（浙江選考）2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 電路與電磁感應(yīng)專題綜合訓(xùn)練

（浙江選考）2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 電路與電磁感應(yīng)專題綜合訓(xùn)練1.如圖所示,開關(guān)S閉合,電流表、電壓表均為理想電表,若電阻R1斷路,則下列說法中正確的是()A.電流表示數(shù)變小B.電壓表示數(shù)變小C.電源內(nèi)電路消耗的功率變大D.R3消耗的功率變大2.如圖所示為一種常見的身高體重測量儀。測量儀頂部向下發(fā)射波速為v的超聲波,超聲波經(jīng)反射后返回,被測量儀接收,測量儀記錄發(fā)射和接收的時(shí)間間隔。質(zhì)量為M0的測重臺置于壓力傳感器上,傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比。當(dāng)測重臺沒有站人時(shí),測量儀記錄的時(shí)間間隔為t0,輸出電壓為U0,某同學(xué)站上測重臺,測量儀記錄的時(shí)間間隔為t,輸出電壓為U。該同學(xué)的身高和質(zhì)量分別為()A.v(t0-t),UB.UC.v(t0-t),(U-U0)D.(U-U0)3.如圖所示,平行板電容器充電后與電源斷開,正極板接地,兩極板間有一個(gè)帶負(fù)電的試探電荷固定在P點(diǎn)。靜電計(jì)的金屬球與電容器的負(fù)極板連接,外殼接地。以E表示兩板間的電場強(qiáng)度,表示P點(diǎn)的電勢,Ep表示該試探電荷在P點(diǎn)的電勢能,表示靜電計(jì)指針的偏角。若保持負(fù)極板不動(dòng),將正極板緩慢向右平移一小段距離(靜電計(jì)帶電量可忽略不計(jì)),各物理量變化情況描述正確的是()A.E增大,降低,Ep減小,增大B.E不變,降低,Ep增大,減小C.E不變,升高,Ep減小,減小D.E減小,升高,Ep減小,減小4.如圖所示,A為電解槽,M為電動(dòng)機(jī),N為電爐子,恒定電壓U=12 V,電解槽內(nèi)阻rA=2 ,當(dāng)S1閉合,S2、S3斷開時(shí),電流表A示數(shù)為6 A;當(dāng)S2閉合,S1、S3斷開時(shí),A示數(shù)為5 A,且電動(dòng)機(jī)輸出功率為35 W;當(dāng)S3閉合,S1、S2斷開時(shí),A示數(shù)為4 A。求:(1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率各多大?(2)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻是多少?(3)在電解槽工作時(shí),電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為多少?5.汽車電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)車燈會瞬時(shí)變暗,如圖所示,在打開車燈的情況下,電動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)電流表讀數(shù)為10 A,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流表讀數(shù)為58 A,若電源電動(dòng)勢為12.5 V,內(nèi)阻為0.05 。電流表內(nèi)阻不計(jì),則因電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),車燈的電功率降低了多少?6.如圖所示,在傾角為30°的斜面上固定一光滑金屬導(dǎo)軌CDEFG,OHCDFG,DEF=60°,CD=DE=EF=FG=L,一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒AB在電機(jī)的牽引下,以恒定的速度v0沿OH方向從斜面底部開始運(yùn)動(dòng),滑上導(dǎo)軌并到達(dá)斜面頂端,ABOH,金屬導(dǎo)軌的CD、FG段電阻不計(jì),DEF段與AB棒材料、橫截面積均相同,單位長度電阻為r,O是AB棒的中點(diǎn),整個(gè)斜面處在垂直斜面向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。求:(1)導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上滑行時(shí)電路中電流的大小;(2)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到DF位置時(shí)AB兩端的電壓;(3)將導(dǎo)體棒從底端拉到頂端電機(jī)對外做的功。7.如圖,質(zhì)量為M的足夠長金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計(jì),質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上,始終與導(dǎo)軌接觸良好,PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為,棒左側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長為L,開始時(shí)PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R,右側(cè)導(dǎo)軌單位長度的電阻為R0。以ef為界,其左側(cè)勻強(qiáng)磁場方向豎直向上,右側(cè)勻強(qiáng)磁場水平向左,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。在t=0時(shí),一水平向左的拉力F垂直作用于導(dǎo)軌的bc邊上,使導(dǎo)軌由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a。(1)求回路中感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式;(2)經(jīng)過多少時(shí)間拉力F達(dá)到最大值,拉力F的最大值為多少?(3)某一過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q,導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W,求導(dǎo)軌動(dòng)能的增加量。8.如圖甲所示,兩根完全相同的光滑平行導(dǎo)軌固定,每根導(dǎo)軌均由兩段與水平成=30°的長直導(dǎo)軌和一段圓弧導(dǎo)軌平滑連接而成,導(dǎo)軌兩端均連接電阻,阻值R1=R2=2 ,導(dǎo)軌間距L=0.6 m。在右側(cè)導(dǎo)軌所在斜面的矩形區(qū)域M1M2P1P2內(nèi)分布有垂直斜面向上的磁場,磁場上下邊界M1P1、M2P2的距離d=0.2 m,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時(shí)刻,在右側(cè)導(dǎo)軌斜面上與M1P1距離s=0.1 m處,有一根阻值r=2 的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌由靜止釋放,恰好獨(dú)立勻速通過整個(gè)磁場區(qū)域,重力加速度g取10 m/s2,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。求:(1)ab在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度大小v;(2)在t1=0.1 s時(shí)刻和t2=0.25 s時(shí)刻電阻R1的電功率之比;(3)電阻R2產(chǎn)生的總熱量Q總。9.如圖所示,兩根間距為L的金屬導(dǎo)軌MN和PQ,電阻不計(jì),左端彎曲部分光滑,水平部分導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,水平導(dǎo)軌左端有寬度為d、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場,右端有另一勻強(qiáng)磁場,其寬度也為d,但方向豎直向下,兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0,相隔的距離也為d。有兩根質(zhì)量為m的金屬棒a和b與導(dǎo)軌垂直放置,金屬棒a電阻為R,金屬棒b電阻為r,b棒置于磁場中點(diǎn)C、D處。已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力?，F(xiàn)將a棒從彎曲導(dǎo)軌上某一高處由靜止釋放并沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。(1)當(dāng)a棒在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),若要使b棒在導(dǎo)軌上保持靜止,則a棒剛釋放時(shí)的高度應(yīng)小于某一值h0,求h0的大小;(2)若將a棒從彎曲導(dǎo)軌上高度為h(h<h0)處由靜止釋放,a棒恰好能運(yùn)動(dòng)到磁場的左邊界處停止,求此過程中金屬棒b上產(chǎn)生的電熱Qb;(3)若將a棒仍從彎曲導(dǎo)軌上高度為h(h<h0)處由靜止釋放,為使a棒通過磁場時(shí)恰好無感應(yīng)電流,可讓磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間而變化,將a棒剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻記為t=0,此時(shí)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,試求出在a棒通過磁場的這段時(shí)間里,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系式。10.如圖所示,頂角=45°的金屬導(dǎo)軌MON固定在水平面內(nèi),導(dǎo)軌處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。一根與ON垂直的導(dǎo)體棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿導(dǎo)軌MON向左滑動(dòng),導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為r。導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)的a和b,導(dǎo)體棒在滑動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸。t=0時(shí),導(dǎo)體棒位于頂角O處,求:(1)t時(shí)刻流過導(dǎo)體棒的電流I的大小和方向。(2)導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)水平外力F的表達(dá)式。(3)導(dǎo)體棒在0t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q。專題綜合訓(xùn)練(四)1.D解析 電路結(jié)構(gòu)為R2和R3串聯(lián)之后再和R1并聯(lián),電壓表測量R2兩端電壓,電流表測量R2和R3的電流,若R1斷路,則外電路電阻增大,總電流減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+Ir可得路端電壓U增大,即R2和R3所在支路兩端的電壓增大,而R2和R3的電阻不變,所以通過R2和R3的電流增大,即電流表示數(shù)增大,R2兩端電壓UR2=IR2R2,故R2兩端電壓增大,即電壓表示數(shù)增大,A、B錯(cuò)誤;總電流減小,則內(nèi)電路消耗的功率P=I2r減小,C錯(cuò)誤;由于R3恒定,通過R3的電流增大,所以R3消耗的電功率增大,D正確。2.D解析 當(dāng)測重臺沒有站人時(shí),2x=vt0;站人時(shí),2(x-h)=vt,解得h=v(t0-t);無人站立時(shí),U0=kM0g;有人時(shí),U=k(M0g+mg),解得:m=(U-U0),故D正確。3.C解析 將正極板適當(dāng)向右水平移動(dòng),兩板間的距離減小,根據(jù)電容的決定式C=可知,電容C增大,因平行板電容器充電后與電源斷開,則電容器的電荷量Q不變,由C=得,板間電壓U減小,因此夾角減小,再依據(jù)板間電場強(qiáng)度E=,可見E不變;P點(diǎn)到正極板距離減小,且正極接地,由公式U=Ed得,P點(diǎn)的電勢增加,負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢能減小,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。4.答案 (1)2 72 W(2)1 (3)16 W解析 (1)當(dāng)S1閉合,S2、S3斷開時(shí),只有電爐子接入電路,因電爐子為純電阻,由歐姆定律可知電爐子的電阻r=2 其發(fā)熱功率PR=UI1=12×6 W=72 W。(2)當(dāng)S2閉合,S1、S3斷開時(shí),電動(dòng)機(jī)為非純電阻,由能量守恒定律得:UI2=·rM+P輸出代入數(shù)據(jù)解得:rM=1 (3)當(dāng)S3閉合,S1、S2斷開時(shí),電解槽工作,由能量守恒定律得:P化=UI3-·rA代入數(shù)據(jù)解得:P化=16 W。5.答案 43.2 W解析 電動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)時(shí),燈泡的電壓為電源路端電壓,設(shè)為UL,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后燈泡電壓仍為路端電壓,設(shè)為UL'由閉合電路歐姆定律得I=解得:R=1.2 燈泡消耗功率為PL=EI-I2r=120 W電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,路端電壓UL'=E-I'r=9.6 V燈泡消耗電功率為PL'=76.8 W所以燈泡功率降低了P=(120-76.8) W=43.2 W6.答案 (1)(2)BLv0(3)mgL+解析 (1)導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上勻速滑行時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv0回路總電阻為R總=3Lr則感應(yīng)電流為:I=聯(lián)立解得:I=AB棒滑到DF處時(shí),AB兩端的電壓UBA=UDA+UFD+UBF又有:UDA+UBF=BLv0可得:UDF=BLv0則有:UBA=UDA+UFD+UBF=BLv0(3)導(dǎo)體棒從底端拉到頂端電機(jī)做的功:W=Ep+Q1+Q2增加的重力勢能Ep=mg(2L+Lcos 30°)sin 30°=mgLAB棒在DEF軌道上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量Q1=W安,此過程中,電流I不變,故Q1=W安=L=電流不變,電阻不變,所以AB棒在CDEF導(dǎo)軌上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量Q2=I2R總t=2·3Lr·所以:W=mgL+7.答案 (1)E=BLat,I=(2)t=Fm=Ma+mg+(1+)B2L2(3)Ma解析 (1)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv導(dǎo)軌做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),故導(dǎo)軌速度v=at則回路中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的表達(dá)式E=BLat又x=at2回路中總電阻R總=R+2R0at2=R+aR0t2回路中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式I=(2)導(dǎo)軌受到外力F,安培力FA,摩擦力Ff;FA=BIL=Ff=(mg+FA)=mg+由牛頓第二定律F-FA-Ff=Ma解得F=Ma+mg+(+1)由數(shù)學(xué)知識得,當(dāng)=aR0t,即t=時(shí)外力F取最大值所以Fm=Ma+mg+(3)設(shè)此過程中導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離為s,由動(dòng)能定理,W合=Ek,W合=Ma·s摩擦力做功W=mgs+WA=mgs+Q所以s=導(dǎo)軌動(dòng)能的增加量Ek=Ma·8.答案 (1)1 m/s(2)41(3)0.01 J解析 (1)由mgs·sin =mv2得v=1 m/s(2)金屬棒從釋放到運(yùn)動(dòng)至M1P1所用的時(shí)間t=0.2 s在t1=0.1 s時(shí),金屬棒還沒進(jìn)入磁場,有E1=Ld=0.6 V此時(shí),R2與金屬棒并聯(lián)后再與R1串聯(lián)R總=3 U1=R1=0.4 V由圖乙可知,t=0.2 s后磁場保持不變,ab經(jīng)過磁場的時(shí)間t'=0.2 s故在t2=0.25 s時(shí)ab還在磁場中運(yùn)動(dòng),電動(dòng)勢E2=BLv=0.6 V此時(shí)R1與R2并聯(lián),R總=3 ,得R1兩端電壓U1'=0.2 V電功率P=,故在t1=0.1 s和t2=0.25 s時(shí)刻電阻R1的電功率的比值P1P2=41(3)設(shè)金屬棒ab的質(zhì)量為m,ab在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),通過ab的電流I=金屬棒ab受到的安培力FA=BIL又mgsin =BIL解得m=0.024 kg在00.2 s內(nèi),R2兩端的電壓U2=0.2 V,產(chǎn)生的熱量Q1=t=0.004 J金屬棒ab最終將在M2P2下方的軌道區(qū)域內(nèi)往返運(yùn)動(dòng),到M2P2處的速度為零,由功能關(guān)系可得在t=0.2 s后,整個(gè)電路最終產(chǎn)生的熱量Q=mgdsin +mv2=0.036 J由電路關(guān)系可得R2產(chǎn)生的熱量Q2=Q=0.006 J故R2產(chǎn)生的總熱量Q總=Q1+Q2=0.01 J9.答案 (1)(2)(mgh-mg2d)(3)B0-t-gt2解析 (1)因?yàn)閍棒進(jìn)入磁場后做減速運(yùn)動(dòng),所以只要?jiǎng)傔M(jìn)入時(shí)b棒不動(dòng),b就可以靜止不動(dòng)。對a棒:由機(jī)械能守恒得:mgh0=根據(jù)閉合電路歐姆定律有:I=感應(yīng)電動(dòng)勢:E=B0Lv0對b棒:B0IL=mg聯(lián)立解得:h0=(2)由全過程能量守恒與轉(zhuǎn)化規(guī)律:mgh=mg2d+Q總熱量為:Q=(mgh-mg2d)解得金屬棒b上產(chǎn)生的電熱:Qb=(3)a棒通過磁場時(shí)恰好無感應(yīng)電流,說明感應(yīng)電動(dòng)勢為零,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:E=在t0的前提下,=0即保持不變對a棒,由機(jī)械能守恒知:mgh=mv2a棒進(jìn)入磁場后,由牛頓第二定律得a=g經(jīng)過時(shí)間t,a棒進(jìn)入磁場的距離x=vt-at2磁通量=B0L(d-x)-BdL又最初磁通量為0=B0dL-B0dL=B0dL=故B=B0-t-gt210.答案 (1),方向ba(2)F=(3)Q=解析 (1)0到t時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒的位移x=tt時(shí)刻,導(dǎo)體棒的長度l=x導(dǎo)體棒的電動(dòng)勢E=Blv0回路總電阻R=(2x+x)r電流I=電流方向?yàn)閎a(2)F=BlI,I=,故F=(3)t時(shí)刻導(dǎo)體的電功率P=I2R=又Pt,故Q=t=