（通用版）2020版高考物理一輪復習 專題綜合檢測十 第十章 電磁感應(yīng)（含解析）

電磁感應(yīng)(45分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分.15題為單選題，68題為多選題)1如圖甲所示，水平面上的不平行導軌MN、PQ上放著兩根光滑導體棒ab、cd，兩棒間用絕緣絲線系??；開始時勻強磁場垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化如圖乙所示，則以下說法正確的是()A在t0時刻導體棒ab中無感應(yīng)電流B在t0時刻導體棒ab所受安培力方向水平向左C在0t0時間內(nèi)回路電流方向是acdbaD在0t0時間內(nèi)導體棒ab始終靜止解析：C由圖乙所示圖像可知，0到t0時間內(nèi)，磁場向里，磁感應(yīng)強度B均勻減小，線圈中磁通量均勻減小，由法拉第電磁感應(yīng)定律得知，回路中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢，形成恒定的電流由楞次定律可得出電流方向沿acdba，在t0時刻導體棒ab中感應(yīng)電流不為零，故A項錯誤，C項正確；在t0時刻B0，根據(jù)安培力公式FBIL知此時ab和cd都不受安培力，故B項錯誤；在0t0時間內(nèi)，根據(jù)楞次定律可知ab受力向左，cd受力向右，由于cd所受的安培力比ab的安培力大，所以ab將向右運動，故D項錯誤2如圖所示，理想變壓器輸入端接在電動勢隨時間變化，內(nèi)阻為r的交流電源上，輸出端接理想電流表及阻值為R的負載如果要求負載上消耗的電功率最大，則下列說法正確的是()A該交流電源電動勢的瞬時表達式為eEmsin 100t(V)B變壓器原副線圈匝數(shù)的比值為C電流表的讀數(shù)為D負載上消耗的熱功率為解析：B由題圖知周期為0.04 s，則角速度50，瞬時值表達式為eEmsin 50t(V)，A錯誤設(shè)原副線圈中的匝數(shù)分別為n1和n2，電流分別為I1和I2，電壓分別為U1和U2，則U1EI1r，電阻R消耗的功率PU2I2U1I1，即P(EI1r)I1IrEI1，可見I1時，P有最大值，Pmax，此時U1EI1r，則U2，所以，B正確電流表的讀數(shù)為副線圈中電流的有效值，原線圈中電流有效值I1，則I2I1I1，C錯誤把變壓器和R看成一個整體，等效電阻為R，則當Rr時，總功率P總，負載功率P負載，D錯誤3如圖所示，在同一水平面內(nèi)有兩根足夠長的光滑水平金屬導軌，間距為20 cm，電阻不計，其左端連接一阻值為10 的定值電阻兩導軌之間存在著磁感應(yīng)強度為1 T的勻強磁場，磁場邊界虛線由多個正弦曲線的半周期銜接而成，磁場方向如圖一電阻阻值為10 的導體棒AB在外力作用下以10 m/s的速度勻速向右運動，交流電壓表和交流電流表均為理想電表，則()A電流表的示數(shù)是 AB電壓表的示數(shù)是2 VC導體棒運動到圖示虛線CD位置時，電流表示數(shù)為零D導體棒上消耗的熱功率為0.1 W解析：D回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為EmBLv1×20×102×10 V2 V，則電動勢的有效值E2 V，電壓表測量R兩端的電壓，則UE1 V，電流表的示數(shù)為有效值，為I A0.1 A，故A、B項錯誤；電流表示數(shù)為有效值，一直為0.1 A，故C項錯誤；導體棒上消耗的熱功率PI2R0.01×10 W0.1 W，D項正確4(2018·邯鄲模擬)如圖所示，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比n1n241，變壓器原線圈通過一理想電流表A接u220sin 100t(V)的正弦交流電，副線圈接有三個規(guī)格相同的燈泡和兩個二極管，已知兩二極管的正向電阻均為零，反向電阻均為無窮大，不考慮溫度對燈泡電阻的影響，用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，下列分析正確的是()AUab220 V，Ucd55 VB流經(jīng)L1的電流是流經(jīng)電流表的電流的2倍C若其中一個二極管被短路，電流表的示數(shù)將不變D若通電1小時，L1消耗的電能等于L2、L3消耗的電能之和解析：D根據(jù)變壓器原理可知流經(jīng)L1的電流是流經(jīng)電流表的電流的4倍，副線圈兩端電壓為原線圈兩端電壓的四分之一，即55 V，但cd間電壓不等于副線圈電壓，故A、B項錯誤；若其中一個二極管被短路，副線圈電路發(fā)生變化，原線圈電流表的示數(shù)也要發(fā)生變化，故C項錯誤；根據(jù)題意可知，L2、L3必有一個斷路，則其中一個與L1串聯(lián)，燈泡規(guī)格相同，由WI2Rt知D項正確5(2018·玉林模擬)一含有理想降壓變壓器的電路如圖所示，U為正弦交流電源，輸出電壓的有效值恒定，L為燈泡(其燈絲電阻可以視為不變)，R、R1和R2為定值電阻，R3為光敏電阻，其阻值的大小隨照射光強度的增強而減小現(xiàn)將照射光強度增強，則()A原線圈兩端電壓不變 B通過原線圈的電流減小C燈泡L將變暗 DR1兩端的電壓將增大解析：D光照強度增強，R3減小，副線所接負載總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律知原線圈中電流I1增大，則URI1R增大，而原線圈輸入電壓U1UUR減小，故A、B均不正確；又變壓器原副線圈的匝數(shù)比不變，故副線圈輸出電壓U2減小，輸出電流I2增大，UR1I2R1增大，D項正確；UR2U2UR1減小，IR2減小，ILI2IR2增大，燈泡將變亮，C項不對6(2018·長春模擬)如圖所示，在光滑的水平面上方，有兩個磁感應(yīng)強度大小均為B、方向相反的水平勻強磁場，PQ為兩個磁場的邊界，磁場范圍足夠大一個邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬正方形線框，以速度v垂直磁場方向從如圖實線()位置開始向右運動，當線框運動到分別有一半面積在兩個磁場中的()位置時，線框的速度為.下列說法正確的是()A在位置()時線框中的電功率為B此過程中回路產(chǎn)生的電能為mv2C在位置()時線框的加速度為D此過程中通過線框截面的電荷量為解析：AB線框經(jīng)過位置()時，線框左右兩邊均切割磁感線，此時的感應(yīng)電動勢EBa×2Bav，故線框中的電功率P，A正確線框從位置()到位置()的過程中，動能減少了Ekmv2m()2mv2，根據(jù)能量守恒定律可知，此過程中回路產(chǎn)生的電能為mv2，B正確線框在位置()時，左、右兩邊所受安培力大小均為FBa，根據(jù)左手定則可知，線框左右兩邊所受安培力的方向均向左，故此時線框的加速度a，C錯誤由qt，解得q，線框在位置()時其磁通量為Ba2，而線框在位置()時其磁通量為0，綜上q，D錯誤7.(2018·濟南模擬)如圖所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L，軌道電阻不計在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個裝置處在一豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、電阻不計的金屬棒從軌道最低位置cd開始，在拉力作用下以初速度v0向右沿軌道做勻速圓周運動至ab處，則該過程中()A通過R的電流方向為由外向內(nèi)B通過R的電流方向為由內(nèi)向外CR上產(chǎn)生的熱量為D流過R的電量為解析：BC由右手定則可知，電流方向為逆時針，A錯誤，B正確；通過R的電荷量q，D錯誤；金屬棒產(chǎn)生的瞬時感應(yīng)電動勢EBLv0cost，有效值E有，R上產(chǎn)生的熱量Qt·，C正確8如圖甲所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，金屬線框的質(zhì)量為m，電阻為R.在金屬線框的下方有一勻強磁場區(qū)域，MN和PQ是勻強磁場區(qū)域的水平邊界，并與金屬線框的bc邊平行，磁場方向垂直于金屬線框平面向里現(xiàn)使金屬線框從MN上方某一高度處由靜止開始下落，如圖乙是金屬線框由開始下落到bc剛好運動到勻強磁場PQ邊界的vt圖像，圖中數(shù)據(jù)均為已知量重力加速度為g，不計空氣阻力則下列說法正確的是()A金屬線框剛進入磁場時感應(yīng)電流方向沿adcba方向B磁場的磁感應(yīng)強度大小為 C金屬線框在0t3時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為mgv1(t2t1)DMN和PQ之間的距離為解析：BC由楞次定律可知，金屬線框剛進入磁場時感應(yīng)電流方向沿abcda方向，故A錯誤；由圖像可知，金屬線框進入磁場過程中做勻速直線運動，速度為v1，運動時間為t2t1，故金屬框的邊長lv1(t2t1)，在金屬線框進入磁場的過程中，金屬線框所受安培力等于重力，則得mgBIl，I，則磁場的磁感應(yīng)強度大小為B ，故B正確；設(shè)金屬線框在進入磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為Q，重力對其做正功，安培力對其做負功，由能量守恒定律得Qmglmgv1(t2t1)，故C正確；MN和PQ之間的距離為(t3t2)v1(t2t1)，所以D錯誤二、非選擇題(本題共4小題，共52分有步驟計算的需寫出規(guī)范的解題步驟)9(8分)某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變外，其電阻率也要發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”，現(xiàn)用如圖所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng)，已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實驗室中有下列器材：A電源E(3 V，內(nèi)阻約為1 )B電流表A1(0.6 A，內(nèi)阻r15 )C電流表A2(6 A，內(nèi)阻r2約為1 )D開關(guān)S，定值電阻R0(1)為了比較準確地測量電阻Rx的阻值，請完成虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計(2)在電阻Rx上加一個豎直向下的力F(設(shè)豎直向下為正方向)，閉合開關(guān)S，記下電表讀數(shù)，A1讀數(shù)為I1，A2的讀數(shù)為I2，得Rx_(用字母表示)(3)改變力的大小，得到不同的Rx值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值，最后繪成的圖像如圖所示除觀察到電阻Rx的阻值隨壓力F的增大而均勻減小外，還可以得到的結(jié)論是_當F豎直向下(設(shè)豎直向下為正方向)時，可得Rx與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx_.(各物理量單位均為國際單位)解析：(1)由于A1內(nèi)阻確定，并且與待測電阻接近，與待測電阻并聯(lián)，用來測出待測電阻Rx兩端的電壓，用A2測得的電流減去A1測得的電流就是流過待測電阻的電流，根據(jù)歐姆定律就可求出待測電阻的阻值，電路連接如圖所示(2)待測電阻兩端的電壓UI1r1，流過待測電阻的電流II2I1，因此待測電阻的阻值為Rx.(3)由圖像的對稱性可知，加上相反的壓力時，電阻值大小相等；圖像與縱坐標的交點為16 ，當R7 時，對應(yīng)的力為4.5 N，因此函數(shù)表達式Rx162F.答案：(1)見解析圖(2)(3)壓力反向，阻值不變162F (每空2分)10(8分)(2018·大慶模擬)如圖所示為一種加速度儀的示意圖質(zhì)量為m的振子兩端連有勁度系數(shù)均為k的輕光敏電阻R、電磁鐵(線圈阻值R015 )、電源U6 V、開關(guān)等組成；“工作電路”由工作電源、電鈴、導線等組成，其中工作電壓為220 V，報警器工作時電路中的電流為0.3 A.小明的設(shè)計思想：當光敏電阻接收到的光照減弱到一定程度時，工作電路接通，電鈴報警已知該光敏電阻的阻值R與光強E之間的一組實驗數(shù)據(jù)如表所示：(“光強”表示光強弱的程度，符號為E，單位為cd.)光強E/cd1.02.03.04.05.06.0光敏電阻R/36.018.012.09.0_6.0(1)小明分析如表數(shù)據(jù)并歸納出光敏電阻的阻值R隨光強E變化的關(guān)系式為R，試填寫表格空格處的數(shù)據(jù)為_(2)閉合開關(guān)S，如果當線圈中的電流大于或等于250 mA時，繼電器的銜鐵被吸合，則光敏電阻接收到的光照強度需要在多少cd以上？(3)按小明的設(shè)計，當室內(nèi)煙霧增大時，光照減弱，光敏電阻的阻值增大到一定值時，銜鐵與_(選填“上方”或“下方”)的M、N接觸，報警器工作報警(4)報警器報警時，工作電路的功率為多大？解析：(1)表格中的數(shù)據(jù)R 7.2 .(2)當線圈中的電流I250 mA0.25 A時，由I可得，電路中的總電阻：R總24 ，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，光敏電阻的阻值：RR總R024 15 9 ，查表可知，當電阻R9 時，光強E4.0 cd.(3)讀圖可知，當光照減弱時，電阻增大，電磁鐵磁性減弱，所以銜鐵會在彈簧的作用下彈向上方，與上方的M、N接觸，報警器工作報警(4)報警器報警時，工作電路的功率：PUI220 V×0.3 A66 W.答案：(1)7.2(2)4.0 cd(3)上方(4)66 W (每空2分)11(16分)(2018·湛江模擬)如圖所示，傾角為37°的光滑斜面上存在間距為d的勻強磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直斜面向下，一個粗細均勻質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為l的正方形金屬線框abcd，開始時線框abcd的ab邊到磁場的上邊緣距離為l，將線框由靜止釋放，已知d>l，ab邊剛離開磁場的下邊緣時做勻速運動，sin 37°0.6，cos 37°0.8.求：(1)ab邊剛離開磁場的下邊緣時，線框中的電流和cd邊兩端的電勢差各是多大？(2)線框abcd從開始至ab邊剛離開磁場的下邊緣過程中產(chǎn)生的熱量解析：(1)設(shè)線框中的電流為I，cd兩端的電勢差為Ucd，由于線框做勻速運動，由平衡條件有mgsin 37°BIl(2分)解得I(1分)根據(jù)歐姆定律有UcdI·R(2分)聯(lián)立式解得Ucd(2分)(2)設(shè)線框abcd產(chǎn)生的熱量為Q，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有EBlv(2分)由閉合電路的歐姆定律有I(2分)聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)解得v(1分)根據(jù)能量守恒定律得mg(dl)sin 37°Qmv2(2分)聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)解得Qmg(dl)(2分)答案：(1)(2)mg(dl)12.(20分)如圖所示，兩條平行的光滑金屬導軌固定在傾角為的絕緣斜面上，導軌上端連接一個定值電阻，導體棒a和b放在導軌上，與導軌垂直并接觸良好，斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直斜面向上的磁場，磁感應(yīng)強度大小為B0.已知b棒的質(zhì)量為m，a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，導軌電阻不計，重力加速度為g.(1)斷開開關(guān)S，a棒、b棒固定在磁場中，恰與導軌構(gòu)成一個邊長為L的正方形，磁場從B0以k均勻增加，寫出a棒所受安培力F安隨時間t變化的表達式(2)若接通開關(guān)S，同時對a棒施以平行導軌斜向上的拉力F，使它沿導軌勻速向上運動，此時放在導軌下端的b棒恰好靜止，當a棒運動到磁場的上邊界PQ處時，撤去拉力F，a棒將繼續(xù)沿導軌向上運動一小段距離后再向下滑動，此時b棒已滑離導軌，當a棒再次滑回到磁場上邊界PQ處時，又恰能沿導軌勻速向下運動，求a棒質(zhì)量ma及拉力F的大小解析：(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律可得：EL2(2分)根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得：I(1分)t時刻磁感應(yīng)強度為：BB0kt(2分)此時棒所受的安培力為：F安BIL(1分)解得：F安(B0kt)(1分)(2)根據(jù)題意可知，a棒沿斜面向上運動時，a棒為電源，b棒和電阻R并聯(lián)，通過a棒的電流為I1，由并聯(lián)電路關(guān)系可得：I1IbIR(1分)b棒和電阻R阻值相等，則通過b棒的電流為：IbI1(1分)電路的總電阻為：R總Ra(2分)由歐姆定律得干路電流為：I1(1分)感應(yīng)電動勢為：EB0Lv(1分)b棒保持靜止，則有：mgsin B0IbL(2分)a棒離開磁場后撤去拉力F，在a棒進入磁場前機械能守恒，返回磁場時速度還是v，此時a棒和電阻R串聯(lián)，則電路中的電流為：I2(1分)a棒勻速下滑，則有：magsin B0I2L(1分)聯(lián)立以上各式，解得：mam(1分)a棒向上運動時受力平衡，則有：Fmagsin B0I1L(1分)解得：Fmgsin (1分)答案：(1)F安(B0kt)(2)mmgsin 11