高考物理二輪總復(fù)習(xí)階段訓(xùn)練（四）電路和電磁感應(yīng)

階段訓(xùn)練(四)電路和電磁感應(yīng)(時(shí)間:45分鐘滿分: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。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)1.(2022·湖南雅禮中學(xué)二模)如圖所示的電路中,L1、L2、L3是三個(gè)相同的燈泡,電感L的電阻和電源的內(nèi)阻可忽略,D為理想二極管。下列判斷正確的是()A.開關(guān)S從斷開狀態(tài)突然閉合時(shí),L1逐漸變亮,L2一直不亮,L3立即變亮B.開關(guān)S從斷開狀態(tài)突然閉合時(shí),L1、L2逐漸變亮,L3立即變亮再熄滅C.開關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí),L1逐漸熄滅,L2突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅,L3立即熄滅D.開關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí),L1、L2逐漸熄滅,L3突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅2.(2021·浙江紹興高三三模)“碳達(dá)峰”是指我國承諾2030年前,二氧化碳排放達(dá)到峰值后將逐步降低,不再增長,這一莊重承諾體現(xiàn)了我國的科技實(shí)力。其中節(jié)能減排的一條重要措施就是逐步將我國現(xiàn)有的約2億只傳統(tǒng)路燈替換成使用風(fēng)能和太陽能的風(fēng)光互補(bǔ)路燈。下圖為某公司生產(chǎn)的風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈外形圖和電路原理圖。已知每燃燒一噸標(biāo)準(zhǔn)煤可以發(fā)電3000kW·h,排放二氧化碳2.61t,若將我國現(xiàn)有的40%的傳統(tǒng)路燈替換成風(fēng)光互補(bǔ)路燈,按每只傳統(tǒng)路燈功率400W、每天工作10h計(jì)算,這一條措施一年可減少二氧化碳的排放量約為()A.2.5×1011t B.2.5×108tC.1×1011t D.1×108t3.(2021·青海高三二模)將硬導(dǎo)線中間一段折成半徑R=1m的半圓形,讓它在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中繞軸MN勻速轉(zhuǎn)動(dòng),導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接,當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小ω=0.5rad/s時(shí),恰好能使電阻r=0.5Ω的小燈泡正常發(fā)光,若電路中其余部分的電阻不計(jì),取π2=10,則小燈泡的功率為()A.5W B.2.5WC.1.25W D.0.625W4.在如圖甲所示的電路中,D為理想二極管(正向電阻為零,反向電阻為無窮大)。R1=30Ω,R2=60Ω,R3=10Ω。在MN間加上如圖乙所示的交流電壓時(shí),R3兩端電壓表的讀數(shù)大約是()A.3V B.3.5VC.4V D.5V5.(2022·山東聊城二模)隨著科技的不斷發(fā)展,無線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的視線。下圖為無線充電原理圖,若連接電源的為發(fā)射線圈N,端為接收線圈M,接收線圈匝數(shù)為n,電阻為r,橫截面積為S,可看成電阻為R的純電阻。下列說法正確的是 ()A.無線充電時(shí)接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”B.只要發(fā)射線圈N中有電流流入,接收線圈M兩端一定可以獲得電壓C.當(dāng)接收線圈M中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均勻增加時(shí),接收線圈M中有均勻增加的電流D.若Δt時(shí)間內(nèi),接收線圈M中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均勻增加ΔB,則電池兩端的充電電壓為nS6.(2022·遼寧渤海大學(xué)附屬高級中學(xué)模擬)如圖所示,在MN、PQ區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,均勻矩形導(dǎo)線框abcd在紙面內(nèi)以垂直于MN的速度v勻速通過該磁場區(qū)域,且bc邊始終平行于MN,已知ab邊長為2l,ad邊及磁場區(qū)域的寬度均為l,在導(dǎo)線框通過磁場的過程中,下列關(guān)于ad兩點(diǎn)間電壓隨時(shí)間變化的圖像正確的是 ()7.(2022·福建龍巖一中模擬)如圖所示,電源電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r,R1、R2、R3為定值電阻(阻值均大于電源內(nèi)阻r),電壓表和電流表可視為理想電表。開關(guān)S閉合時(shí),一帶電油滴P恰好能靜止在平行金屬板之間。若將滑動(dòng)變阻器R的滑片向b端移動(dòng),下列說法正確的是()A.油滴將向下運(yùn)動(dòng)B.電壓表的示數(shù)變小、電流表的示數(shù)變大C.電源的輸出功率逐漸增大、電源的效率逐漸增大D.R1、R3電阻上消耗的功率都變大8.(2021·四川內(nèi)江高三三模)如圖所示,電路中的定值電阻R0大于電源的內(nèi)阻r?，F(xiàn)將開關(guān)S閉合,將滑動(dòng)變阻器R的滑片P向上滑動(dòng),理想電壓表V1、V2、V3的示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想電流表A的示數(shù)變化量的絕對值為ΔI,則下列說法正確的是()A.電壓表V1的示數(shù)增大,電壓表V2的示數(shù)減小B.電流表A的示數(shù)增大,電壓表V3的示數(shù)增大C.電壓表V3和電流表A的示數(shù)變化量的比值ΔU3D.電壓表V1和V2的變化量ΔU1>ΔU29.如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1,電壓表和電流表均為理想電表,原線圈接有u=362sin100πtV的正弦交變電流,圖中D為二極管,定值電阻R=9Ω。則下列判斷正確的是()A.t=1200s時(shí),副線圈輸出電壓的瞬時(shí)值為92B.t=1600s時(shí),電壓表示數(shù)為182C.電流表的示數(shù)為22D.變壓器輸入功率為9W10.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場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)過程中產(chǎn)生的焦耳熱為mghm二、非選擇題(本題共2小題,共40分)11.(18分)(2020·浙江7月選考)如圖所示,垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t均勻變化。正方形硬質(zhì)金屬框abcd放置在磁場中,金屬框平面與磁場方向垂直,電阻R=0.1Ω,邊長l=0.2m。求:(1)在t=0到t=0.1s時(shí)間內(nèi),金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢E;(2)t=0.05s時(shí),金屬框ab邊受到的安培力F的大小和方向;(3)在t=0到t=0.1s時(shí)間內(nèi),金屬框中電流的電功率P。12.(22分)(2021·全國卷Ⅰ)如圖所示,一傾角為α的光滑固定斜面的頂端放有質(zhì)量M=0.06kg的U形導(dǎo)體框,導(dǎo)體框的電阻忽略不計(jì);一電阻R=3Ω的金屬棒CD的兩端置于導(dǎo)體框上,與導(dǎo)體框構(gòu)成矩形回路CDEF;EF與斜面底邊平行,長度L=0.6m。初始時(shí)CD與EF相距s0=0.4m,金屬棒與導(dǎo)體框同時(shí)由靜止開始下滑,金屬棒下滑距離s1=316m后進(jìn)入一方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場邊界(圖中虛線)與斜面底邊平行;金屬棒在磁場中做勻速運(yùn)動(dòng),直至離開磁場區(qū)域。當(dāng)金屬棒離開磁場的瞬間,導(dǎo)體框的EF邊正好進(jìn)入磁場,并在勻速運(yùn)動(dòng)一段距離后開始加速。已知金屬棒與導(dǎo)體框之間始終接觸良好,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T,重力加速度大小g取10m/s2,sinα=0.(1)金屬棒在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受安培力的大小;(2)金屬棒的質(zhì)量以及金屬棒與導(dǎo)體框之間的動(dòng)摩擦因數(shù);(3)導(dǎo)體框勻速運(yùn)動(dòng)的距離。

階段訓(xùn)練(四)電路和電磁感應(yīng)1.C解析:閉合開關(guān)的瞬間,由于二極管具有單向?qū)щ娦?所以無電流通過L2,由于線圈中自感電動(dòng)勢的阻礙,L1燈逐漸亮,L1與L3串聯(lián),所以閉合開關(guān)S的瞬間,燈泡L3也逐漸變亮,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。由于二極管具有單向?qū)щ娦?電路穩(wěn)定后也無電流通過L2,L2不亮;在電路穩(wěn)定后,斷開開關(guān)S的瞬間,L由于產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,相當(dāng)于電源,燈泡L1、L2串聯(lián),所以L1逐漸熄滅,L2突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅,同時(shí)L3立即熄滅,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。2.D解析:400W的路燈一年消耗的電能為W=Pt=0.4kW×10h×365=1460kW·h,則使用一套風(fēng)光互補(bǔ)路燈1年可減少二氧化碳的排放量為m=14603000×2.61t=1.27t,總共減少二氧化碳的排放量m總=40%×2×108×1.27t=1×1083.D解析:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢E=BSω=BπR22ω,有效值E'=E2=BπR222ω,則小燈泡的功率P=E'4.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'=R3R35.D解析:無線充電時(shí)接收線圈部分的工作原理是電磁感應(yīng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤。若發(fā)射線圈N中的電流是恒定電流,則不會有磁通量變化,接收線圈M沒有電壓,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。穿過線圈M的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt,可知接受線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是不變的,所以電流恒定,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,有E=nΔΦΔt=n6.D解析:設(shè)ad邊電阻為r,ab邊電阻為2r。當(dāng)bc邊進(jìn)入磁場過程中,bc邊相當(dāng)于電源,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=Blv。感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,此時(shí)ad邊相當(dāng)于用電器,它兩端的電壓Uad=E6r·r=Blv6,且為正值。當(dāng)bc離開磁場時(shí),ad邊還沒有進(jìn)入磁場,這個(gè)過程中回路沒有感應(yīng)電動(dòng)勢,此時(shí)Uad=0。當(dāng)ad邊進(jìn)入磁場時(shí),ad邊相當(dāng)于電源,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=Blv,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,此時(shí)ad兩端的電壓相當(dāng)于路端電壓,為Uad=E6r7.AB解析:油滴恰好靜止在金屬板之間,則重力和靜電力是一對平衡力,滑片向b端移動(dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小,則并聯(lián)部分電阻減小,并聯(lián)部分兩端電壓減小,即電容器兩板間電壓減小,板間電場強(qiáng)度減小,油滴受靜電力減小,所以油滴向下移動(dòng),選項(xiàng)A正確。電壓表和變阻器并聯(lián),電流表和變阻器串聯(lián),變阻器電阻變小,總電阻減小,總電流變大,內(nèi)阻r和R1上的電壓變大,則R1消耗的功率變大,并聯(lián)支路的電壓減小,通過R3的電流減小,則R3消耗的功率變小,通過R2和R電流變大,電流表示數(shù)變大,R2兩端電壓變大,則R兩端電壓減小,即電壓表示數(shù)減小,選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤。效率η=P出P總=UIEI=8.CD解析:由題圖可知,電源的內(nèi)阻為r,R0、R串聯(lián)構(gòu)成回路,電流表串聯(lián)在電路中,電壓表V1與R0并聯(lián),V3與R并聯(lián),V2測路端電壓,當(dāng)R的滑片向上滑動(dòng)時(shí),R的阻值增大,整個(gè)電路電阻變大,V3、V2示數(shù)增大,電流表示數(shù)減小,A、B錯(cuò)誤。電阻R上電壓的增加量的絕對值ΔU3等于r、R0兩個(gè)電阻電壓減少量的絕對值,所以ΔU3ΔI=r+R0,C正確。V2增加的數(shù)值的絕對值ΔU2等于電源內(nèi)阻兩端內(nèi)部電壓降低的數(shù)值的絕對值ΔU內(nèi),ΔU2=ΔU內(nèi),整個(gè)電路是串聯(lián)關(guān)系,由于R0>r,所以ΔU1>ΔU內(nèi)=9.AC解析:將t=1200s代入表達(dá)式得輸入電壓的瞬時(shí)值u1=362V,根據(jù)電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系u1u2=n1n2,可求得副線圈輸出電壓的瞬時(shí)值為u2=n2n1u1=92V,A正確;電壓表測量的是有效值,根據(jù)有效值的計(jì)算可知電壓表的讀數(shù)為U=Um2=36V,B錯(cuò)誤;根據(jù)電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系U1U2=n1n2可求得副線圈上的電壓有效值為U2=n2n1U10.AC解析:導(dǎo)體棒到達(dá)涂層前隨著速度的增加,安培力越來越大,因此合力越來越小,加速度越來越小,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)過程中產(chǎn)生的焦耳熱為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的時(shí)間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化量ΔB=0.2T,設(shè)穿過金屬框的磁通量變化量為ΔΦ,有ΔΦ=ΔBl2由于磁場均勻變化,金屬框中產(chǎn)生的電動(dòng)勢是恒定的,有E=Δ聯(lián)立各式,代入數(shù)據(jù),解得E=0.08V。(2)設(shè)金屬框中的電流為I,由閉合電路歐姆定律,有I=E由題圖可知,t=0.05s時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=0.1T,金屬框ab邊受到的安培力F=IlB1聯(lián)立各式,代入數(shù)據(jù),解得F=0.016N方向垂直于ab向左。(3)在t=0到t=0.1s時(shí)間內(nèi),金屬框中電流的電功率P=I2R=0.82×0.1W=0.064W。12.答案:(1)0.18N(2)0.02kg0.375(3)518解析:(1)金屬棒和導(dǎo)體框整體下滑,滿足(M+m)gsinα=(M+m)a1金屬棒和導(dǎo)體框整體下滑到金屬棒剛要進(jìn)入磁場的速度為v1則有2a1s1=v解得v1=1.5m/s進(jìn)入磁場后金屬棒勻速運(yùn)動(dòng),電動(dòng)勢E=BLv1回路電流I=E金屬棒受到的安培力F1=BIL解得F1=0.18N。(2)設(shè)導(dǎo)體框進(jìn)入磁場勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v2。當(dāng)金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有mgsinα+Ff=F1Ff=μmgcosα對于導(dǎo)體框,速