2020版高考物理人教版山东一轮复习单元质检：十电磁感应 Word版含解析.docx

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1、单元质检十电磁感应(时间:45分钟满分:100分)单元质检第20页一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求。全部选对的得8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)1.(2018辽宁大连质检)A、B是两个完全相同的电热器,A通以图甲所示的方波交变电流,B通以图乙所示的正弦式交变电流,则两电热器的电功率PAPB等于()A.54B.32C.21D.21答案A解析根据电流有效值的定义可知I02RT2+I022RT2=IA2RT,解得有效值IA=58I0,而IB=I02,根据功率的计算公式P=I2R可得PAPB=I

2、A2IB2=54,故A正确。2.(2018湖北黄冈模拟)如图所示,一理想变压器的原线圈接在电压有效值为220 V的正弦式交流电源上,两副线圈匝数分别为n2=16,n3=144,通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36 V18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变),当开关接1时,灯泡正常发光,则下列说法中不正确的是()A.原线圈的匝数为880B.当开关接2时,灯泡两端电压的有效值为202 VC.当开关接2时,灯泡消耗的功率约为18 WD.当开关接2时,灯泡消耗的功率约为11 W答案C解析由n1n3=U1UL得n1=880,所以选项A正确;当开关接2时,有n1n2+n3=U1U,解得U

3、=40V,设交流电的周期为T,由U2RT2=U2RT,可得灯泡两端电压的有效值为U=202V,灯泡电阻为R=UL2PL=72,灯泡消耗的实际功率为P=U2R=1009W11W,即选项C错误,B、D正确。3.(2018安徽亳州期末)如图所示,用两根相同的导线绕成匝数分别为n1和n2的圆形闭合线圈A和B,两线圈平面与匀强磁场垂直。当磁感应强度随时间均匀变化时,两线圈中的感应电流之比IAIB为()A.n12n22B.n22n12C.n1n2D.n2n1答案D解析由法拉第电磁感应定律得:E=nt=nBtR2,可知感应电动势与半径的平方成正比。而根据电阻定律:线圈的电阻为r=LS=n2RS,线圈中感应电

4、流I=Er,由上综合得到,感应电流与线圈半径成正比,即IAIB=RARB,因相同导线绕成匝数分别为n1和n2的圆形线圈,因此半径与匝数成反比,故IAIB=n2n1,选D。4.(2018北京丰台模拟)随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机,大到电脑、电动汽车,都已经实现了无线充电从理论研发到实际应用的转化。如图所示为某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图。关于无线充电,下列说法正确的是()A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D.只要有

5、无线充电底座,所有手机都可以进行无线充电答案C解析无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应,故A错误;当给充电设备通以恒定直流电时,充电设备不会产生交变磁场,即不能正常充电,故B错误;接收线圈中交变电流的频率应与发射线圈中交变电流的频率相同,故C正确;被充电手机内部,应该有一类似金属线圈的部件与手机电池相连,当有交变磁场时,则产生感应电动势,那么普通手机由于没有金属线圈,所以不能够利用无线充电设备进行充电,故D错误。5.(2018云南玉溪一中检测)如图所示,三个相同的金属圆环内存在着不同的有界匀强磁场,虚线表示环的某条直径,已知所有磁场的磁感应强度随时间变化关系都满足B=kt,磁场方向如

6、图所示。测得A环内感应电流强度为I,则B环和C环内感应电流强度分别为()A.IB=I,IC=0B.IB=I,IC=2IC.IB=2I,IC=2ID.IB=2I,IC=0答案D解析C环中穿过圆环的磁感线完全抵消,磁通量为零,保持不变,所以没有感应电流产生,则IC=0。根据法拉第电磁感应定律得E=nt=nBtS=nkS=kS,S是有效面积,n=1,可得ES,所以A、B中感应电动势之比EAEB=12,根据欧姆定律得,IB=2IA=2I。选项D正确。6.(2018全国卷,19)如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一

7、小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态,下列说法正确的是()A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动答案AD解析如图甲所示,闭合开关瞬间右边线圈产生电流,左边线圈磁通量增强。由楞次定律可知,增反减同,左边线圈感应磁场方向向左。根据右手螺旋定则可得铁芯中电流方向为从南到北。由此可得铁芯上方磁场为垂直纸面向里,则磁针N极朝垂直纸面向里的方向转动,故A项正确。甲

8、开关闭合并保持一段时间后电路稳定,线圈中无磁通量变化,则铁芯中无电流,小磁针恢复南北指向,故B、C项错误;如图乙所示,开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,左边线圈磁通量减小,由增反减同得其感应磁场方向向右。由右手螺旋定则可得铁芯中电流由北到南,铁芯上方磁场为垂直纸面向外,则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,故D项正确。乙7.(2018广东东莞联考)如图所示,电源输入电压不变,要使电路中电流表示数变大,可采用的方法有()A.将R上的滑片向上移动B.将R上的滑片向下移动C.将开关S掷向1D.将开关S掷向2答案AD解析输入的电压和匝数比不变,输出的电压也不变,当滑片向上移动时,副线圈所在电路的

9、电阻变小,所以电流要增加,电流表示数增大,故选项A正确;当滑片向下移动时,副线圈所在电路的电阻变大,所以电流要变小,故选项B错误;将开关S掷向1,原线圈的匝数变大,由电压与匝数成正比可得,副线圈的输出电压要减小,副线圈所在电路的电阻不变,所以电流要减小,故选项C错误;将开关S掷向2时,原线圈的匝数减小,副线圈的输出电压要变大,副线圈所在电路的电阻不变,所以电流要增大,故选项D正确。8.(2018东北三校联考)如图所示,M、N为同一水平面内的两条平行长直导轨,左端串联电阻R,金属杆ab垂直导轨放置,金属杆和导轨的电阻不计,杆与导轨间接触良好且无摩擦,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中。现对金属杆a

10、b施加一个与其垂直的水平方向的恒力F,使金属杆从静止开始运动。在运动过程中,金属杆的速度大小为v,R上消耗的总能量为E,则下列关于v、E随时间变化的图象可能正确的是()答案AD解析对金属杆ab施加一个与其垂直的水平方向的恒力F,使金属杆从静止开始运动。由于金属杆切割磁感线产生感应电动势和感应电流,受到随速度的增大而增大的安培力作用,所以金属杆做加速度逐渐减小的加速运动,当安培力增大到等于水平方向的恒力F时,金属杆做匀速直线运动,v-t图象A正确,B错误;由功能关系知,开始水平方向的恒力F做的功一部分使金属杆动能增大,另一部分转化为电能,被电阻R消耗掉;当金属杆匀速运动后,水平方向的恒力F所做的

11、功等于R上消耗的总能量E,因此E-t图象可能正确的是选项D。二、非选择题(本题共3小题,共36分)9.(10分)如图所示器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向。(1)在给出的实物中,用实线作为导线将实验仪器连成实验电路。(2)将线圈L1插入线圈L2中,闭合开关。能使感应电流与原电流的绕行方向相同的实验操作是()A.插入软铁棒B.拔出线圈L1C.使变阻器阻值变大D.断开开关答案(1)电路图如图所示。(2)BCD解析本题是研究电磁感应现象的实验装置,近年来已多次考查该知识内容,也是很基础的内容,总的来说学生都能掌握该知识。本题中的实验器材其实分成两部分,其中一部分是检测回路,另一部分是工作

12、回路。对照实物图,可知由L2与检流计构成检测回路,而工作回路是由L1、滑动变阻器、开关和电池构成,这样就不难将实验仪器用导线连成实验电路了。在将线圈L1插入L2、闭合开关后,L1的磁场穿过线圈L2,设L1产生的磁场方向向下,因此当拔出线圈L1时,穿过L2的磁通量在减少,在L2中将感应出一个感应电流,该感应电流产生的磁场将补偿L1磁场的减少,因此感应电流的方向与L1中原来的电流方向相同。同理,当增大变阻器的阻值或断开开关,其作用均为减少L1的磁场,与选项B的作用相同。若设L1产生的磁场方向向上,可作同样的分析,结论相同。10.(12分)(2018河南模拟)某光敏电阻阻值随光强变化的关系如下表所示

13、:“光强(E)”表示光强弱程度的物理量,单位为坎德拉(cd)光强E/cd123456光敏电阻R/36181297.26小明为此设计了一个路灯自动控制电路如图1所示,光敏电阻R、电阻箱R1和继电器组成了一个简单光控电路,继电器线圈的电阻为r=200 ,当线圈中的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸合。为继电器线圏供电的电池的电动势E=8 V,内阻可以不计,图中的“电源”接入照明电压。(1)为了达到日出灯熄,日落灯亮的效果,应该把路灯接端(选填“AB”或“CD”)。(2)如果要使外界光强达到3 cd时路灯自动熄灭,电阻箱R1接入电路的电阻值应为。(3)电路连接好后,小明用手挡住光敏电阻,发

14、现电路不工作。为排查电路故障,他用多用电表测量各接点间的电压,则应将图2所示的选择开关旋至(选填“A”“B”“C”或“D”)处,小明测得光敏电阻R两端的电压为0,电阻箱R1两端的电压为8 V,由此可知,该电路的故障为。(4)小明排除故障后,电路能顺利工作了。只是发现路灯亮的有点早,为此,他应该将电阻箱R1的阻值适当调(选填“大”或“小”)点。答案(1)AB(2)188(3)C(4)电阻箱R1断路(5)小解析(1)当光线变暗,光强变小时,光敏电阻阻值变大,控制电路的电流会减小,电磁继电器对衔铁的吸引力变小,在弹簧的拉力作用下,衔铁将向上运动,与上面触点接触,要让路灯工作,应该将路灯接在AB端;(

15、2)当线圈中的电流大于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸合。由闭合电路欧姆定律得:R1=EI-r-R,由表格可知,当光强达到3cd时光敏电阻R的阻值为12,将E=8V,I=20mA,r=200代入得,R1=188;(3)由于控制电路用的是8V的直流电源,所以多用电表选用10V直流电压挡,即将选择开关旋至C;电阻箱R1两端的电压为电源的电压8V,说明其接线或内部某处断路;(4)为了使路灯稍晚点才亮,即光敏电阻阻值变得大点,而继电器的工作电流还是20mA不变,所以应将电阻箱接入电路的阻值调小点。11.(14分)(2018青岛模拟)如图所示,两平行光滑金属导轨由两部分组成,左面部分水平,右面部分为半

16、径r=0.5 m的竖直半圆,两导轨间距离d=0.3 m,导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小B=1 T的匀强磁场中,两导轨电阻不计。有两根长度均为d的金属棒ab、cd,均垂直导轨置于水平导轨上,金属棒ab、cd的质量分别为m1=0.2 kg、m2=0.1 kg,电阻分别为R1=0.1 、R2=0.2 。现让ab棒以v0=10 m/s的初速度开始水平向右运动,cd棒进入圆轨道后,恰好能通过轨道最高点PP,cd棒进入圆轨道前两棒未相碰,重力加速度g取10 m/s2,求:(1)ab棒开始向右运动时cd棒的加速度a0;(2)cd棒刚进入半圆轨道时ab棒的速度大小v1;(3)cd棒进入半圆轨道前ab棒克服安培力做的功W。答案(1)30 m/s2(2)7.5 m/s(3)4.375 J解析(1)ab棒开始向右运动时,设回路中电流为I,有E=Bdv0I=ER1+R2BId=m2a0解得:a0=30m/s2(2)设cd棒刚进入圆形轨道时的速度为v2,有m1v0=m1v1+m2v212m2v22=m2g2r+12m2vP2m2g=m2vP2r解得:v1=7.5m/s(3)W=12m1v02-12m1v12解得:W=4.375J