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1、专题四 电路电磁感应规律及其应用冲刺提分作业一、单项选择题1.(2018江苏南京、盐城一模)下列图中,A图是真空冶炼炉,可以冶炼高质量的合金;B图是充电器,工作时绕制线圈的铁芯中会发热;C图是安检门,可以探测人身是否携带金属物品;D图是工人穿上金属丝织成的衣服,可以高压带电作业。不属于涡流现象的是()答案D线圈接有交变电流,在线圈中会产生变化的磁场,变化的磁场在冶炼炉中产生电场,使自由电荷在电场力的作用下定向移动形成涡流,故A中属于涡流现象;充电器工作时有交变电流通过,交变电流产生的交变磁场穿过铁芯,在铁芯中产生电场,使自由电荷在电场力的作用下定向移动形成涡流,故B中属于涡流现象;线圈中的交变
2、电流产生交变的磁场,会在金属物品中产生交变的感应电流,而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流(涡流),引起线圈中交变电流发生变化,从而被探测到,故C中属于涡流现象;工作服用包含金属丝的织物制成,形成一个导体壳,壳外有电场,壳内场强保持为零,高压外电场不会对内部产生影响,故D中属于静电屏蔽。2.(2019江苏宿迁月考)驱动中国2018年6月19日消息,京东的智慧物流有20余台配送机器人上阵,开启了全球首次全场景常态化配送运营。该配送机器人能够识别红绿灯信号、规避道路障碍和来往车辆、主动礼让行人。机器人主动礼让行人,是利用了() A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.声传感器
3、答案C人体是有温度的,机器人主动礼让行人利用了温度传感器的工作原理,故C正确,A、B、D错误。3.(2019江苏单科,3,3分)如图所示的电路中,电阻R=2 。断开S后,电压表的读数为3 V;闭合S后,电压表的读数为2 V,则电源的内阻r为()A.1 B.2 C.3 D.4 答案A若断开S,则电压表的示数等于电源电动势E,则E=3 V。若闭合S,据串联电路电压分配关系可得UE=RR+r,且U=2 V,R=2 ,得出r=1 ,故选项A正确。4.(2019江苏南通、泰州、扬州等七市二模联考)可调式理想变压器示意图如图所示,原线圈的输入电压为U1,副线圈输出电压为U2,R为电阻。将原线圈输入端滑动触
4、头P向下移动时,下列结论中正确的是()A.输出电压U2增大B.流过R的电流减小C.原线圈输入电流减小D.原线圈输入功率不变答案A由公式U2U1=n2n1知,当n1减小时,由于U1、n2不变,所以U2增大,因此流过电阻R的电流增大,根据I1I2=n2n1知,I1增大,而P1=U1I1,所以P1增大,故A正确,B、C、D错误。5.(2019江苏苏州期末)如图所示,A、B是构成平行板电容器的两金属极板,当开关S闭合时,在P点处有一个带电液滴处于静止状态。现将开关S断开后,再将A、B板分别沿水平方向向左、右平移一小段距离,此过程中下列说法正确的是()A.电容器的电容增加B.电阻R中有电流流过C.两极板
5、间的电场强度不变D.若带电液滴仍在P点其电势能减小答案D根据C=rS4kd,当A板向左平移一小段距离,B板向右平移一小段距离时,S减小,电容器电容C减小,故A错误;因开关S断开,电容器无法充、放电,电阻R中无电流流过,故B错误;根据E=Ud与C=rS4kd联立可得E=4kQrS,因电荷量Q不变,S减小,则电场强度E增大,故C错误;因场强增大,导致P点与B板之间的电势差增大,因B板接地,电势为零,即P点电势升高,由题可知带电粒子带负电,根据Ep=q,若带电液滴仍在P点其电势能减小,故D正确。二、多项选择题6.(2018江苏常州一模)在图甲所示电路中,流过二极管D的电流iD如图乙所示,该电流可以看
6、做是一个恒定电流和一个交变电流的叠加,流过电感器和电容器的电流分别为iL、iC。下列关于iL、iC随时间t变化的图像中,可能正确的是()答案BC电容器通高频,阻低频;电感器通低频,阻高频。根据题意可知通过电容器的是交流电,通过电感器的为恒定电流,故B、C正确,A、D错误。7.(2018江苏苏、锡、常、镇四市一调)如图所示,a、b、c为三只完全相同的灯泡,L为电阻不计的电感器,电源内阻不计。下列判断正确的是()A.S闭合的瞬间,b、c两灯亮度相同B.S闭合足够长时间后,b、c两灯亮度相同C.S断开的瞬间,a、c两灯立即熄灭D.S断开后,b灯先突然闪亮再逐渐变暗熄灭答案ADS闭合的瞬间,L中产生自
7、感电动势阻碍电流的增加,此时可认为L处断路,b、c两灯串联,则此时b、c两灯亮度相同,选项A正确;由于L的电阻不计,则S闭合足够长时间后,b灯被L短路,则b灯熄灭,c灯变得更亮,选项B错误;S断开的瞬间,通过各个灯原来的电流立即消失,而L自感产生的电流会通过三只灯形成新的回路,则a、c两灯将逐渐熄灭,b灯中因为原来电流为零,所以b灯先突然闪亮再逐渐变暗熄灭,选项C错误,D正确。8.(2018江苏单科,8,4分)如图所示,电源E对电容器C充电,当C两端电压达到80 V时,闪光灯瞬间导通并发光,C放电。放电后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对C充电。这样不断地充电和放电,闪光灯就周期性地发光。该电路(
8、)A.充电时,通过R的电流不变B.若R增大,则充电时间变长C.若C增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大D.若E减小为85 V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变答案BCD因电容器属于非线性元件,电容器在充电过程中,充电电流是非线性减小的,故A错误。若R增大,充电电流减小,充电时间变长,故B正确。由Q=CU且U=80 V为定值可见,C增大时Q增大,闪光灯闪光一次通过的电荷量增大,故C正确。闪光灯闪光一次通过闪光灯的电荷量与电源电动势无关,故D正确。9.(2018江苏单科,9,4分)如图所示,竖直放置的“”形光滑导轨宽为L,矩形匀强磁场、的高和间距均为d,磁感应强度为B。质量为m的水平金属杆由静止释
9、放,进入磁场和时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R,与导轨接触良好,其余电阻不计,重力加速度为g。金属杆()A.刚进入磁场时加速度方向竖直向下B.穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间C.穿过两磁场产生的总热量为4mgdD.释放时距磁场上边界的高度h可能小于m2gR22B4L4答案BC要使杆进入磁场和时的速度相等,杆刚进入磁场时必须做减速运动,加速度方向竖直向上,故A错误。杆在区做加速度减小的减速运动,在两磁场之间做a=g的匀加速运动,运动过程如图所示(其中v1为杆刚进入时的速度,v2为杆刚出时的速度),图线与时间轴所围的面积表示位移,两段运动的位移相等,则t1t2-t1,故B正确。对杆从
10、进入磁场至刚穿出磁场的过程应用动能定理得mg3d+W安=12mv22-12mv12,对杆穿过两磁场之间的过程应用动能定理得mgd=12mv12-12mv22,解得W安=-4mgd,由功能关系得Q=-W安=4mgd,故C正确。若杆刚进入磁场时恰好匀速,则有B2L2v1R=mg,v1=mgRB2L2,代入h=v122g得h=m2gR22B4L4,因为杆刚进入时必须做减速运动,故一定有hm2gR22B4L4,故D错误。三、计算题10.(2019江苏南通启东期末)如图为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图,图示位置矩形线圈平行于磁感线。矩形线圈的长度ab=0.25 m,宽度bc=0.20 m,共有n=
11、100匝,总电阻r=5.0 ,可绕与磁场方向垂直的对称轴OO转动。线圈处于磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中,与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V1.8 W”的灯泡,当线圈以角速度匀速转动时,小灯泡恰好正常发光,求:(1)线圈转动的角速度;(2)图示位置时cd边所受的安培力的大小和方向;(3)线圈从图示位置转过90过程中流过灯泡的电荷量和线圈产生的电能(计算结果保留两位小数)。答案(1)32 rad/s(2)4.82 N垂直cd向下(3)0.2 C1.33 J解析(1)小灯泡的额定电流I=PU=1.83.0 A=0.6 A小灯泡的额定电阻R=UI=3.00.6 =5 可得电动势有效值
12、E=I(R+r)=0.6(5+5) V=6 V电动势最大值Em=62 V又Em=nBS=nabbcB解得=32 rad/s(2)题图示位置时,线圈中的感应电动势最大,感应电流最大,即cd边上通过的电流Im=2I=0.62 A,则cd边受到的安培力F=nBImcd=1000.40.620.20 N=4.82 Ncd边此时运动的方向向上,由右手定则、左手定则可知安培力的方向为垂直cd向下(3)线圈从图示位置转过90过程中,流过灯泡的电荷量q=nR+r=nBSR+r又因为Em=nBS所以有q=Em(R+r)=62(5+5)32 C=0.2 C由焦耳定律可得Q总=E2R+rt=E2R+rT4=E2R+
13、r24=625+523.14432 J1.33 J由能量守恒可得线圈产生的电能W=Q总=1.33 J11.(2019江苏单科,14,15分)如图所示,匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈,线圈平面与磁场垂直。已知线圈的面积S=0.3 m2、电阻R=0.6 ,磁场的磁感应强度B=0.2 T。现同时向两侧拉动线圈,线圈的两边在t=0.5 s时间内合到一起。求线圈在上述过程中(1)感应电动势的平均值E;(2)感应电流的平均值I,并在图中标出电流方向;(3)通过导线横截面的电荷量q。答案(1)0.12 V(2)0.2 A见解析图(3)0.1 C解析(1)感应电动势的平均值E=t磁通量的变化=BS解得E=0.12 V(2)平均电流I=ER解得I=0.2 A(电流方向见图)(3)电荷量q=It解得q=0.1 C