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(全国通用)2022高考物理二轮复习 新题重组训练 专题四 电路和电磁感应专题小循环练

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(全国通用)2022高考物理二轮复习新题重组训练专题四 电路和电磁感应专题小循环练对应学生用书P127一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分,其中第3、4、5小题为多选题。)1.如图甲所示,两根材料相同的均匀导体柱a和b,a长为l,b长为2l,串联在电路中时,沿x轴方向电势变化φ-x图象如图乙所示,选取x=3l处电势为零,则导体柱a、b的横截面积之比为(  )甲 乙A.           B.C.D.[解析] 由图象可知导体柱a电压为6V,导体柱b电压为4V。导体柱a与导体柱b串联,故电压之比等于电阻之比,由电阻定律可以求出截面积之比为1∶3。[答案] A-10-\n2.如图所示,等腰直角区域EFG内有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,直角边CF长度为2L。现有一电阻为R的闭合直角梯形导线框ABCD以恒定速度v水平向右匀速通过磁场。t=0时刻恰好位于图示位置(即BC与EF在一条直线上,且C与E重合),规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与时间t的关系图线正确的是(  )-10-\n[解析] t=0时刻,切割磁感线等效长度为零,故感应电流为零,在~过程中,如图所示,线框切割磁感线的等效长度不断减小,故A、B、D项错,C项正确。[答案] C3.如图,在竖直平面内有一下边水平,边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框下方有一上下边界水平、宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里。将导线框由静止释放,随后导线框进入并通过磁场区域。已知下落过程中线框平面始终与磁场方向垂直,不计空气阻力,则在导线框由静止开始下落到完全离开磁场的过程中,下列v-t图象可能正确的是(  )A-10-\n   BC  D[解析] 本题以线框穿过磁场命题,考查电磁感应知识以及运动过程与图象相结合的问题。开始阶段,线框自由落体运动,到进入磁场,比较重力mg和安培力的大小,mg<,线框减速运动,当完全进入磁场后做匀加速运动,v-t图线应为直线,所以D错;假如进入时mg=,线框匀速运动,因d>L,完全进入后线框再次加速,出磁场时,就要出现mg<的情况,线框加速不可能,A错;B选项说明线框进磁场做加速度减小的加速,出磁场时匀速,可能,B对;C选项说明进、出磁场线框都做加速度减小的加速,C对,选BC。[答案] BC4.如图所示,是一将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器,其输出部分可用一个与大电阻(40kΩ)相连的交流电源来等效,心电图仪与一理想变压器的初级线圈相连,以扬声器(可以等效为阻值为8Ω的电阻)与该变压器的次级线圈相连。等效电源的电压有效值u0=30V,变压器的初级线圈和次级线圈的匝数比为50∶1,则(  )A.变压器的初级线圈输入电压为30V-10-\nB.变压器的初级线圈输入电压为10VC.变压器次级线圈输出电压为0.6VD.变压器次级线圈输出功率为5×10-3W[解析] 设变压器输入电压U1,输出电压U2,匝数n1、n2,电流I1、I2,由理想变压器的电压电流关系有=⇒U2=U1;=⇒I2==50I,对扬声器有=8Ω⇒=8⇒I1=,对变压器原线圈部分电路由全电路欧姆定律有30V=U1+I1×40kΩ=3U1⇒U1=10V,A错B对;变压器次级线圈输出功率P==W=5×10-3W,C错D对;选B、D。[答案] BD5.如图,理想变压器的原、副线圈分别接有理想电流表Ⓐ和额定电压为60V的灯泡,滑动变阻器的电阻值范围是0~125Ω,不考虑温度对灯泡电阻的影响,原、副线圈的匝数比为2∶1,交流电源的电压为U0=220V,适当调节滑动变阻器的触片P位置,当灯泡在额定电压下正常工作时,测得电流表Ⓐ的示数为1A,则(  )A.灯泡的额定功率为120WB.灯泡的额定电流为1.4AC.滑动变阻器滑动触头以上部分即AP之间的接入电阻为100ΩD.滑动变阻器所消耗的电功率为136W[解析] 结合题意由变压器原理可知,副线圈输出电压为110V,电流为2A,R并==30Ω,RBP==25Ω,RAP=125Ω-25Ω=100Ω,C对;由+=,知RL=Ω。灯泡的额定功率P额==W=84W,A错误;灯泡的额定电流I额==A=1.4A,B正确;滑动变阻器所消耗的总功率P=22×25W+(2-1.4)2×100W=136W,D正确。[答案] BCD6.-10-\n区域内存在着匀强磁场,磁场的上、下边界水平,方向和竖直平面(纸面)垂直,两个由完全相同的导线制成的刚性线框a和b,其形状分别为周长为4l的正方形和周长为6l的矩形,如图所示,a、b宽相同,b的边长是a的2倍。线框a和b在竖直平面内从图示位置开始自由下落。若从开始下落到线框完全离开磁场的过程中,安培力与作用时间的乘积分别为Ia、Ib,则Ia∶Ib为(  )A.3∶8B.1∶2C.1∶1D.3∶2[解析] 由能量守恒知,a、b到磁场时,速度相同,安培力与作用时间的乘积I=BIl·Δt=B··l·Δt=,所以==,选A。[答案] A7.如图所示,一半径为L的导体圆环位于纸面内,O为圆心。环内两个圆心角为90°的扇形区域内分布有匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小均为B,方向相反且均与纸面垂直。导体杆OM可绕O转动,M端通过滑动触点与圆环良好接触。在圆心和圆环间连有电阻R。不计圆环和导体杆的电阻,当杆OM以角速度ω逆时针匀角速转动时,理想电流表的示数为(  )A.B.C.D.[解析] 导体棒旋转切割匀强磁场产生的感应电动势E=BL2ω,因两磁场方向相反,所以得到的是交变电流,按交变电流有效值的求法有I2RT=()2R·⇒I==·=,交流电流表显示的是有效值,所以选A。[答案] A-10-\n8.如图所示,虚线右侧存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,正方形金属框电阻为R,边长为l,自线框从左边界进入磁场时开始计时,在外力作用下由静止开始,以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域,t1时刻线框全部进入磁场。规定顺时针方向为感应电流i的正方向,外力大小为F,线框中电功率的瞬时值为P,通过线框横截面的电荷量为q,其中P-t图象为抛物线,则这些量随时间变化的关系正确的是(  )A B C D[解析] 由E=Blv=Blat知感应电流i==可见i-t为正比例函数、图象为过原点的直线,A错;外力F=F安+ma=Bil+ma=B·l+ma=+ma可见F-t为一次函数关系,图象不过坐标原点,B错;线框中电功率的瞬时值P=F安·v=Bil·at=,可见P-t关系为抛物线,C对;通过线框横截面的电荷量q=·Δt===-10-\n,可见q-t关系为抛物线,D错,选C。[答案] C二、计算题(本题共2小题,共36分。需写出规范的解题步骤。)9.如图所示,质量为m的型金属框P′PNN′,静止在倾角为θ=37°的粗糙绝缘斜面上,与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。PP′、NN′边相互平行,相距L,电阻不计且足够长;上边PN垂直于PP′,电阻为R。光滑导体棒ab质量也为m,电阻不计,横放在框架上,整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。将ab棒从静止释放,当ab发生的位移为x0时,框架开始向下运动。已知导体棒ab与PP′、NN′始终接触良好,重力加速度为g,取sin37°=0.6,求:(1)框架开始运动时导体棒ab的速率;(2)框架开始运动前R释放的热量;(3)框架开始运动后,通过导体PN电流的最大值。[解析] (1)对于金属框,由于mgsin37°<μ·2mgcos37°,所以开始时金属框静止。设ab棒的速度为v时,电动势为E,电流为I,ab和PN棒受的安培力大小为F安E=BLv,I=,F安=BIL解得F安=当框架刚沿斜面向下运动时,ab的速度为v0+mgsinθ=μ·2mgcosθ解得v0=(2)框架沿斜面向下运动前,对ab棒mv-0=mgsinθ·x0-W安Q=W安=0.6mgx0-(3)ab棒和框架都沿斜面向下运动时,设ab棒和框架的速度分别为v1、v2,电动势为E′,电流的大小为I′,ab和PN棒受的安培力大小为F′安E′=BL(v1-v2),I′=,F′安=mgsinθ-F′安=ma1F′安+mgsinθ-μ·2mgcosθ=ma2-10-\n由于安培力的作用,a1逐渐减小,a2逐渐增大,v1-v2逐渐减小,当a1=a2时,v1-v2达到最大且保持不变,PN中的电流最大且不变,设最大值为Immgsinθ-BImL=BImL+mgsinθ-μ·2mgcosθ解得Im=[答案] (1)v0=(2)Q=0.6mgx0-(3)Im=10.如图所示,da、bc为相距为L的平行导轨(导轨电阻不计)。a、b间连接一个定值电阻,阻值为R。长直金属杆可以按任意角θ架在平行导轨上,并以速度v匀速滑动(平移),v的方向与da平行,杆MN每米长的阻值也为R。整个空间充满匀强磁场,磁感强度的大小为B,方向垂直纸面向里。求:(1)定值电阻上消耗的电功率最大时,θ角的值;(2)杆MN上消耗的电功率最大时,θ角的值。(要求写出推导过程)[解析] 解法一:(1)∵无论θ角多大,电动势E=BLv不变,且R为定值电阻∴总电流越大,R上的功率越大∴MN接入的电阻越小越好,即θ=时R上的功率最大(2)令MN上的电阻为r,∴r=R 由PMN=I2r和I=可得PMN=· 化简得PMN=∵θ∈(0,],由均值不等式可知:(+sinθ+2L)≥4L,当且仅当sinθ=L即θ=arcsinL时等号成立,此时0<L≤1m。即当0<L≤1m时且θ=arcsinL,MN上消耗的功率最大。当L>1m时,θ= MN上消耗的功率最大。解法二:(1)∵无论θ角多大,电动势E=BLv不变,且R为定值电阻∴总电流越大,R上的功率越大-10-\n∴MN接入的电阻越小越好,即θ=时R上的功率最大。(2)可将固定电阻R视为内阻,MN视为外电阻,这样就变成了E恒定、内阻不变的等效电路。当0<L≤1m,RMN=R,θ=arcsinL时,内外电阻相等,MN上消耗的功率最大。(推导略)当L>1m时,θ=,MN上消耗的功率最大。[答案] (1)θ=(2)当0<L≤1m时,θ=arcsinL;当L>1m时θ=-10-

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发布时间:2022-08-25 22:41:28 页数:10
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文章作者:U-336598

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