江西省丰城四中2020届高考倒计时冲刺金典专题训练7 电磁感应与电路.doc

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1、fcsz2020届高考倒计时冲刺金典专题训练专题7电磁感应与电路一、选择题(17题为单项选择题,810题为多项选择题)1如图甲所示,理想变压器的原、副线圈匝数比n1:n210:1,原线圈输入的交流电压如图乙所示,副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12 V、工作时内阻为2 的电动机闭合开关,电动机正常工作,电流表示数为1 A,则()A副线圈两端电压为22 VB电动机输出的机械功率为12 WC通过电动机的交流电频率为50 HzD突然卡住电动机,原线圈输入功率变小答案:C解析:由图乙可知U1220 V,又知n1:n210:1,则由,得副线圈两端电压U222 V,A项错误;电动机输出的机械功率P机

2、P总P内112 W122 W10 W,B项错误;由图乙可知,T0.02 s,则f50 Hz,C项正确;若卡住电动机,则副线圈回路电流变大,再由P入P出I2U2,可知原线圈输入功率变大,D项错误2.有一个本来无电流的固定的金属圆环如图所示,虚线为其轴线在其右侧有一个条形永磁体,永磁体在圆环的轴线上,当永磁体绕垂直于纸面的水平轴OO匀速转动时,如果从右往左看,下列情况下,关于圆环中感应电流的方向和大小的说法正确的是()A当永磁体顺时针开始转动瞬间,感应电流沿顺时针方向,感应电流最大B当永磁体顺时针开始转动瞬间,感应电流沿逆时针方向,感应电流最大C当永磁体逆时针开始转动瞬间,感应电流沿顺时针方向,感

3、应电流最小D当永磁体逆时针开始转动瞬间,感应电流沿逆时针方向,感应电流最小答案:C解析:根据楞次定律可知,不管永磁体是顺时针转动还是逆时针转动,开始转动瞬间垂直向左穿过圆环的磁感线条数减少,由楞次定律可知感应电流的磁场方向一定向左,根据安培定则可知,感应电流的方向是顺时针方向(从左往右看),此时穿过圆环的磁通量最大,磁通量的变化率最小,所以感应电流最小,选项C正确3楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现()A电阻定律 B库仑定律C欧姆定律 D能量守恒定律答案:D解析:楞次定律的本质是感应磁场中能量的转化,是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现,故选项D正确4.用绝缘导线绕成一圆环,

4、环内有一用同样绝缘导线折成的内接正四边形线框,如图所示,现把它们放在方向垂直环面向里的匀强磁场中当匀强磁场均匀变化时,在圆环和四边形线框中产生的感应电流的比值为(不考虑感应电流产生的磁场对磁场变化的影响)() A2 B.C. D.答案:B解析:设磁感应强度的变化率k,圆环的半径为a,则由法拉第电磁感应定律可得圆环上产生的感应电动势E1a2ka2,由几何关系可知四边形线框的边长为a,则四边形线框上产生的感应电动势E22a22ka2,设导线的电阻率为,横截面积为S,则由电阻定律可得圆环的电阻R1,四边形线框的电阻R2,故圆环中的电流I1,四边形线框中的电流I2,所以,故选项B正确5如图所示,理想变

5、压器原、副线圈的匝数比41,电压表和电流表均为理想电表,原线圈接在u36sin 100t(V)的正弦交流电,图中D为理想二极管,(正向电阻不计,反向电阻为无穷大),定值电阻R9 ,则下列说法正确的是()At s时,原线圈输入电压的瞬时值为18 VBt s时,电压表示数为18 VC电流表示数为1 AD变压器的输入功率为9 W答案:A解析:t s时,u36sin(100)V18 V,A正确;电压表测量的是有效值,输入电压的最大值为Um36 V有效值为U36 V,B错误;由得:U29 V,由I1 A,根据二极管具有单向导电性,结合电流的热效应,则:I2R0I2RT,故电流表的示数为I A,C错误;变

6、压器的输入功率等于输出功率,即P1P2U2I W,D错误6.如图所示,理想变压器的原、副线圈中连接有三个灯泡L1、L2、L3,它们的电阻分别为R13 、R21 和R34 ,原线圈输入的是有效值为U的交变电压,当开关K断开时,电流表A1的示数为I,当开关K闭合时,电流表A1的示数变为4I.图中两电流表均为理想电流表,则开关K闭合时两电流表的示数I1与I2之比为() A1:2 B1:3C2:3 D5:1答案:B解析:开关断开时,通过A2的电流I2,副线圈的输出电压U2I2(R2R3),由可得原线圈两端的电压U1,则UU1IR1;开关闭合时,原、副线圈的电流比为,通过A2的电流I 2,副线圈的输出电

7、压U2I2R2R2,由可得原线圈两端的电压U14I2R2,则UU14IR1,有U1IR1U14IR1,解得3,则I 1:I 21:3,B正确7.如图所示,两根足够长的平行直导轨AB、CD与水平面成角放置,两导轨间距为L,A、C两点间接有阻值为R的定值电阻一根质量均匀分布的直金属杆放在两导轨上,并与导轨垂直整套装置处于磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,导轨和金属杆接触良好,金属杆的阻值为r,其余部分电阻不计,金属杆与导轨之间的动摩擦因数为.现将外力F沿与导轨平行的方向作用在金属杆上,让其由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动,则下列外力F与作用时间t的图象中正确的是()

8、答案:B解析:分析金属杆在运动过程中的受力情况可知,金属杆受重力mg、导轨的支持力FN、外力F、摩擦力Ff和安培力F安的共同作用,金属杆沿导轨方向向上运动,由牛顿第二定律有Fmgsin F安Ffma,又F安B0IL,I,所以F安B0IL,Ffmgcos ,所以有Fmgsin mgcos ma,又因vat,将其代入上式可得Ftmgsin mgcos ma,由此表达式可知,选项B正确8如图甲所示,边长为L的正方形单匝线框水平放置,左侧一半置于沿竖直方向的匀强磁场中,线框的左侧接入电阻R,右侧接入电容器,其余电阻不计若磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(规定竖直向下为正方向),则在02t

9、0时间内()A电容器a板带负电B线框中磁通量变化为零C线框中产生的电动势为D通过电阻R的电流恒为答案:AC解析:由图可知,在02t0时间内磁通量由向上且减小变为向下且增大,根据楞次定律可知,线框中产生逆时针方向的感应电流,则电容器a板带负电,选项A正确;在02t0时间内,磁感应强度由向上的B0变为向下的B0,则线框中磁通量变化为BL2B0L2,选项B错误;线框中产生的电动势为E,选项C正确;因电动势恒定,则回路中只有瞬时的充电电流,电容器充电完毕后,回路中电流变为零,选项D错误9.如图所示,在匀强磁场的上方有一质量为m、半径为R的细导线做成的圆环,圆环的圆心与匀强磁场的上边界的距离为h.将圆环

10、由静止释放,圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间,速度均为v.已知匀强磁场的磁感应强度为B,导体圆环的电阻为r,重力加速度为g,则下列说法正确的是()A圆环刚进入磁场的瞬间,速度vB圆环进人磁场的过程中,电阻产生的热量为2mgRC圆环进入磁场的过程中,通过导体横截面的电荷量为D圆环进入磁场的过程做的是匀速直线运动答案:ABC解析:圆环从图示位置开始运动到刚进入磁场时,下落的高度为hR,根据自由落体运动的规律得到v22g(hR),解得v,故选项A正确;圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间,速度相等,根据功能关系可以知道重力做的功,大小为2mgR,根据能量守恒,重力做的功等于电阻产生的热量

11、,故选项B正确;圆环进入磁场的过程中,通过导体某个横截面的电荷量为qtt,故选项C正确;圆环进入磁场的过程中,受到的安培力F,随有效长度l发生改变,圆环受力不平衡,因此圆环不可能做匀速直线运动,故选项D错误10.某同学在实验室中研究远距离输电由于输电线太长,他将每100米导线卷成一卷,共卷成8卷(忽略输电线路的电磁感应)在输送功率相同时,第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连,测得输电线上损失的功率为P1,第二次采用如图所示的电路输电,其中理想变压器T1与学生电源相连,其原、副线圈的匝数比为n1n2,理想变压器T2与用电器相连,测得输电线上损失的功率为P2.下列说法正确的是()A前后两次实验

12、都可用于研究远距离直流输电B实验可以证明,T1采用升压变压器(匝数比1)能减小远距离输电过程中的能量损失C若输送功率一定,则P2:P1n1:n2D若输送功率一定,则P2:P1n:n答案:BD解析:变压器只能改变交变电流的电压,所以第二次实验只能研究远距离交流输电,A错误;实验可以证明,T1采用升压变压器能减小输电线中的电流,从而减小远距离输电过程中的能量损失,B正确;第一次实验,输电线中的电流I,输电线上损失的功率P1I2RR;第二次实验,升压变压器副线圈上的电压U2U1,输电线中的电流I,输电线上损失的功率P2I2RR,解得P2:P1n:n,C错误,D正确二、非选择题11.利用悬停直升机空投

13、救灾物资时,有些物资只能从不高于h20 m处自由释放才能安全着地,但实际直升机能够安全悬停的高度比h要高得多,直接空投会造成损失为解决这一问题,研究小组设计了一台限速装置,不论从多高处释放物资,最终都能使物资以安全速度着地该装置简化工作原理如图所示,竖直绝缘圆盘可以绕圆心O自由转动,其上固定半径分别为r11 m和r20.5 m的两个同心金属圆环,两端固定于两圆环的金属杆EF的延长线通过圆心O,足够长的不可伸长的轻质细绳一端缠绕在大金属圆环上,另一端通过光滑滑轮连接着救灾物资,圆环上的a点和b点通过电刷连接可调电阻R,两圆环之间区域存在垂直于圆盘平面向内的匀强磁场,磁感应强度大小B40 Tg为重

14、力加速度,细绳与大金属圆环间没有相对滑动,金属杆、金属圆环、导线及电刷的电阻均不计,空气阻力及一切摩擦均不计(1)求物资能安全着地的最大速度vm的大小(取g10 m/s2);(2)若物资以最大安全速度匀速下降,求此时可调电阻R两端的电势差;(3)若质量为m的物资匀速下降,当m60 kg时,应如何设置可调电阻R的阻值?试推导出杆EF所受安培力与物资质量m的大小关系11:(1)20 m/s(2)300 V(3)mg解析:(1)由v2gh解得vm20 m/s.(2)物资以最大安全速度匀速下降,在t时间内,金属杆EF扫过的面积Svmtr1tr2金属杆上产生的感应电动势Em解得Em300 V,则可调电阻

15、R两端的电势差为300 V.(3)物资匀速下降时,有mgv又由(2)可推知E,即Ev,故Rv故vvm时,可调电阻R有最大阻值Rm7.5 所以可调电阻R的阻值应不大于7.5 金属杆EF所受安培力大小FBILB(r1r2)整理可得Fmg.12.如图所示,电阻不计且足够长的U形金属框架放置在倾角37的绝缘斜面上,框架与斜面间的动摩擦因数0.8,框架的质量m10.4 kg、宽度l0.5 m质量m20.1 kg、电阻R0.5 的导体棒ab垂直放在框架上,整个装置处于垂直斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度大小B2.0 T对棒施加沿斜面向上的恒力F8 N,棒从静止开始无摩擦地运动,当棒的运动速度达到某值时,框

16、架开始运动棒与框架接触良好,设框架与斜面间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(sin 370.6,cos 370.8,g取10 m/s2)(1)求框架刚开始运动时流过导体棒的电流I;(2)若已知这一过程导体棒向上位移x0.5 m,求此过程中回路中产生的热量Q(结果保留两位有效数字)12:(1)5.6 A(2)3.3 J解析:(1)框架开始运动时,有F安m1gsin Ff其中F安IlBFf(m1m2)gcos 解得I5.6 A(2)设导体棒速度为v,则EBlvI解得v2.8 m/s导体棒沿斜面上升x0.5 m过程中,有FxW安m2gxsin m2v2且QW安故QFxm2gxsin m2v23.3 J.

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