高考物理二轮总复习阶段训练（四）电路和电磁感应

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,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10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.(2022·湖南雅礼中学二模)如图所示的电路中,L1、L2、L3是三个相同的灯泡,电感L的电阻和电源的内阻可忽略,D为理想二极管。下列判断正确的是()A.开关S从断开状态突然闭合时,L1逐渐变亮,L2一直不亮,L3立即变亮B.开关S从断开状态突然闭合时,L1、L2逐渐变亮,L3立即变亮再熄灭C.开关S从闭合状态突然断开时,L1逐渐熄灭,L2突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭,L3立即熄灭D.开关S从闭合状态突然断开时,L1、L2逐渐熄灭,L3突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭2.(2021·浙江绍兴高三三模)“碳达峰”是指我国承诺2030年前,二氧化碳排放达到峰值后将逐步降低,不再增长,这一庄重承诺体现了我国的科技实力。其中节能减排的一条重要措施就是逐步将我国现有的约2亿只传统路灯替换成使用风能和太阳能的风光互补路灯。下图为某公司生产的风光互补LED路灯外形图和电路原理图。已知每燃烧一吨标准煤可以发电3000kW·h,排放二氧化碳2.61t,若将我国现有的40%的传统路灯替换成风光互补路灯,按每只传统路灯功率400W、每天工作10h计算,这一条措施一年可减少二氧化碳的排放量约为()A.2.5×1011t B.2.5×108tC.1×1011t D.1×108t3.(2021·青海高三二模)将硬导线中间一段折成半径R=1m的半圆形,让它在磁感应强度大小B=1T、方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动,导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,当导线转动的角速度大小ω=0.5rad/s时,恰好能使电阻r=0.5Ω的小灯泡正常发光,若电路中其余部分的电阻不计,取π2=10,则小灯泡的功率为()A.5W B.2.5WC.1.25W D.0.625W4.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=30Ω,R2=60Ω,R3=10Ω。在MN间加上如图乙所示的交流电压时,R3两端电压表的读数大约是()A.3V B.3.5VC.4V D.5V5.(2022·山东聊城二模)随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的视线。下图为无线充电原理图,若连接电源的为发射线圈N,端为接收线圈M,接收线圈匝数为n,电阻为r,横截面积为S,可看成电阻为R的纯电阻。下列说法正确的是 ()A.无线充电时接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B.只要发射线圈N中有电流流入,接收线圈M两端一定可以获得电压C.当接收线圈M中磁感应强度大小均匀增加时,接收线圈M中有均匀增加的电流D.若Δt时间内,接收线圈M中磁感应强度大小均匀增加ΔB,则电池两端的充电电压为nS6.(2022·辽宁渤海大学附属高级中学模拟)如图所示,在MN、PQ区域内存在匀强磁场,磁感应强度为B,均匀矩形导线框abcd在纸面内以垂直于MN的速度v匀速通过该磁场区域,且bc边始终平行于MN,已知ab边长为2l,ad边及磁场区域的宽度均为l,在导线框通过磁场的过程中,下列关于ad两点间电压随时间变化的图像正确的是 ()7.(2022·福建龙岩一中模拟)如图所示,电源电动势为E、内阻为r,R1、R2、R3为定值电阻(阻值均大于电源内阻r),电压表和电流表可视为理想电表。开关S闭合时,一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间。若将滑动变阻器R的滑片向b端移动,下列说法正确的是()A.油滴将向下运动B.电压表的示数变小、电流表的示数变大C.电源的输出功率逐渐增大、电源的效率逐渐增大D.R1、R3电阻上消耗的功率都变大8.(2021·四川内江高三三模)如图所示,电路中的定值电阻R0大于电源的内阻r。现将开关S闭合,将滑动变阻器R的滑片P向上滑动,理想电压表V1、V2、V3的示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A的示数变化量的绝对值为ΔI,则下列说法正确的是()A.电压表V1的示数增大,电压表V2的示数减小B.电流表A的示数增大,电压表V3的示数增大C.电压表V3和电流表A的示数变化量的比值ΔU3D.电压表V1和V2的变化量ΔU1>ΔU29.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1,电压表和电流表均为理想电表,原线圈接有u=362sin100πtV的正弦交变电流,图中D为二极管,定值电阻R=9Ω。则下列判断正确的是()A.t=1200s时,副线圈输出电压的瞬时值为92B.t=1600s时,电压表示数为182C.电流表的示数为22D.变压器输入功率为9W10.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θ,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μ=tanθ,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mgRD.整个运动过程中产生的焦耳热为mghm二、非选择题(本题共2小题,共40分)11.(18分)(2020·浙江7月选考)如图所示,垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中,金属框平面与磁场方向垂直,电阻R=0.1Ω,边长l=0.2m。求:(1)在t=0到t=0.1s时间内,金属框中的感应电动势E;(2)t=0.05s时,金属框ab边受到的安培力F的大小和方向;(3)在t=0到t=0.1s时间内,金属框中电流的电功率P。12.(22分)(2021·全国卷Ⅰ)如图所示,一倾角为α的光滑固定斜面的顶端放有质量M=0.06kg的U形导体框,导体框的电阻忽略不计;一电阻R=3Ω的金属棒CD的两端置于导体框上,与导体框构成矩形回路CDEF;EF与斜面底边平行,长度L=0.6m。初始时CD与EF相距s0=0.4m,金属棒与导体框同时由静止开始下滑,金属棒下滑距离s1=316m后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域,磁场边界(图中虚线)与斜面底边平行;金属棒在磁场中做匀速运动,直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间,导体框的EF边正好进入磁场,并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好,磁场的磁感应强度大小B=1T,重力加速度大小g取10m/s2,sinα=0.(1)金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小;(2)金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数;(3)导体框匀速运动的距离。

阶段训练(四)电路和电磁感应1.C解析:闭合开关的瞬间,由于二极管具有单向导电性,所以无电流通过L2,由于线圈中自感电动势的阻碍,L1灯逐渐亮,L1与L3串联,所以闭合开关S的瞬间,灯泡L3也逐渐变亮,选项A、B错误。由于二极管具有单向导电性,电路稳定后也无电流通过L2,L2不亮;在电路稳定后,断开开关S的瞬间,L由于产生自感电动势,相当于电源,灯泡L1、L2串联,所以L1逐渐熄灭,L2突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭,同时L3立即熄灭,选项C正确,D错误。2.D解析:400W的路灯一年消耗的电能为W=Pt=0.4kW×10h×365=1460kW·h,则使用一套风光互补路灯1年可减少二氧化碳的排放量为m=14603000×2.61t=1.27t,总共减少二氧化碳的排放量m总=40%×2×108×1.27t=1×1083.D解析:根据法拉第电磁感应定律得感应电动势E=BSω=BπR22ω,有效值E'=E2=BπR222ω,则小灯泡的功率P=E'4.B解析:在0~0.01s内,二极管导通,R1、R2并联电阻R12=R1R2R1+R2=20Ω,R3两端电压U3=R3R3+R12Um=4V,在0.01~0.02s内,二极管截止,R3两端电压U3'=R3R35.D解析:无线充电时接收线圈部分的工作原理是电磁感应,选项A错误。若发射线圈N中的电流是恒定电流,则不会有磁通量变化,接收线圈M没有电压,选项B错误。穿过线圈M的磁感应强度均匀增加,根据法拉第电磁感应定律E=nΔΦΔt,可知接受线圈内产生的感应电动势是不变的,所以电流恒定,选项C错误。根据法拉第电磁感应定律,有E=nΔΦΔt=n6.D解析:设ad边电阻为r,ab边电阻为2r。当bc边进入磁场过程中,bc边相当于电源,产生的感应电动势E=Blv。感应电流方向为逆时针,此时ad边相当于用电器,它两端的电压Uad=E6r·r=Blv6,且为正值。当bc离开磁场时,ad边还没有进入磁场,这个过程中回路没有感应电动势,此时Uad=0。当ad边进入磁场时,ad边相当于电源,产生的感应电动势E=Blv,感应电流方向为顺时针,此时ad两端的电压相当于路端电压,为Uad=E6r7.AB解析:油滴恰好静止在金属板之间,则重力和静电力是一对平衡力,滑片向b端移动,滑动变阻器接入电路的电阻减小,则并联部分电阻减小,并联部分两端电压减小,即电容器两板间电压减小,板间电场强度减小,油滴受静电力减小,所以油滴向下移动,选项A正确。电压表和变阻器并联,电流表和变阻器串联,变阻器电阻变小,总电阻减小,总电流变大,内阻r和R1上的电压变大,则R1消耗的功率变大,并联支路的电压减小,通过R3的电流减小,则R3消耗的功率变小,通过R2和R电流变大,电流表示数变大,R2两端电压变大,则R两端电压减小,即电压表示数减小,选项B正确,D错误。效率η=P出P总=UIEI=8.CD解析:由题图可知,电源的内阻为r,R0、R串联构成回路,电流表串联在电路中,电压表V1与R0并联,V3与R并联,V2测路端电压,当R的滑片向上滑动时,R的阻值增大,整个电路电阻变大,V3、V2示数增大,电流表示数减小,A、B错误。电阻R上电压的增加量的绝对值ΔU3等于r、R0两个电阻电压减少量的绝对值,所以ΔU3ΔI=r+R0,C正确。V2增加的数值的绝对值ΔU2等于电源内阻两端内部电压降低的数值的绝对值ΔU内,ΔU2=ΔU内,整个电路是串联关系,由于R0>r,所以ΔU1>ΔU内=9.AC解析:将t=1200s代入表达式得输入电压的瞬时值u1=362V,根据电压与匝数之间的关系u1u2=n1n2,可求得副线圈输出电压的瞬时值为u2=n2n1u1=92V,A正确;电压表测量的是有效值,根据有效值的计算可知电压表的读数为U=Um2=36V,B错误;根据电压与匝数之间的关系U1U2=n1n2可求得副线圈上的电压有效值为U2=n2n1U10.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μ=tanθ,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,mgsinθ=B2l2vR,因此导体棒到达底端的速度为mgRsinθB2l2,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(hl1sinθ)12mv211.答案:(1)0.08V(2)0.016N,方向垂直于ab向左(3)0.064W解析:(1)在t=0到t=0.1s的时间内,磁感应强度的变化量ΔB=0.2T,设穿过金属框的磁通量变化量为ΔΦ,有ΔΦ=ΔBl2由于磁场均匀变化,金属框中产生的电动势是恒定的,有E=Δ联立各式,代入数据,解得E=0.08V。(2)设金属框中的电流为I,由闭合电路欧姆定律,有I=E由题图可知,t=0.05s时,磁感应强度为B1=0.1T,金属框ab边受到的安培力F=IlB1联立各式,代入数据,解得F=0.016N方向垂直于ab向左。(3)在t=0到t=0.1s时间内,金属框中电流的电功率P=I2R=0.82×0.1W=0.064W。12.答案:(1)0.18N(2)0.02kg0.375(3)518解析:(1)金属棒和导体框整体下滑,满足(M+m)gsinα=(M+m)a1金属棒和导体框整体下滑到金属棒刚要进入磁场的速度为v1则有2a1s1=v解得v1=1.5m/s进入磁场后金属棒匀速运动,电动势E=BLv1回路电流I=E金属棒受到的安培力F1=BIL解得F1=0.18N。(2)设导体框进入磁场匀速运动的速度为v2。当金属棒匀速运动时有mgsinα+Ff=F1Ff=μmgcosα对于导体框,速