2020屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題能力提升練(五)

專題能力提升練（五）電路與電磁感應(yīng)（45分鐘100分）一、選擇題（本大題共8小題,每小題8分，共64分。第1?5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6?8題有多項(xiàng)符合題目要求）a在外力作用下按如圖方向轉(zhuǎn)動時,則（）圓盤b沿與圓盤a相反的方向轉(zhuǎn)動圓盤b沿與圓盤a相同的方向轉(zhuǎn)動圓盤b是一個等勢體圓盤b中心電勢比邊緣電勢低【解析】選A。由于磁場的方向向上，從上向下看,a盤逆時針轉(zhuǎn)動，其半徑切割磁感線，感應(yīng)電流從圓心流向邊緣;b盤電流也是從圓心流向邊緣，根據(jù)左手定則，安培力順時針方向，所以b盤將沿順時針方向轉(zhuǎn)動。故A正確，B錯誤；電流流過b盤轉(zhuǎn)動的過程中，會使b盤的內(nèi)外產(chǎn)生電壓,根據(jù)歐姆定律可知，圓盤b中心電勢比邊緣電勢高，故C、D錯誤。2.（2015?廣東高考）如圖為加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器，原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，調(diào)節(jié)觸頭P,使輸出電壓有效值由220V降至110V。調(diào)節(jié)前后()副線圈中的電流比為1：2副線圈輸出功率比為2:1副線圈的接入匝數(shù)比為2：1原線圈輸入功率比為1：2【解析】選C。原線圈的輸入電壓和匝數(shù)不變，根據(jù)輸出電壓的有效值由220V降到110V,由理想變壓器原理二二二,可得副線圈的匝數(shù)變%皿為原來的1,C選項(xiàng)正確；根據(jù)P二三可得，副線圈的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?R-,同樣原線圈的輸入功率也變?yōu)樵瓉淼摹?B、D錯誤；由P=UI可得副線圈的電流變?yōu)樵瓉淼?,A錯誤。3?如圖所示，水平金屬圓盤置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，圓盤繞金屬轉(zhuǎn)軸00’以角速度3沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動,銅盤的中心及邊緣處分別用金屬滑片與一理想變壓器的原線圈相連。已知圓盤半徑為r,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n,變壓器的副線圈與一電阻為R的負(fù)載相連。不計(jì)銅盤及導(dǎo)線的電阻,則下列說法正確的是()變壓器原線圈兩端的電壓為B3r2變壓器原線圈兩端的電壓為]Ber2通過負(fù)載R的電流為N2nR通過負(fù)載R的電流為NnR【解析】選B。變壓器原線圈兩端的電壓為圓盤產(chǎn)生的電動勢，即E=BrX-wr=]Bsr2,選項(xiàng)B正確，A錯誤；因?yàn)樽儔浩鞒跫夒妷汉愣?，故次級電壓為之比?:1。用一沿導(dǎo)軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd,經(jīng)過足夠長時間以后()金屬棒ab、cd都做勻速運(yùn)動金屬棒ab上的電流方向是由a向b金屬棒cd所受安培力的大小等于三兩金屬棒間距離保持不變【解析】選C。對兩金屬棒ab、cd進(jìn)行受力和運(yùn)動分析可知，兩金屬棒最終將做加速度相同的勻加速直線運(yùn)動,且金屬棒ab速度小于金屬棒cd速度，所以兩金屬棒間距離是變大的，由楞次定律判斷金屬棒ab上的電流方向是由b到a,A、B、D錯誤；以兩金屬棒整體為研究對象有：F=3ma,隔離金屬棒cd分析：F-F二ma,可求得金屬棒cd所受安安培力的大小F安Wf,C正確?！究偨Y(jié)提升】導(dǎo)體棒切割問題的處理思路基本方法：用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向求回路中的電流。分析研究導(dǎo)體受力情況。列動力學(xué)方程或平衡方程求解。受力情況、運(yùn)動情況的動態(tài)分析：如圖,一正方形閉合線圈,從靜止開始下落一定高度后,穿越一個有界的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,線圈上、下邊始終與磁場邊界平行。自線圈開始下落到完全穿越磁場區(qū)域的過程中，線圈中的感應(yīng)電流I、受到的安培力F及速度v隨時間t變化的關(guān)系,可能正確的是()XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXVOO0OABcXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXVOO0OABcDL.【解析】選A。若線框剛進(jìn)入磁場時，安培力等于重力，做勻速直線運(yùn)動，感應(yīng)電流I恒定，全部進(jìn)入磁場后做加速運(yùn)動，出磁場時，安培力

大于重力，做減速運(yùn)動，感應(yīng)電流減小，做加速度減小的減速運(yùn)動，故A正確;若線框進(jìn)入磁場做勻速直線運(yùn)動,速度不變,電流不變,上邊剛進(jìn)磁場，下邊又出磁場，又繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動，電流的方向反向，但受到的安培力始終向上，故B錯誤；線框進(jìn)入磁場，若安培力大于重力,先做減速運(yùn)動，完全進(jìn)入磁場后做加速運(yùn)動，出磁場時，安培力大于重力，仍然做減速運(yùn)動，進(jìn)出磁場都是做加速度減小的減速運(yùn)動,C、D錯XXXXXXXXXXXXX【加固訓(xùn)練】一個矩形線圈勻速地從無磁場的左邊空間先進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，然后再進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B12的勻強(qiáng)磁場，最后進(jìn)入沒有磁場的右邊空間，如圖所示。若B=2B，方向均始終和線圈平面垂直，則在下面所示的圖中能12定性表示線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變化關(guān)系的是(電流以逆時針方向?yàn)檎?()【解析】選C。由E=BLv可知線圈在磁場中的感應(yīng)電動勢的大小，由右手定則可得出電流的方向，再由歐姆定律即可得出電流的大小及方向變化。線圈進(jìn)入B時，右邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=BLv，由右11手定則可得出電流方向沿逆時針，故電流為正;當(dāng)線圈全部進(jìn)入時，磁通量不再發(fā)生變化，故線圈中沒有電流;當(dāng)右邊進(jìn)入B時，兩邊同時切2割磁感線，左邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為BLv，右邊產(chǎn)生的電動勢為BLv，12

因兩電動勢方向相反，故總電動勢為BLv-BLv二BLv,方向沿順時針，122故電流為負(fù)；當(dāng)線圈離開磁場區(qū)域時，只有左邊切割B,電動勢為BLv,22方向?yàn)轫槙r針，故電流為負(fù)。故選C。如圖所示,在光滑絕緣的水平面上方,有兩個方向相反的水平方向的勻強(qiáng)磁場,PQ為兩磁場的邊界，磁場范圍足夠大，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B=B,B=2B,一個豎直放置的邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的12正方形金屬線框,以初速度v垂直磁場方向從圖中實(shí)線位置開始向右運(yùn)動，當(dāng)線框運(yùn)動到在每個磁場中各有一半的面積時,線框的速度為二,則下列判斷正確的是()XXXXXB1XXXXVXXX=此過程中通過線框截面的電量為仝2R此過程中線框克服安培力做的功為mv28此時線框的加速度為蘭三2mR此時線框中的電功率為【解析】選A、B、C。此過程通過線框截面的電荷量Q=dJ-,初位置磁通量①=Ba2,末位置磁通量①二BXM-2B二-土，所以通過線框截面的12電荷量Q=壬-曲二，選項(xiàng)a正確；根據(jù)功能關(guān)系，安培力所做的R2R功等于線框動能的變化量，即W功等于線框動能的變化量，即W=安,選項(xiàng)B正確;右邊00框切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=2BaX=,感應(yīng)電流沿順時針方向,12左邊框切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E二BaXr感應(yīng)電流同樣沿順時22針方向，所以整個線框的電流1=11=三，右邊框受到安培力方向R2R水平向左，左邊框受到安培力水平向左，整個線框受到安培力F=BIa+2BIa=,線框加速度a二二二,選項(xiàng)C正確;此時線框中2Rm2mR的電功率等于安培力做功的功率即P二FX丄二,選項(xiàng)D錯誤。24R（2015?成都二模）如圖所示，勻強(qiáng)磁場的方向垂直于光滑的金屬導(dǎo)軌平面向里,極板間距為d的平行板電容器與總阻值為2R的滑動變0阻器通過平行導(dǎo)軌連接,電阻為R的導(dǎo)體棒MN可在外力的作用下沿0導(dǎo)軌從左向右做勻速直線運(yùn)動。當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭位于a、b的中間位置且導(dǎo)體棒MN的速度為v時,位于電容器中P點(diǎn)的帶電油滴0恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若不計(jì)摩擦和平行導(dǎo)軌及導(dǎo)線的電阻,各接觸處接觸良好,重力加速度為g,則下列判斷正確的是（油滴帶正電荷若將導(dǎo)體棒的速度變?yōu)?v,電容器的帶電量增加，油滴將向上加速0運(yùn)動,加速度a=g若保持導(dǎo)體棒的速度為v不變，而將滑動觸頭置于a端，同時將電0容器上極板向上移動距離二油滴將靜止若保持導(dǎo)體棒的速度為v不變,將上極板豎直向上移動一小段距離

d,P點(diǎn)的電勢降低【解題指南】解答本題需明確以下三點(diǎn)：導(dǎo)體棒MN相當(dāng)于電源。外電路由滑動變阻器構(gòu)成,電容器兩端電壓和滑動變阻器兩端電壓相等。對帶電液滴進(jìn)行正確的受力分析。【解析】選B、C、D。根據(jù)右手定則可知,M端為正極，油滴靜止，因此油滴帶負(fù)電，故A錯誤;設(shè)導(dǎo)體棒長度為L,導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E=BLv0電容器兩端電壓為：—二艮：_二-、=1開始時油滴靜止有：二q—mg若將導(dǎo)體棒的速度變?yōu)殡娙萜鲀啥穗妷簽椋骸蓿篲二-、=10二q_mg—maU—二3—BLv2二0①②③④聯(lián)立①②③④得:a—g，故B①②③④0滑動觸頭置于a端，U—三二二二：3R：-2R：I二d時，此時液滴所受電場力為:F—三【二d時，此時液滴所受電場力為:F—三【丁：二二2dmg因此油滴仍然靜止，故C正確；若保持導(dǎo)體棒的速度為v不變,將上極0板豎直向上移動距離d,電容器兩端之間的電壓仍然為-BLv，距離增0大，電場強(qiáng)度減小，P與下極板之間的電勢差減小，P點(diǎn)的電勢降低，故D正確。【加固訓(xùn)練】(多選)如圖所示，在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量為m、邊長為a、總電阻為R的單匝均勻正方形銅線框，線框從位置1開始以速度v進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，到達(dá)位置2時線框剛好全0部進(jìn)入磁場，在位置3時線框開始離開勻強(qiáng)磁場，到達(dá)位置4時線框剛好全部離開磁場。則()1XXXXM234XiXXXi—XXX在位置1時，線框右側(cè)邊MN的兩端電壓為Bav0線框從位置1到位置2的過程與從位置3到位置4的過程產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反線框從位置1到位置2的過程與從位置3到位置4的過程所受的安培力方向相同從位置1到位置2的過程中流過線框某一截面的電荷量等于手【解析】選B、C、D。在位置1時，線框MN邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為E=Bav，MN的兩端電壓為U二二仝Bav,故A錯誤;根據(jù)楞次定律044-0判斷可知：線框從位置1到位置2的過程產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，從位置3到位置4的過程產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，故B正確；根據(jù)左手定則可知,線框從位置1到位置2的過程與從位置3到位置4的過程所受的安培力方向均向左，方向相同，故C正確；根據(jù)公式q=￥可知，從位置1到位置2的過程中流過線框某一截面的電荷量q二蘭二IRR導(dǎo)體下落過程中，機(jī)械能守恒導(dǎo)體加速下落過程中，導(dǎo)體減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為在電阻上產(chǎn)生的熱量導(dǎo)體加速下落過程中，導(dǎo)體減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體增加的動能和回路中增加的內(nèi)能導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定速度后的下落過程中，導(dǎo)體減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為回路中增加的內(nèi)能【解析】選C、D。導(dǎo)體下落過程中，由于安培力做功，有電能產(chǎn)生，故機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A錯誤;由能量守恒可知，導(dǎo)體加速下落過程中，導(dǎo)體減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體增加的動能和回路中增加的內(nèi)能，選項(xiàng)C正確，B錯誤；導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定速度后的下落過程中，動能不變，導(dǎo)體減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為回路中增加的內(nèi)能，選項(xiàng)D正確。二、計(jì)算題（本大題共2小題，共36分。需寫出規(guī)范的解題步驟）（18分）（2015?泰州一模）如圖甲,MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成8=37°角固定,M、P之間接電阻箱R,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T。質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻值為r?，F(xiàn)從靜止釋放桿ab,測得最大速度為v。改變電阻箱的阻值R,得到vmm與R的關(guān)系如圖乙所示。已知軌距為L二2m,重力加速度g取10m/s2,軌道足夠長且電阻不計(jì)。求：（1）桿ab下滑過程中感應(yīng)電流的方向及R=0時最大感應(yīng)電動勢E的大小。（2）金屬桿的質(zhì)量m和阻值r。⑶當(dāng)R=4Q時，求回路瞬時電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W。【解析】（1）桿中電流方向從bTa（或aMPba）（2分）由圖可知,當(dāng)R=0時,桿最終以v=2m/s勻速運(yùn)動,產(chǎn)生電動勢E=BLv（1分）E=2V（1分）

(2)設(shè)最大速度為v,桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv,由閉合mm電路的歐姆定律：I二-R+r(1分)桿達(dá)到最大速度時滿足mgsin9-BIL=O（2分）解得v二盲Zr+PWmB2L2B2L2（1分）由圖像可知：斜率為k二二^m/（s?Q）=1m/（s?Q）,縱截距為v=2m/s,得到：0mgsin6r=mgsinG=k0，..（2分）解得：m=0.17kg,r=2Q。（2分）由題意：E=BLvP三R+r（2分）得P=△P二得P=△P二（1分）rvlrvlm\1-2-C-V2m\1-2一一W得理定匕匕厶月動由分(2W=AP,W=0.5J2B2L2(1分)答案：(1)bTa2V(2)0.17kg2Q0.5J(18分)(1)如圖甲所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于紙面,在紙面內(nèi)有一條以0點(diǎn)為圓心、半徑為L的圓弧形金屬導(dǎo)軌,長也為L的導(dǎo)體棒OA可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動,導(dǎo)體棒的另一端與金屬導(dǎo)軌良好接觸，并通過導(dǎo)線與電阻R構(gòu)成閉合電路。當(dāng)導(dǎo)體棒以角速度3勻速轉(zhuǎn)動時,試根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E臺證明導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動12b0)RKXavX甲乙(0\XXXXX\xb0)RKXavX甲乙(0\XXXXX\x化'xX車輪丿(2)某同學(xué)看到有些玩具車在前進(jìn)時車輪能發(fā)光,受此啟發(fā),他設(shè)計(jì)了一種帶有閃爍燈的自行車后輪,以增強(qiáng)夜間騎車的安全性。圖乙所示為自行車后車輪,其金屬輪軸半徑可以忽略,金屬車輪半徑r=0.4m,其間由絕緣輻條連接(絕緣輻條未畫出)。車輪與輪軸之間均勻地連接有4根金屬條,每根金屬條中間都串接一個LED燈，燈可視為純電阻，每個燈的阻值為R=0.30并保持不變。車輪邊的車架上固定有磁鐵,在車輪與輪軸之間形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,方向垂直于紙面向外的扇形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,扇形對應(yīng)的圓心角0=30°。自行車勻速前進(jìn)的速度為v=8m/s（等于車輪邊緣相對軸的線速度）。不計(jì)其他電阻和車輪厚度,并忽略磁場邊緣效應(yīng)。在圖乙所示裝置中，當(dāng)其中一根