2025 选考专题高考 物理 （川陕青宁蒙新晋豫）第7讲　磁场作业含答案

2025选考专题高考物理（川陕青宁蒙新晋豫）第7讲磁场作业含答案第7讲磁场时间|40min1.(多选)[2024·福建卷]将半径为r的铜导线半圆环AB用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂于天花板上,AB置于垂直纸面向外的大小为B的磁场中,如图所示.现给导线通以自A到B大小为I的电流,则 ()A.通电后两线拉力变小B.通电后两线拉力变大C.安培力为πBIrD.安培力为2BIr2.[2024·河南信阳模拟]如图所示,边长为L的正方形金属线框abcd用绝缘细线悬挂在天花板上处于静止状态,ab边水平,带有绝缘层的长直金属导线MN水平固定,刚好与金属线框的ad边和bc边接触,线框关于长直导线对称.若长直导线中通有从M到N的恒定电流,线框中通有大小为I、沿顺时针方向的恒定电流,线框的质量为m,重力加速度为g,此时细线的拉力为F,则 ()A.ab边受到的安培力方向向上B.F<mgC.俯视看,线框有绕悬线沿逆时针方向转动的趋势D.长直导线中的电流在线框的ab边处产生的磁场的磁感应强度大小为F3.[2024·山东青岛模拟]如图所示,半径为R的14圆OAP区域中存在垂直于圆平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,圆心O点有一粒子源,先后从O点以相同速率v0=qBRm向圆区域内发射两个完全相同的带正电粒子a、b(质量为m,电荷量为q),其速度方向均垂直于磁场方向,与OP的夹角分别为90°、60°,不计粒子的重力及粒子间相互作用力,则两个粒子a、b在磁场中运动的时间之比ta∶tb为 (A.1∶1B.2∶1C.1∶2D.4∶14.(多选)[2024·安徽淮南模拟]如图所示,竖直平面内半径为R的圆形区域内充满垂直于圆形区域的匀强磁场(图中未标出),O为圆形区域的圆心,AB和CD分别为圆的水平直径和竖直直径.现从D点沿图示方向垂直于磁场发射一粒子,粒子最终从圆上的E点沿水平方向射出磁场,且E、O两点的连线与AO的夹角α=60°.已知粒子射入磁场时的速度大小为v0,粒子的质量为m,所带电荷量的绝对值为q,不计粒子重力.以下说法正确的是 ()A.粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为3RB.图中的θ=60°C.粒子在磁场中运动的时间为5πD.若仅改变粒子垂直于射入磁场时的速度方向,粒子出磁场时其速度方向与CD的夹角可能为30°5.(多选)[2024·湖北荆门模拟]如图所示,空间中有一正方形区域PQMN,相同的带电粒子从P点沿PQ方向以一定初速度v0射入,若空间中只有磁感应强度大小为B且方向垂直于平面PQMN的匀强磁场,粒子经时间t1恰好以动能Ek1到达M点,这段过程洛伦兹力的冲量大小为I1;若空间中只有电场强度大小为E且平行于PN方向的匀强电场,粒子经时间t2恰好以动能Ek2到达QM的中点,这段过程电场力的冲量大小为I2.不计粒子的重力,下列关系式正确的是()A.t1∶t2=2∶πB.Ek1∶Ek2=1∶2C.I1∶I2=2∶1D.B∶E=1∶v06.(多选)[2024·河北卷]如图所示,真空区域有同心正方形ABCD和abcd,其各对应边平行,ABCD的边长一定,abcd的边长可调,两正方形之间充满恒定匀强磁场,方向垂直于正方形所在平面.A处有一个粒子源,可逐个发射速度不等、比荷相等的粒子,粒子沿AD方向进入磁场.调整abcd的边长,可使速度大小合适的粒子经ad边穿过无磁场区后由BC边射出.对满足前述条件的粒子,下列说法正确的是 ()A.若粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角为45°,则粒子必垂直BC射出B.若粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角为60°,则粒子必垂直BC射出C.若粒子经cd边垂直BC射出,则粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角必为45°D.若粒子经bc边垂直BC射出,则粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角必为60°7.[2024·湖北武汉模拟]如图所示,水平直边界下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,O、P、Q为边界上的三个点.一电荷量为q(q>0)的粒子在纸面内以水平向右的速度经过O点正下方M点,分裂成两个质量相等的带正电的粒子1和粒子2,分裂后两粒子的运动方向与分裂前相同,当粒子1从P点离开磁场时,粒子2也恰好从Q点离开磁场.已知OP=d,OQ=3d,OM=3d.不计粒子重力和粒子间的相互作用.(1)求粒子1、2各自在磁场中运动的半径;(2)求粒子1所带的电荷量;(3)若边界上方同时存在磁感应强度大小相同、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,当粒子2第二次经过边界时,求两粒子之间的距离.8.[2024·江苏苏州模拟]如图所示,在直角坐标系xOy平面内,有一离子源沿x轴正方向发射出大量速率均为v0的同种正离子,这些离子发射时均匀分布在离x轴距离为0~R的范围内,离子的质量为m,电荷量为q.在离子源右侧有一圆形磁场区域Ⅰ,其圆心O'的坐标为(0,R),半径为R,磁场方向垂直于纸面向外,磁感应强度大小为B1(未知).在y<0的无限大区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场Ⅱ,磁感应强度大小为B2(未知),已知B2=12B1.CD为离子收集板,C点位置坐标为-R,-3R,且CD平行于y轴.若离子群经过磁场Ⅰ后均从O点进入磁场Ⅱ,其中从离子源最上方射出的离子经过磁场Ⅰ偏转后恰好从O点沿y轴负方向射入磁场Ⅱ,离子打到收集板上即刻被吸收,不考虑离子从磁场(1)求B1的大小;(2)若从O点射出的离子恰好全部被收集板右侧吸收,求收集板的长度L;(3)若收集板的长度为2R,求被收集板右侧收集的离子数与射入磁场的离子总数的比值.第7讲磁场1.BD[解析]根据左手定则可知,通电后半圆环AB受到竖直向下的安培力,根据平衡条件可知,通电后两线拉力变大,故A错误,B正确;半圆环AB所受安培力的等效长度为直径AB,则安培力大小为F=BI·2r=2BIr,故C错误,D正确.2.D[解析]同向电流相互吸引,所以ab边受到的安培力方向向下,选项A错误;ab边受到的安培力向下,cd边受到的安培力也向下,则线框整体受到的安培力FA方向向下,由平衡条件可知F=FA+mg,则F>mg,选项B错误;根据线框四边受到的安培力分析,线框没有转动的趋势,选项C错误;长直导线中的电流在线框的ab边和cd边处产生的磁场的磁感应强度B大小相等,方向相反,线框ab边和cd边受到的安培力方向相同,大小均为12FA,有BIL=F-mg2,解得B=F-3.A[解析]由qv0B=mv02r,解得r=mv0qB=R,即两个粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径均为R,恰好与磁场区域圆半径相等,则两粒子射出磁场的点与O点连线的长度均为R,即两粒子在磁场中运动过程轨迹对应的弦长相等,所以两粒子在磁场中运动的时间相同,即ta∶tb=14.BC[解析]设粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心为O1,如图所示,图中∠EOD=α+90°=150°,根据相交圆的特点可知∠EOO1=12∠EOD=75°,进而∠FOO1=∠EOO1-α=15°,则EF=Rsin60°=32R,FO1=FOtan15°=Rcos60°tan15°=12R×sin45°-30°cos45°-30°=R-32R,所以粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R'=EF+FO1=R,A错误;因R'=R,可知四边形EODO1为菱形,故∠O1DO=180°-2∠EOO1=30°,因而θ=90°-∠O1DO=60°,故B正确;由于粒子在磁场中运动的轨迹对应的圆心角为∠DO1E=EOD=150°,所以粒子在磁场中运动的时间t=150°360°×2πRv0=5πR5.BCD[解析]设正方形的边长为L,带电粒子的质量为m,电荷量为q.若空间中只有磁感应强度大小为B且方向垂直于平面PQMN的匀强磁场,粒子经过M点,则由几何关系可得粒子做匀速圆周运动的半径R=L,周期T=2πRv0=2πLv0,运动的时间t1=14T=πL2v0,由于洛伦兹力不做功,所以Ek1=12mv02,洛伦兹力的冲量大小I1=(mv0)2+(mv0)2=2mv0,由qv0B=mv02R,解得B=mv0qL;若空间中只有电场强度大小为E且平行于PN方向的匀强电场,粒子经过QM的中点,则沿初速度方向有t2=Lv0,由速度偏转角和位移偏转角的关系可得tanθv=2tanθs=2×12QMPQ=1,则经过QM中点时沿电场方向的分速度为vy=v0,合速度为v=2v0,所以Ek2=12mv2=mv02,电场力的冲量大小为I2=mvy=mv0,沿电场方向有L2=12·Eq6.ACD[解析]若粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角为45°,则粒子必经过cd边,作出粒子运动轨迹图,如图甲所示,由对称性可知,粒子从C点垂直于BC射出,A、C正确;若粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角为60°,则粒子可能从cd边再次进磁场,作出粒子运动轨迹如图乙所示,此时粒子不能垂直BC射出,粒子也可能经bc边再次进入磁场,作出粒子运动轨迹如图丙所示,此时粒子垂直BC边射出,B错误,D正确.7.(1)233d23d(2)2q[解析](1)粒子运动轨迹如图甲所示设粒子1做匀速圆周运动的半径为r1,由几何关系得r12-3d解得r1=23设粒子2做匀速圆周运动的半径为r2,由几何关系得r22-r2-解得r2=23d(2)由几何关系知,粒子1在磁场中运动的时间t1=13T粒子2在磁场中运动的时间t2=16T其中T1=2πm1q1B由题意知m1=m2,t1=t2由电荷守恒定律得q1+q2=q联立解得q1=2(3)若在边界上方同时存在磁感应强度大小相同、方向垂直于平面向外的匀强磁场,则粒子1、2将做周期性运动.粒子2第2次经过边界时,粒子1也经过边界.如图乙所示粒子1到O点的距离x1=3r1cos30°粒子2到O点的距离x2=3r2cos30°所以两个粒子之间的距离Δx=x2-x1联立解得Δx=6d8.(1)mv0qR(2)15[解析](1)由从离子源最上方射出的离子经过磁场Ⅰ偏转后恰好从O点沿y轴负方向射入磁场Ⅱ可知,离子在磁场Ⅰ中做匀速圆周运动的半径为r1=R根据洛伦兹力提供向心力有qv0B1=mv解得B1=m(2)因为B2=12B1,所以离子在磁场Ⅱ中做匀速圆周运动的半径为r2=2r1=2离子在磁场中运动轨迹如图甲所示从离子源最上方射出的离子经O点沿y轴负方向射入磁场Ⅱ,打在收集板的位置离x轴的距离最近,由几何关系可知,最近距离为y1=r22-(r2-R射入磁场Ⅱ的离子打到CD板上最下端的D点,由几何关系可知,D点离x轴的距离为y2=2r22所以若从O点射出的离子恰好全部被收集板右侧吸收,则收集板的长度为L=y2-y1=15-(3)若收集板的长度为2R,则打在收集板最下端的D点的离子做圆周运动的轨迹如图乙所示从O点射出沿y轴负方向射入磁场Ⅱ的离子在磁场Ⅱ中偏转后恰好经过C点,设从O点射出与x轴正方向夹角为θ的离子刚好经过收集板最下端的D点,由几何关系可知OC=OA2因OC=CD=2R,则C点为经过D点的离子运动轨迹的圆心由几何关系可知sinθ=OAOC=解得θ=30°所以从O点射出与x轴正方向夹角在30°~90°之间的离子能被CD板收集,如图丙所示由几何关系可知,从O点射出与x轴正方向夹角为30°的离子在进入圆形磁场Ⅰ时与x轴的距离为PQ=R-Rcos30°=1-从O点射出沿y轴负方向射入磁场Ⅱ的离子进入圆形磁场Ⅰ时与x轴的距离为R则被收集板右侧收集的离子对应离子源的宽度为PS=SQ-PQ=32所以被收集板右侧收集的离子数与射入磁场的离子总数的比值为k=32R专题四电路与电磁感应第8讲恒定电流和交变电流【网络构建】【关键能力】理清各个基本概念,熟记各公式及适用条件,掌握交流电“四值”的特点及适用范围,注意训练和掌握闭合电路的动态分析问题、含电容器电路的分析问题、变压器电路的动态分析问题的分析思路与方法,提高解决与实际生活、生产、科技相结合问题的能力.题型1直流电路的分析与计算1.非静电力做功与电功和电热电源做功W=qE=EIt,电流做功W=qU=UIt,电热Q=I2Rt.(1)对纯电阻电路,电功等于电热.电流流经纯电阻电路,消耗的电能全部转化为内能,W=Q=UIt=I2Rt=U2(2)对非纯电阻电路(如电动机和电解槽),由于W>Q,这时电功只能用W=UIt计算,电热只能用Q=I2Rt计算.2.闭合电路两个重要图像的应用(1)闭合电路的U-I图像如图甲所示.当外电路短路时(R=0,因而U=0),电流最大,为I短=Er(不允许出现这种情况,因为会把电源烧坏)(2)电源的输出功率(P外)与外电阻R的关系为P外=IU=E2R(R+r)2=E2例1[2024·广西卷]将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体,总长度为1.00m,接入图甲电路.闭合开关S,滑片P从M端滑到N端,理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙所示,则导体L1、L2的电阻率之比约为 ()A.2∶3 B.2∶1 C.5∶3 D.1∶3例2[2024·湖南长沙模拟]如图甲、乙、丙所示分别展现了电容器在电路中的并接、串接、跨接三种方式,在如图甲、乙所示的电路中,电路中电源的电动势为E,内阻为r,C为电容器,定值电阻R1、R2、R3阻值相等.图甲中,流过电源的电流为I1,电源的效率为η1,电容器带的电荷量为Q1;图乙中,流过电源的电流为I2,电源的效率为η2,电容器带的电荷量为Q2;图丙中,电源输出电压不变,电容器C的上极板带负电.下列说法正确的是 ()A.I1>I2B.η1>η2C.Q1>Q2D.图丙中,为了使上极板仍带负电且电荷量增大,可减小R2,其他电阻不变【技法点拨】含电容器电路的处理方法(1)电路的简化:不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所处的支路视为断路,简化电路时可以去掉此支路,求电荷量时再在相应位置补上.(2)电路稳定时电容器的处理方法:电路稳定后,与电容器串联的支路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作用,电容器两极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压.(3)电容器的电荷量及变化①电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电.若电容器两端电压升高,则电容器将充电;若电容器两端电压降低,则电容器将通过与它连接的电路放电.②如果变化前后极板带电的电性相同,则通过所连导线的电荷量为|Q1-Q2|.③如果变化前后极板带电的电性相反,则通过所连导线的电荷量为Q1+Q2.【迁移拓展】1.(多选)[2024·湖北武汉模拟]彩灯串是由几十个额定电压约为6V的小灯泡串联组成,小灯泡的结构如图所示:小灯泡内有一根表面涂有氧化层(导电性能很差)的细金属丝(电阻可忽略)与灯丝并联,正常工作时,细金属丝与灯丝支架不导通;当加上较高电压时,细金属丝的氧化层被击穿,与灯丝支架导通.当某个小灯泡的灯丝熔断时,下列说法正确的是 ()A.彩灯串上其他小灯泡仍能发光B.彩灯串上其他小灯泡不能发光C.彩灯串上其他小灯泡两端电压均略有增加D.彩灯串上其他小灯泡两端电压均保持不变2.(多选)[2023·全国乙卷]黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源.测得接线柱之间的电压U12=3.0V,U23=2.5V,U34=-1.5V.符合上述测量结果的可能接法是 ()A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间D.电源接在1、3之间,R接在2、4之间3.如图甲所示电路中,R为电阻箱,电源的电动势为E,内阻为r.图乙为电源的输出功率P与电流表示数的关系图像,其中功率P0分别对应电流I1、I2和外电阻R1、R2.下列说法中正确的是 ()A.I1+I2>Er B.I1+I2=C.R1r>rR2 D题型2交变电流的分析与计算书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)确定正弦式交变电流的峰值,根据已知图像读出或由公式Em=nBSω求出相应峰值.(2)明确计时起点时线圈的位置,找出对应的函数关系式.①若从线圈在中性面位置开始计时,则i-t图像为正弦函数图像,函数表达式为i=Imsinωt.②若从线圈在垂直于中性面位置开始计时,则i-t图像为余弦函数图像,函数表达式为i=Imcosωt.交变电流的产生与描述例3[2023·辽宁卷]如图所示,空间中存在水平向右的匀强磁场,一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动,且始终平行于OP.导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是 ()变压器和远距离输电例4如图所示,a、b接在电压有效值不变的正弦交流电源上,T为理想变压器,R1、R2、R3为三个相同的定值电阻,S断开时,R2消耗的电功率是R1消耗的电功率的4倍,则S闭合后,R2消耗的电功率P2与R1消耗的电功率P1之比为 ()A.1∶2B.1∶1C.2∶1D.4∶1【技法点拨】分析变压器原线圈接有负载时应注意:(1)变压器原、副线圈间的电压关系、电流关系与匝数关系仍然满足变压器原理,原线圈的输入功率仍然等于副线圈的输出功率.(2)首先需要确定原线圈所连接负载与原线圈的连接关系,若串联,则应利用电流相等作为突破口确定匝数比和电压关系;若并联,则应利用电压相等作为突破口确定匝数比和电流关系.例5[2020·浙江7月选考]如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100kW,发电机的电压U1=250V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8Ω,在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V.已知输电线上损失的功率P线=5kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是 ()A.发电机输出的电流I1=40AB.输电线上的电流I线=625AC.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11D.用户得到的电流I4=455A【迁移拓展】1.(多选)[2023·湖南卷]某同学自制了一个手摇交流发电机,如图所示.大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑),半径之比为4∶1,小轮与线圈固定在同一转轴上.线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形,共n匝,总阻值为R.磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场.大轮以角速度ω匀速转动,带动小轮及线圈绕转轴转动,转轴与磁场方向垂直.线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡.假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是 ()A.线圈转动的角速度为4ωB.灯泡两端电压有效值为32nBL2ωC.若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈,则灯泡两端电压有效值为4D.若仅将小轮半径变为原来的两倍,则灯泡变得更亮2.(多选)[2022·湖北卷]近年来,基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用,其简化的充电原理图如图所示.发射线圈的输入电压为220V、匝数为1100匝,接收线圈的匝数为50匝.若工作状态下,穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%,忽略其他损耗,下列说法正确的是 ()A.接收线圈的输出电压约为8VB.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同3.[2024·安徽合肥模拟]我国是目前世界上唯一用特高压输电技术进行远距离输电的国家,也是全球特高压输电线最长、核心专利最多、技术最完备的国家.如图所示是交流特高压远距离输电的原理图,假定在远距离输电过程中,等效理想变压器T1的输入功率为P0=2.2×108W,输入电压为U0=11kV,输电线上的电流为I1=200A,输电线的总电阻为R,输电线中的功率损失为输入功率的4%,则 ()A.U1=1.1×105VB.变压器T1的原、副线圈匝数比为1∶100C.R=2200ΩD.保持输入功率P0不变,提高输电电压U1时,U1与U2的差值增大专题四电路与电磁感应第8讲恒定电流和交变电流【网络构建】【关键能力】理清各个基本概念,熟记各公式及适用条件,掌握交流电“四值”的特点及适用范围,注意训练和掌握闭合电路的动态分析问题、含电容器电路的分析问题、变压器电路的动态分析问题的分析思路与方法,提高解决与实际生活、生产、科技相结合问题的能力.题型1直流电路的分析与计算1.非静电力做功与电功和电热电源做功W=qE=EIt,电流做功W=qU=UIt,电热Q=I2Rt.(1)对纯电阻电路,电功等于电热.电流流经纯电阻电路,消耗的电能全部转化为内能,W=Q=UIt=I2Rt=U2(2)对非纯电阻电路(如电动机和电解槽),由于W>Q,这时电功只能用W=UIt计算,电热只能用Q=I2Rt计算.2.闭合电路两个重要图像的应用(1)闭合电路的U-I图像如图甲所示.当外电路短路时(R=0,因而U=0),电流最大,为I短=Er(不允许出现这种情况,因为会把电源烧坏)(2)电源的输出功率(P外)与外电阻R的关系为P外=IU=E2R(R+r)2=E2例1[2024·广西卷]将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体,总长度为1.00m,接入图甲电路.闭合开关S,滑片P从M端滑到N端,理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙所示,则导体L1、L2的电阻率之比约为 ()A.2∶3 B.2∶1 C.5∶3 D.1∶3例2[2024·湖南长沙模拟]如图甲、乙、丙所示分别展现了电容器在电路中的并接、串接、跨接三种方式,在如图甲、乙所示的电路中,电路中电源的电动势为E,内阻为r,C为电容器,定值电阻R1、R2、R3阻值相等.图甲中,流过电源的电流为I1,电源的效率为η1,电容器带的电荷量为Q1;图乙中,流过电源的电流为I2,电源的效率为η2,电容器带的电荷量为Q2;图丙中,电源输出电压不变,电容器C的上极板带负电.下列说法正确的是 ()A.I1>I2B.η1>η2C.Q1>Q2D.图丙中,为了使上极板仍带负电且电荷量增大,可减小R2,其他电阻不变【技法点拨】含电容器电路的处理方法(1)电路的简化:不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所处的支路视为断路,简化电路时可以去掉此支路,求电荷量时再在相应位置补上.(2)电路稳定时电容器的处理方法:电路稳定后,与电容器串联的支路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作用,电容器两极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压.(3)电容器的电荷量及变化①电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电.若电容器两端电压升高,则电容器将充电;若电容器两端电压降低,则电容器将通过与它连接的电路放电.②如果变化前后极板带电的电性相同,则通过所连导线的电荷量为|Q1-Q2|.③如果变化前后极板带电的电性相反,则通过所连导线的电荷量为Q1+Q2.【迁移拓展】1.(多选)[2024·湖北武汉模拟]彩灯串是由几十个额定电压约为6V的小灯泡串联组成,小灯泡的结构如图所示:小灯泡内有一根表面涂有氧化层(导电性能很差)的细金属丝(电阻可忽略)与灯丝并联,正常工作时,细金属丝与灯丝支架不导通;当加上较高电压时,细金属丝的氧化层被击穿,与灯丝支架导通.当某个小灯泡的灯丝熔断时,下列说法正确的是 ()A.彩灯串上其他小灯泡仍能发光B.彩灯串上其他小灯泡不能发光C.彩灯串上其他小灯泡两端电压均略有增加D.彩灯串上其他小灯泡两端电压均保持不变2.(多选)[2023·全国乙卷]黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源.测得接线柱之间的电压U12=3.0V,U23=2.5V,U34=-1.5V.符合上述测量结果的可能接法是 ()A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间D.电源接在1、3之间,R接在2、4之间3.如图甲所示电路中,R为电阻箱,电源的电动势为E,内阻为r.图乙为电源的输出功率P与电流表示数的关系图像,其中功率P0分别对应电流I1、I2和外电阻R1、R2.下列说法中正确的是 ()A.I1+I2>Er B.I1+I2=C.R1r>rR2 D题型2交变电流的分析与计算书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)确定正弦式交变电流的峰值,根据已知图像读出或由公式Em=nBSω求出相应峰值.(2)明确计时起点时线圈的位置,找出对应的函数关系式.①若从线圈在中性面位置开始计时,则i-t图像为正弦函数图像,函数表达式为i=Imsinωt.②若从线圈在垂直于中性面位置开始计时,则i-t图像为余弦函数图像,函数表达式为i=Imcosωt.交变电流的产生与描述例3[2023·辽宁卷]如图所示,空间中存在水平向右的匀强磁场,一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动,且始终平行于OP.导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是 ()变压器和远距离输电例4如图所示,a、b接在电压有效值不变的正弦交流电源上,T为理想变压器,R1、R2、R3为三个相同的定值电阻,S断开时,R2消耗的电功率是R1消耗的电功率的4倍,则S闭合后,R2消耗的电功率P2与R1消耗的电功率P1之比为 ()A.1∶2B.1∶1C.2∶1D.4∶1【技法点拨】分析变压器原线圈接有负载时应注意:(1)变压器原、副线圈间的电压关系、电流关系与匝数关系仍然满足变压器原理,原线圈的输入功率仍然等于副线圈的输出功率.(2)首先需要确定原线圈所连接负载与原线圈的连接关系,若串联,则应利用电流相等作为突破口确定匝数比和电压关系;若并联,则应利用电压相等作为突破口确定匝数比和电流关系.例5[2020·浙江7月选考]如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100kW,发电机的电压U1=250V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8Ω,在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V.已知输电线上损失的功率P线=5kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是 ()A.发电机输出的电流I1=40AB.输电线上的电流I线=625AC.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11D.用户得到的电流I4=455A【迁移拓展】1.(多选)[2023·湖南卷]某同学自制了一个手摇交流发电机,如图所示.大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑),半径之比为4∶1,小轮与线圈固定在同一转轴上.线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形,共n匝,总阻值为R.磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场.大轮以角速度ω匀速转动,带动小轮及线圈绕转轴转动,转轴与磁场方向垂直.线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡.假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是 ()A.线圈转动的角速度为4ωB.灯泡两端电压有效值为32nBL2ωC.若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈,则灯泡两端电压有效值为4D.若仅将小轮半径变为原来的两倍,则灯泡变得更亮2.(多选)[2022·湖北卷]近年来,基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用,其简化的充电原理图如图所示.发射线圈的输入电压为220V、匝数为1100匝,接收线圈的匝数为50匝.若工作状态下,穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%,忽略其他损耗,下列说法正确的是 ()A.接收线圈的输出电压约为8VB.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同3.[2024·安徽合肥模拟]我国是目前世界上唯一用特高压输电技术进行远距离输电的国家,也是全球特高压输电线最长、核心专利最多、技术最完备的国家.如图所示是交流特高压远距离输电的原理图,假定在远距离输电过程中,等效理想变压器T1的输入功率为P0=2.2×108W,输入电压为U0=11kV,输电线上的电流为I1=200A,输电线的总电阻为R,输电线中的功率损失为输入功率的4%,则 ()A.U1=1.1×105VB.变压器T1的原、副线圈匝数比为1∶100C.R=2200ΩD.保持输入功率P0不变,提高输电电压U1时,U1与U2的差值增大专题四电路与电磁感应第8讲恒定电流和交变电流题型1例1B[解析]根据电阻定律有R=ρLS,根据欧姆定律有ΔU=I·ΔR,整理可得ρ=SI·ΔUL,结合题图可知导体L1、L2的电阻率之比ρ1ρ例2A[解析]图甲中,外电路中R1与R2串联,整体与R3并联,所以外电阻小于R1与R2阻值之和,图乙中,外电阻等于R1与R2阻值之和,由I=ER外+r,可知I1>I2,A正确;由U外=E-Ir,可知U外甲<U外乙,由电路图可知UC甲=R1R1+R2U外甲,UC乙=R2R1+R2U外乙,由于R1、R2、R3阻值相等,所以UC甲<UC乙,由Q=CU,可知Q1<Q2,C错误;电源的效率η=U外IEI=U外E,可知η1<η2,B错误;图丙中,令电源负极电势为0,电源正极电势为φ2,电容器上极板电路节点电势为φ1,下极板电路节点电势为φ3,因电源输出电压不变,则φ2为一个定值,有φ1R1=φ2-φ1R2,φ3R3=φ2-φ3R4,解得φ1=φ2R【迁移拓展】1.AC[解析]当某个小灯泡的灯丝熔断时,根据串联电路中电压分配的规律可知,该灯泡细金属丝两端的电压达到较高电压,细金属丝的氧化层被击穿,与灯丝支架导通,使彩灯串上的其他小灯泡仍能发光,A正确,B错误;由于串入的细金属丝的电阻可忽略(比原来串联在相同位置的灯丝电阻小),而串联电路的总电压不变,灯泡个数减小,单个灯泡两端的电压略有增加,故C正确,D错误.2.CD[解析]若电源接在1、4之间,由于1、2间的电势差为正,所以1要接电源正极,如图甲所示,不管电阻R接在1、3之间还是接在2、4之间,3、4间的电势差都一定是正的,即U34>0,与题目已知条件不符合,故A、B错误;由上述分析可知电源一定接在1、3之间,若电阻R接在1、4之间,如图乙所示,则U13=U12+U23=5.5V,同时U13=U14+U43,因为U43=-U34=1.5V,所以只要UR=U14=4V就能满足题目要求,故C正确;若电阻R接在2、4之间,如图丙所示,则U23=2.5V,同时U23=U24+U43,因为U43=-U34=1.5V,所以只要UR=U24=1