高三物理课件直流和交流电路 《电磁感应现象及其规律的综合应用》（新人教版）

欢迎进入物理课堂 一 选择题 本题共10个小题 每小题4分 共40分 1 2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家 以表彰他们发现 巨磁电阻效应 于巨磁电阻效应开发用于读取硬盘数据的技术 被认为是纳米技术的第一次真正应用 在下列有关其他电阻应用的说法中 错误的是 A 热敏电阻可应用于温度测控装置中B 光敏电阻可应用于光电传感器中C 电阻丝可应用于电热设备中D 电阻在电路中主要起到通过直流 阻碍交流的作用 解析 热敏电阻用于温控 光敏电阻用于光电传感 电阻丝主要是热效应 故A B C说法正确 而电阻对交 直流作用等效 故D说法错误 答案 D 2 如图1所示 L为一自感系数很大的有铁芯的线圈 电压表与线圈并联接入电路 在下列哪种情况下 有可能使电压表损坏 电压表量程为3V A 开关S闭合的瞬间B 开关S闭合电路稳定时C 开关S断开的瞬间D 以上情况都有可能损坏电压表 解析 开关S闭合瞬间 L中的电流几乎为零 此时相当于R与串联接在电源上 流过电压表的电流很小 不会损坏电压表 电路稳定时 绝大部分电流流过L 此时也不会烧坏电压表 但当开关S断开的瞬间 由于自感线圈L中较大的电流反向通过电压表 有可能使电压表损坏 故选C 答案 C 3 如图2所示为一种早期发电机原理示意图 该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成 两磁极相对于线圈平面对称 在磁极绕转轴匀速转动过程中 磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧运动 O是线圈中心 则 A 从X到O 电流由E经 流向F 先增大再减小B 从X到O 电流由F经 流向E 先减小再增大C 从O到Y 电流由F经 流向E 先减小再增大D 从O到Y 电流由E经 流向F 先增大再减小 解析 从X到O过程中 原磁场方向指向上不断增加 则感应电流的磁场方向应该指向下 再由安培定则知 感应电流方向应该是由F经 到E 又感应电流从零到有再到零 则一定经历先增大再减小的过程 同理 当从O到Y的过程中 感应电流的方向应该是由E经 到F 大小也是先增大再减小 故只有D正确 答案 D 4 如图3所示 有一理想变压器 原副线圈的匝数比为n 1 原线圈接正弦交流电压U 输出端接有一个交流电流表和一个电动机 电动机线圈电阻为R 当输入端接通电源后 电流表读数为I 电动机带动重为G的物体以速度v匀速上升 下列判断正确的是 A 电动机两端电压为IRB 原线圈中的电流为nIC 电动机输入的功率为I2R GvD 变压器的输入功率为 5 边长为L的正方形金属框在水平恒力F作用下运动 穿过方向如图4所示的有界匀强磁场区域 磁场区域的宽度为d d L 已知ab边进入磁场时 线框的加速度恰好为零 则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较 有 A 产生的感应电流方向相反B 所受的安培力方向相反C 进入磁场过程的时间等于穿出磁场过程的时间D 进入磁场过程的发热量少于穿出磁场过程的发热量 6 如图5所示 C为两极板水平放置的空气平行板电容器 闭合开关S 当滑动变阻器R1 R2的滑片处于各自的中点位置时 悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态 要使尘埃P向下加速运动 下列方法中可行的是 A 把R1的滑片向左移动B 把R2的滑片向左移动C 把R2的滑片向右移动D 把开关S断开 解析 不论R1的滑片怎样移动 电容器两极板间电势差不变 尘埃仍静止 A错 把R2的滑片左移 电容器两极板间电势差变小 尘埃受的电场力变小 向下加速运动 B正确 若将R2的滑片右移 则尘埃向上加速运动 C错误 把开关S断开 电容器两极板间电势差等于电源电动势 即电势差增大 尘埃受的电场力增大 向上加速运动 D错 答案 B 7 某实物投影机有10个相同的强光灯L1 L10 24V 200W 和10个相同的指示灯X1 X10 220V 2W 将其连接在220V交流电源上 电路如图6所示 若工作一段时间后L2灯丝烧断 则 A X1的功率减小 L1的功率增大B X1的功率增大 L1的功率增大C X2的功率增大 其他指示灯的功率减小D X2的功率减小 其他指示灯的功率增大 解析 L2灯丝烧断 则电路中的总电阻变大 由欧姆定律知 总电流减小 则除X2支路外 其他支路两端的电压减小 强光灯和指示灯的功率都要减小 其他支路电压减小 则X2两端电压升高 其功率增大 答案 C 8 某电学黑箱内有定值电阻 电容器 电感线圈 在接线柱间以如图7甲所示的 Z 字形连接 两接线柱间只有一个元件 为了确定各元件的种类 一同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器 相当于电流表 与一直流电源 滑动变阻器 电阻串联 如图7乙所示 然后分别将AB BC CD接入电路 闭合电键 计算机显示出的电流随时间变化的图象分别如图7丙 a b c 所示 则下列说法正确的是 A AB间是电容器 BC间是电感线圈 CD间是定值电阻B AB间是电容器 BC间是定值电阻 CD间是电感线圈C AB间是电感线圈 BC间是电容器 CD间是定值电阻D AB间是电感线圈 BC间是定值电阻 CD间是电容器 解析 实验装置接AB时电流随时间变化的图象为 a 说明开始接通时电流存在 最后变为零 AB间应该为一电容器 先充电有电流 充电完毕后电流为零 而接BC时 电流逐渐增大 最后电流为恒定值 由电感线圈对电流的阻碍作用可知 BC间是电感线圈 CD间电流直接增至最大 且恒定不变 因此CD间必为定值电阻 故A正确 答案 A 9 一台发电机最大输出功率为4000kW 电压为4000V 经变压器T1升压后向远方输电 输电线路总电阻R 1k 到目的地经变压器T2降压 负载为多个正常发光的灯泡 220V 60W 若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10 变压器T1和T2的耗损可忽略 发电机处于满负荷工作状态 则 A T1原 副线圈电流分别为103A和20AB T2原 副线圈电压分别为1 8 105V和220VC T1和T2的变压比分别为1 50和40 1D 有6 104盏灯泡 220V 60W 正常发光 10 如图8所示 半径为a 电阻为R的圆形闭合金属环位于有理想边界的匀强磁场边沿 环平面与磁场垂直 现用水平向右的外力F将金属环从磁场中匀速拉出 作用于金属环上的拉力F与位移x的关系图象应是图9中的 11 4分 某同学用螺旋测微器测量一金属丝的直径 测微器的示数如图10所示 该金属丝直径的测量值为mm 解析 螺旋测微器的读数为 2mm 0 5mm 0 01mm 29 5 2 795mm 答案 2 795 12 8分 如图11所示为用伏安法测量电阻的原理图 图中 为电压表 内阻为4000 为电流表 内阻为50 E为电源 R为电阻箱 Rx为待测电阻 S为开关 1 当开关闭合后电压表读数U 1 6V 电流表读数I 2 0mA 若将作为测量值 所得结果的百分误差是 2 若将电流表改为内接 开关闭合后 重新测得电压表读数和电流表读数 仍将电压表读数与电流表读数之比作为测量值 这时结果的百分误差是 三 计算题 本题共4小题 共48分 13 10分 如图12所示为一个模拟发电机的电动机组 足够长的水平金属导电轨道和竖直金属导电轨道相连接 处在B1 B2 B 1T的匀强磁场中 金属棒ab和cd均与导电轨道垂直且可以沿导电轨道无摩擦地滑动 两棒有电流通过的部分的长度L均为0 5m 质量m均为100g 电阻R均为0 5 导电轨道的电阻不计 为了使cd棒以v2 2m s的速度匀速竖直上升 砝码的质量m 应为多少 ab必须以多大速度v1匀速向左滑动 m 竖直下落 且与ab一起运动 绳与滑轮的质量不计 g取10m s2 解析 根据左手定则 cd棒中的电流由c d 对cd棒 有 BIL mg 得I 2A对ab棒 有 BIL m g 得m 0 1kg由于ab棒向左运动 而cd棒向上运动 根据右手定则 a正b负且c正d负 回路中的电流沿着a c d b的方向所以得v1 6m s 答案 0 1kg6m s 14 12分 如图13甲所示的电路中 定值电阻R0 10 R为电阻箱 S2为单刀双掷开关 闭合S1 将S2切换到a 调节电阻箱 读出其阻值为R1 记录电压传感器测得的数据为U1 然后保持电阻箱阻值不变 将S2切换到b 记录电压传感器示数为U2 1 试写出电阻Rx的表达式 2 若求得电阻Rx 2 5 将S2切换到a 多次调节电阻箱 读出多组电阻箱阻值R和记录对应的电压传感器数据U 对测得的数据进行处理 绘出如图乙所示的图线 求电源的电动势E和内阻r 解析 1 根据闭合电路欧姆定律 答案 1 Rx U2 U1 R1 U1 2 2V0 5 15 12分 水平面内固定一U形光滑金属导轨 轨道宽L 1m 导轨的左端接有R 0 4 的电阻 导轨上放一阻值为R0 0 1 的导体棒ab 其余电阻不计 导体棒ab用水平线通过定滑轮吊着质量M 0 2kg的重物 空间有竖直向上的匀强磁场 如图14所示 已知t 0时 B0 1T l 1m 此时重物在地面上且连线刚好被拉直 若磁场以 0 1T s增加 请问 经过一段时间重物是否能被拉动 若不能 请说明理由 若能 请求出经过多长时间重物才被拉动 以下为某同学的解答 因为穿过回路的磁通量发生变化 产生感应电流 ab受到向左的安培力作用 当安培力大于或等于被吊物体的重力时 重物才能被拉动 回路产生的感应电动势为 ab受到向左的安培力为 代入相关数据后 发现安培力为恒力且F安 Mg 因此该同学得出的结论是 无论经过多长时间 重物都不能被拉动 请问 该同学的结论是否正确 若正确 求出有关数据 证明上述结论 若不正确 请指出错误所在并求出正确结果 解析 该同学的结论不正确 因为磁场以增加 所产生的感应电动势和感应电流恒定 但导体棒ab受到的安培力随磁感应强度的增大而增大 该同学在计算安培力时 忽视了B的变化 将t 0时B的瞬时值代入公式导致错误结论 正确解答 由法拉第电磁感应定律可求出回路感应电动势 由闭合电路欧姆定律可求出回路中电流 在t时刻磁感应强度为 此时安培力为 F安 B IL 重物被拉动的临界条件为 F安 Mg 由 式并代入数据得 t 90s所以经过t 90s重物能被拉动 答案 不正确 见解析 16 14分 如图15所示 图甲是由电动势为E内阻不计的电源 定值电阻R0和电阻箱R组成的一个闭合电路 1 若电源的额定电流为I0 则定值电阻R0的阻值满足什么条件 2 真空中有一固定于A点 带电荷量为Q Q 0 的点电荷 另有一电子枪 如图乙所示 可用同一加速电压加速静止粒子 现有两种带负电的粒子p1 p2 经该枪加速后从O点进入Q场区域 枪口射出方向垂直AO连线 AO r0 试证明 若加速电压U满足一定的条件 粒子p1 p2进入Q场区域后都能做匀速圆周运动 不考虑粒子的重力 3 设 2 中的加速电压U是由a b输出 c d输入的 要保证粒子p1 p2进入Q场区域后做匀速圆周运动 电阻箱R的阻值是多大 解析 1 当R 0时 电路中电流最大 则E R0 I0 定值电阻R0的阻值满足的条件为R0 E I0 2 设带电荷量为 q的粒子经过电压U加速后的速度为v0 根据动能定理有 粒子进入Q场区域做半径为r0的匀速圆周运动 所需的向心力由库仑力提供 则 联立 式可得U kQ 2r0 由此可见 加速电压U与带负电的粒子所带的电荷量没有关系 所以只要是满足上式关系 任何负电荷都能绕Q做半径r0的匀速圆周运动 3 电子枪的加速电压U由cd端输入 ab端输出 则Uab U 根据串联电路特点有 联立 式可得 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全