高考物理 专题强化训练4

专题强化训练(四)一、单项选择题1．如图4－1所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12V，6W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是 ()．图4－1A．120V,0.10A B．240V,0.025AC．120V,0.05A D．240V,0.05A解析副线圈电压U2＝12V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U1＝240V，副线圈中电流I2＝2×eq\f(P,U)＝1A，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝0.05A.答案D2．如图4－2甲所示的理想变压器的原线圈输入图4－2乙所示的交变电压，副线圈接有一电流表(内阻不计)和负载电阻R，已知电流表的示数为0.10A，电阻R＝30Ω.由此可知该变压器的原、副线圈的匝数比为 ()．图4－2A．50∶3 B．50eq\r(2)∶3C．500∶1 D．500eq\r(2)∶1解析根据题意可得副线圈端电压U2＝0.1×30V＝3V，原线圈端电压U1＝50V，因eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，代入数据可得：eq\f(n1,n2)＝eq\f(50,3)，A正确．答案A3．电阻R和电动机M串联接到电路中，如图4－3所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有()．图4－3A．U1<U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2C．W1＝W2，Q1>Q2 D．W1<W2，Q1<Q2解析电动机是非纯电阻电器，其两端电压U2>IR＝U1，B错；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此W1<W2，C错；电流产生的热量由Q＝I2Rt可判断Q1＝Q2，A对，D错．答案A4．矩形导线框abcd固定在匀强磁场中(如图4－4甲所示)，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图4－4乙所示，则 ()．图4－4A．从0到t1时间内，导线框中电流的方向为adcbaB．从0到t1时间内，导线框中电流越来越小C．从t1到t2时间内，导线框中电流越来越大D．从t1到t2时间内，导线框bc边受到安培力大小保持不变解析从0到t1时间内，垂直纸面向里的磁感应强度减小．磁通量减小．根据楞次定律可判断，产生顺时针方向的电流．故A项正确；由公式E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)，I＝eq\f(E,R)，由于磁场均匀减小，eq\f(ΔB,Δt)为一恒定值．线框中产生的感应电流大小不变，故B、C项错误；磁感应强度B均匀变化．由公式F＝BILbc知bc边受到的安培力是变化的，故D项错误．答案A5．如图4－5所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则下图中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是 ()．图4－5解析解决本题可以用排除法．位移处于2L～3答案C二、多项选择题6．如图4－6所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1.电池和交变电源的电动势都为6V，内阻均不计．下列说法正确的是 ()．图4－6A．S与a接通的瞬间，R中无感应电流B．S与a接通稳定后，R两端的电压为0C．S与b接通稳定后，R两端的电压为3VD．S与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1解析S与a接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电流，A错误；S与a接通稳定后，理想变压器的原线圈电流稳定不变，副线圈电压为零，B正确；S与b接通的稳定后，根据U1∶U2＝n1∶n2可得R两端的电压为3V，C正确；原、副线圈的频率相同，D错误．答案BC7．直流电路如图4－7所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()．图4－7A．总功率一定减小 B．效率一定增大C．内部损耗功率一定减小 D．输出功率一定先增大后减小解析滑片P向右移动时，外电路电阻R外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流I减小，由P总＝EI可得P总减小，故选项A正确．根据η＝eq\f(R外,R外＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R外))可知选项B正确．由P损＝I2r可知，选项C正确．由P输出－R外图象，因不知道R外的初始值与r的关系，所以无法判断P输出的变化情况，选项D错误．答案ABC8．年9月28日，中国第二条特高压交流电项目获批，投资规模、线路长度和输电容量都比之前项目大一倍以上．如图4－8所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U1＝250V，输出功率P1＝100kW，输电线电阻R＝8Ω.现进行远距离输电时，下列说法中正确的是 ()．图4－8A．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小B．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大C．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,16)D．用10000V高压输电，输电线损耗功率为8000W解析由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知U1不变时，U2也不变，故B错；由U3＝U2－eq\f(P1,U2)R，知电站的输出功率突然增大，U3减小，又eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，故U4也减小，A正确；I1＝eq\f(P1,U1)＝400A，I2＝eq\r(\f(ΔP,R))＝25A.eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(25,400)＝eq\f(1,16)，所以C正确；用10000V高压输电，即U2′＝10000V，I2′＝eq\f(P1,U2′)＝10A，ΔP′＝I2′2R＝8×102W，所以D错误．答案AC9．在伦敦奥运会上，100m赛跑跑道两侧设有跟踪仪，其原理如图4－9甲所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L＝0.5m，一端通过导线与阻值为R＝0.5Ω的电阻连接；导轨上放一质量为m＝0.5kg的金属杆，金属杆与导轨的电阻忽略不计；匀强磁场方向竖直向下．用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上，使杆运动．当改变拉力的大小时，相对应的速度v也会变化，从而使跟踪仪始终与运动员保持一致．已知v和F的关系如图4－9乙所示．(取重力加速度g＝10m/s2)则 ()．图4－9A．金属杆受到的拉力与速度成正比B．该磁场磁感应强度为1TC．图线在横轴的截距表示金属杆与导轨间的阻力大小D．导轨与金属杆之间的动摩擦因数为μ＝0.4解析由图象可知拉力与速度是一次函数，但不成正比，故A错；图线在横轴的截距是速度为零时的F，此时金属杆将要运动，此时阻力——最大静摩擦力等于F，也等于运动时的滑动摩擦力，C对；由F－BIL－μmg＝0及I＝eq\f(BLv,R)可得：F－eq\f(B2L2v,R)－μmg＝0，从图象上分别读出两组F、v数据代入上式即可求得B＝1T，μ＝0.4，所以选项B、D对．答案BCD三、非选择题10．(·江苏卷，13)如图4－10所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的匝数N＝100，边长ab＝1.0m、bc＝0.5m，电阻r＝2Ω.磁感应强度B在0～1s内从零均匀变化到0.2T．在1～5s内从0.2T均匀变化到－0.2T，取垂直纸面向里为磁场的正方向．求：图4－10(1)0.5s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向；(2)在1～5s内通过线圈的电荷量q；(3)在0～5s内线圈产生的焦耳热Q.解析(1)感应电动势E1＝Neq\f(ΔΦ1,Δt1)，磁通量的变化量ΔΦ1＝ΔB1S，解得E1＝Neq\f(ΔB1S,Δt1)，代入数据解得E1＝10V，感应电流方向为a→d→c→b→a(或逆时针)．(2)同理可得：感应电流E2＝eq\f(NΔΦ,Δt2)＝Neq\f(ΔB2S,Δt2)I2＝eq\f(E2,r)，电量q＝I2Δt2解得q＝Neq\f(ΔB2S,r)，代入数据q＝10C．(3)0～1s内线圈产生的焦耳热Q1＝Ieq\o\al(2,1)rΔt1，且I1＝eq\f(E1,r)，1～5s内线圈产生的焦耳热Q2＝Ieq\o\al(2,2)rΔt2，由Q＝Q1＋Q2，代入数据得Q＝100J答案(1)10Vadcba(或逆时针)(2)10C(3)100J11．如图4－11所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上．导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．左侧是水平放置、间距为d的平行金属板．R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．图4－11(1)调节Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v.(2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为＋q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx.解析(1)对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图所示．导体棒所受安培力F安＝BIl ①导体棒匀速下滑，所以F安＝Mgsinθ ②联立①②式，解得I＝eq\f(Mgsinθ,Bl) ③导体棒切割磁感线产生感应电动势E＝Blv ④由闭合电路欧姆定律得I＝eq\f(E,R＋Rx)，且Rx＝R，所以I＝eq\f(E,2R) ⑤联立③④⑤式，解得v＝eq\f(2MgRsinθ,B2l2) ⑥(2)由题意知，其等效电路图如图所示．由图知，平行金属板两板间的电压等于Rx两端的电压．设两板间的电压为U，由欧姆定律知U＝IRx ⑦要使带电的微粒匀速通过，则mg＝qeq\f(U,d) ⑧ 因为导体棒匀速下滑时的电流仍为I，所以联立③⑦⑧式，解得Rx＝eq\f(mBld,Mqsinθ).答案(1)eq\f(Mgsinθ,Bl)eq\f(2MgRsinθ,B2l2)(2)eq\f(mBld,Mqsinθ)12．如图4－12所示，电阻忽略不计的两根平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3Ω的定值电阻R.在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B、磁场区域的高度d＝0.5m．导体棒a的质量ma＝0.2kg，电阻Ra＝3Ω；导体棒b的质量mB＝0.1kg，电阻Rb＝6Ω.它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时a正好进入磁场．设重力加速度g＝10m/s2.求：(不计a、b之间的作用，整个运动过程中a、b棒始终与金属导轨接触良好)图4－12(1)在整个过程中a、b两棒克服安培力分别做的功．(2)a进入磁场的速度与b进入磁场的速度之比．(3)分别求出M点和N点距虚线L1的高度．解析(1)因a、b在磁场中匀速运动，其安培力等于各自的重力，由功的公式得Wa＝magd＝1JWb＝mbgd＝0.5J.(2)b在磁场中匀速运动时，速度为vb，总电阻R1＝7.5Ωb中的电流Ib＝eq\f(BLvb,R1) ①eq\f(B2L2vb,R1)