之和等于eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)C．上滑到最高点的过程中电阻R上产生的焦耳热等于eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mghD．金属杆两次通过斜面上的同一位置时电阻R的热功率相同答案D解析金属杆从轨道底端滑上斜面又返回到出发点，由能量的转化和守恒知选项A正确；上滑到最高点时动能转化为重力势能和电阻R上产生的焦耳热(即克服安培力所做的功)，选项B、C正确；金属杆两次通过斜面上同一位置时的速度不同，电路的电流不同，故电阻R的热功率不同，选项D错误．12．如图12，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，右端接一个阻值为R的定值电阻．平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场．质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止．已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好．则金属棒穿过磁场区域的过程中 ()图12A．流过金属棒的最大电流为eq\f(Bd\r(2gh),2R)B．通过金属棒的电荷量为eq\f(BdL,R)C．克服安培力所做的功为mghD．金属棒产生的焦耳热为eq\f(1,2)mg(h－μd)答案D解析金属棒滑下过程中，根据动能定理有mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，根据法拉第电磁感应定律有E＝BLvm，根据闭合电路欧姆定律有I＝eq\f(E,2R)，联立得Im＝eq\f(BL\r(2gh),2R)，A错误；根据q＝eq\f(ΔΦ,2R)可知，通过金属棒的电荷量为eq\f(BdL,2R)，B错误；全过程根据动能定理得mgh＋Wf＋W安＝0，故C错误；由Wf＝－μmgd，金属棒克服安培力做的功完全转化成电热，由题意可知金属棒与电阻R上产生的焦耳热相同，设金属棒上产生的焦耳热为Q，故2Q＝－W安，联立得Q＝eq\f(1,2)mg(h－μd)，D正确．13．如图13甲所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L，在MP之间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直放在导轨上，与磁场左边界相距d0，现用一个水平向右的力F拉棒ab，使它由静止开始运动，棒ab离开磁场前已做匀速直线运动，棒ab与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图乙所示，F0已知．下列判断正确的是 ()甲乙图13A．棒ab在ac之间的运动一定是匀速运动B．棒ab在ce之间不可能一直做匀速运动C．棒ab离开磁场时的速率为eq\f(2F0R＋r,B2L2)D．棒ab经过磁场的过程中，