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1、阶段(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,只有一个选项符合题目要求)1.(2014河北石家庄一模)如图所示的电路中,A、B、C是三个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈,其直流电阻与灯泡电阻相同。下列说法正确的是()A.闭合开关S,A灯逐渐变亮B.电路接通稳定后,流过B灯的电流是流过C灯电流的C.电路接通稳定后,断开开关S,C灯立即熄灭D.电路接通稳定后,断开开关S,A、B、C灯过一会儿才熄灭,且A灯亮度比B、C灯亮度高2.(2014陕西第一次质检)如图所示电路中的电表均为理想电表,电源为恒流源,即
2、不管外电路的电阻如何变,它都能够提供持续的定值电流。当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时,电压表的读数变化量与电流表的读数变化量之比的绝对值是()A.R0B.R1C.R2D.不能确定3.(2014北京东城模拟)如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中()A.电压表的示数增大,电流表的示数减小B.电压表的示数减小,电流表的示数增大C.电压表与电流表的示数都增大D.电压表与电流表的示数都减小4.(2014河北石家庄一模)如图所示,在倾角为的光滑斜面上,相距均为d的三条水平虚线l1、l2、l3,它们之间的区域、分别存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的匀强磁场,磁感
3、应强度大小均为B,个质量为m、边长为d、总电阻为R的正方形导线框,从l1上方一定高处由静止开始沿斜面下滑,当ab边刚越过l1进入磁场时,恰好以速度v1做匀速直线运动;当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻,线框又开始以速度v2做匀速直线运动,重力加速度为g。在线框从释放到穿出磁场的过程中,下列说法正确的是()A.线框中感应电流的方向不变B.线框ab边从l1运动到l2所用时间大于从l2运动到l3所用时间C.线框以速度v2做匀速直线运动时,发热功率为sin2D.线框从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中,减少的机械能E机与重力做功WG的关系式是E机=5.(2014湖北武汉调研)如图,两根相距l
4、=0.4 m、电阻不计的光滑金属导轨在同一水平面内平行放置,两导轨左端与阻值 R=0.15 的电阻相连。导轨x0的一侧存在沿+x方向均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直(竖直向下),磁感应强度B=0.5+0.5x(T)。一根质量m=0.1 kg、电阻r=0.05 的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直。棒在水平外力作用下从x=0处沿导轨向右做直线运动,运动过程中回路电流恒为2 A。以下判断正确的是()A.金属棒在x=3 m处的速度为0.25 m/sB.金属棒在x=3 m处的速度为0.75 m/sC.金属棒从x=0运动到x=3 m过程中克服安培力做的功为1.6 JD.金属棒从x=0运动到x=3 m
5、过程中克服安培力做的功为3.0 J6.(2014重庆杨家坪中学入学考试)如图所示,矩形闭合线圈放置在水平薄板上,薄板左下方有一条形磁铁,当磁铁匀速自左向右通过线圈下方时,线圈始终保持静止,那么线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)和线圈受到薄板的摩擦力方向分别是()A.感应电流的方向先逆时针方向,后顺时针方向B.感应电流的方向先顺时针方向,后逆时针方向C.摩擦力方向先向左、后向右D.摩擦力方向先向右、后向左7.如图所示电路,已知平行金属板电容器C中固定一个带正电的质点P,下板接地,当将滑动变阻器R1的滑动片向右移动时,下列说法正确的是()A.电流表示数增大B.电压表示数增大C.电压表示数与电流
6、表示数的比值减小D.质点P的电势能减小8.如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,电阻R1、R2为滑动变阻器,R3为电阻箱。当开关S闭合后,两平行金属板M、N间有一带电小球恰好处于静止状态,现为了使小球向下做加速运动,可采取的方法是()A.滑动变阻器R2的滑片向右滑动B.滑动变阻器R1的滑片向左滑动C.减小平行金属板M、N之间的距离D.电阻箱R3的阻值增大9.(2014河北保定调研)如图所示电路,电表都是理想电表,R2 =r。当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向左滑动过程中,四块电表的读数均发生变化,设在滑动过程中A1,A2,V1,V2的同一时刻读数分别是I1,I2,U1,U2;电表示数的变化量的
7、绝对值分别是I1,I2,U1,U2,那么下列说法错误的是()A.A1减小,A2减小B.V1增大,V2减小C.均为定值D.电源的输出功率在减小,效率在降低10.如图所示,光滑金属导轨由倾斜和水平两部分组成(导轨电阻不计),水平部分足够长且处在竖直向下的匀强磁场中,右端接一电源(电动势为E,内阻为r)。一电阻为R的金属杆PQ水平横跨在导轨的倾斜部分,从某一高度由静止释放,金属杆PQ进入磁场后的运动过程中,速度时间图象不可能是下图中的()二、非选择题(本题共2小题,共40分)11.(18分)某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V,输出电功率为50 kW,如果用电阻为3 的输电线向远处用户送电,
8、这时用户获得的电压和电功率是多少?假如要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%,则发电站要安装一个升压变压器,到达用户前再用降压变压器变为220 V供用户使用,不考虑变压器的能量损失,这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少?12.(22分)(2014江西南昌一模)如图所示,两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上,相距为l,处于竖直向下的匀强磁场中,整个磁场由n个宽度皆为x0的条形匀强磁场区域1、2、3、n组成,从左向右依次排列,磁感应强度的大小分别为1B、2B、3B、4B、nB,两导轨左端之间接入电阻R,一质量为m的金属棒ab垂直于MN、PQ放在水平导轨上,与导轨接触良好,不计导轨和
9、金属棒的电阻。(1)对导体棒ab施加水平向右的力,使其从图示位置开始运动并穿过n个磁场区,求导体棒穿越磁场区1的过程中通过电阻的电荷量q。(2)对导体棒ab加水平向右的力,让它从距离磁场区1左侧x=x0的位置由静止开始做匀加速运动,当ab进入磁场区1时开始做匀速运动。此后在不同的磁场区施加不同的拉力,使棒ab保持匀速运动通过整个磁场区域,求棒ab通过第i区域时水平拉力F和ab穿过整个磁场区域所产生的电热Q。(3)对导体棒ab施加水平向右的恒力F0,让它从磁场区1的左边界开始运动,当向右运动距离x0时做匀速运动,求棒通过磁场区1所用的时间t。答案与解析阶段(四)电路和电磁感应1.D解析:闭合开关
10、的瞬间,线圈自感电动势很大,相当于断路,故三灯同时发光;随线圈自感阻碍作用减小,通过灯A的电流不断减小,A项错;电路稳定时,线圈相当于电阻,与A灯并联支路总电阻为C灯电阻的1.5倍,由并联分流规律可知通过B灯的电流是通过C灯电流的,B项错;断开开关后,自感线圈产生自感电动势,可等效为电源,与C灯构成回路,故C灯并不立即熄灭,选项C错误;在断开S后的等效电路中,B、C灯所在支路电阻大于A灯所在支路电阻,故流过A灯的电流较大,选项D正确。2.B解析:根据题意,通过R2的电流不变,故R2两端电压不变,则电压表示数变化等于R1两端电压的变化,电流表示数变化则等于通过R1的电流的变化,因此两电表读数变化
11、量之比等于R1电阻,本题只有选项B正确。3.D解析:利用闭合电路欧姆定律可知,当电路中滑片向下滑动时,滑动变阻器R0将变小,电路中总电阻跟着变小,所以I干=,U端=E-I干r,R0、R2并联部分电压为U=E-I干r-I干R1=IR2,选项D正确,选项A、B、C错误。4.C解析:线框从释放到穿出磁场的过程中,由楞次定律可知感应电流方向先沿abcda后沿adcba再沿abcda方向,选项A错误;线框第一次匀速运动时,由平衡条件有BId=mg sin,I=,解得v1=。第二次匀速运动时由平衡条件有2BId=mg sin,I=,解得v2=。线框ab边匀速通过区域,先减速再匀速通过区域,而两区域宽度相同
12、,故通过区域的时间小于通过区域的时间,选项B错误;由功能关系可知线框第二次匀速运动时发热功率等于重力做功的功率,有P=mgv2sin=,选项C正确;线框从进入磁场到第二次匀速运动过程中,损失的重力势能等于该过程中重力做的功,动能损失量为,所以线框机械能损失量为E机=WG+,选项D错误。5.D解析:在x=3m处,磁感应强度为B=2T,因为回路中电流恒为2A,由闭合电路欧姆定律可知,回路中的感应电动势为0.4V,由E=Blv可知此时金属棒的速度v=0.5 m/s,选项A、B错误;由安培力公式可知,F安=BIl=Il(0.5+0.5x),随着x变化呈现线性变化关系,因此可用平均作用力来求做功,可得安
13、培力做功为3J,选项C错误、D正确。6.B解析:当磁铁N极向右靠近线圈时,线圈中向上的磁场增加,由楞次定律知感应电流的磁场阻碍原磁通量的增加(方向向下),所以感应电流的方向为顺时针方向;当磁铁N极向右远离线圈时,线圈中向上的磁场减小,感应电流的磁场向上,所以感应电流的方向为逆时针方向,选项A错误、选项B正确。N极靠近线圈时,线圈的感应电流总要阻碍磁极的相对运动,给磁极向左的作用力,那么磁极给线圈向右的作用力,线圈静止不动,是因为受到了向左的摩擦力;当N极离开线圈,线圈的感应电流总要阻碍磁极的相对运动,给磁极向左的作用力,那么磁极给线圈向右的作用力,线圈静止不动,是因为受到了向左的摩擦力,所以整
14、个过程线圈所受的摩擦力一直向左,选项C、D均错误。故选B。考点:本题考查了楞次定律、物体的平衡。7.D解析:当将滑动变阻器R1的滑动片向右移动时,变阻器接入电路的电阻增大,根据闭合电路欧姆定律知,电路中电流减小,则电流表的示数减小,选项A错误。由欧姆定律知R2的电压减小,所以电压表的示数减小,选项B错误。电压表示数与电流表示数的比值等于R2,故此比值不变,选项C错误。而电容器的电压等于R2的电压,故电容器板间电压减小,由E=分析知,板间电场强度减小,则P点与下极板的电势差减小,而P点的电势高于下极板的电势,所以P点的电势降低,质点P带正电,故质点P电势能减小,选项D正确。故选D。考点:本题考查
15、了平行板电容器、匀强电场、电势能、闭合电路的欧姆定律、电路的动态分析。8.A解析:分析题图得知, R2与R3串联,有电流,电容器所在的支路相当于断路,R1无电流通过,改变R1滑片位置, UMN=UR3不变,小球所受合力不变,选项B错误。带电小球处于静止,知mg=qE=,d为M、N间的距离。当d减小时,E变大,mgqE,F合向上,则向上加速运动,选项C错误。R3减小,或R2增大,均能使UMN减小,则mgE,总电流为QP,由左手定则可知安培力向左,金属棒做减速直线运动,而a=,I=得加速度a减小,故为加速度减小的变减速直线运动,当速度减小使得BLv=E时,重新做匀速直线运动,vt图象的斜率为加速度
16、将先变小后为零,选项C错误、选项D正确;若E感E,同理做加速度减小的变加速直线运动,选项B正确;本题选不可能的,故选C。考点:本题考查了法拉第电磁感应定律、右手定则、左手定则、vt图象。11.答案:200V2104W解析:用500V电压输送电时示意图如图所示,50kW的电功率在输电线上的电流I0=A=100A。用户获得电压U1=U0-I0R=(500-1003)V=200V,用户获得的功率P1=I0U1=2104W。改用高压输送时,示意图如图所示,要求P损=0.6%P,即P损=501030.6%W=300W。输电电流I=A=10A。发电站升压后输电电压U=V=5000V,升压变压器匝数比,输电
17、线上损失的电压U=IR=103V=30V。到达用户输入变压器电压U2=U-U=(5000-30)V=4970V,降压变压器的匝数比。12.答案:(1)Bl(2)(12+22+32+n2)(3)解析:(1)电路中产生的感应电动势E=通过电阻的电荷量q=It=t导体棒穿过1区过程=Blx0解得:q=Bl(2)设进入磁场1时拉力为F1,速度为v,则有F1x0=mv2F1-=0解得:F1=v=进入第i区时的拉力:Fi=导体棒以后通过每区都以v做匀速运动,则有:Q=F1x0+F2x0+F3x0+Fnx0解得:Q=(12+22+32+n2)(3)设棒匀速运动的速度为v,则F0=设棒在前距离运动的时间为t1,由数学知识可得F0-BIl=mF0t1-Bq1l=mv而q1=解得:t1=设棒在后匀速运动的时间为t2,则t2=所以棒通过区域1所用的总时间t=t1+t2=7