高考物理 專(zhuān)題強(qiáng)化訓(xùn)練4

專(zhuān)題強(qiáng)化訓(xùn)練(四)一、單項(xiàng)選擇題1．如圖4－1所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20∶1，兩個(gè)標(biāo)有“12V，6W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端．當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí)，原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想的)的示數(shù)分別是 ()．圖4－1A．120V,0.10A B．240V,0.025AC．120V,0.05A D．240V,0.05A解析副線圈電壓U2＝12V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U1＝240V，副線圈中電流I2＝2×eq\f(P,U)＝1A，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝0.05A.答案D2．如圖4－2甲所示的理想變壓器的原線圈輸入圖4－2乙所示的交變電壓，副線圈接有一電流表(內(nèi)阻不計(jì))和負(fù)載電阻R，已知電流表的示數(shù)為0.10A，電阻R＝30Ω.由此可知該變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為 ()．圖4－2A．50∶3 B．50eq\r(2)∶3C．500∶1 D．500eq\r(2)∶1解析根據(jù)題意可得副線圈端電壓U2＝0.1×30V＝3V，原線圈端電壓U1＝50V，因eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，代入數(shù)據(jù)可得：eq\f(n1,n2)＝eq\f(50,3)，A正確．答案A3．電阻R和電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)接到電路中，如圖4－3所示，已知電阻R跟電動(dòng)機(jī)線圈的電阻值相等，電鍵接通后，電動(dòng)機(jī)正常工作，設(shè)電阻R和電動(dòng)機(jī)M兩端的電壓分別為U1和U2，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，電流通過(guò)電阻R做功為W1，產(chǎn)生熱量為Q1，電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)做功為W2，產(chǎn)生熱量為Q2，則有()．圖4－3A．U1<U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2C．W1＝W2，Q1>Q2 D．W1<W2，Q1<Q2解析電動(dòng)機(jī)是非純電阻電器，其兩端電壓U2>IR＝U1，B錯(cuò)；電流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此W1<W2，C錯(cuò)；電流產(chǎn)生的熱量由Q＝I2Rt可判斷Q1＝Q2，A對(duì)，D錯(cuò)．答案A4．矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(如圖4－4甲所示)，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖4－4乙所示，則 ()．圖4－4A．從0到t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向?yàn)閍dcbaB．從0到t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來(lái)越小C．從t1到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來(lái)越大D．從t1到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框bc邊受到安培力大小保持不變解析從0到t1時(shí)間內(nèi)，垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度減?。磐繙p?。鶕?jù)楞次定律可判斷，產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎蔄項(xiàng)正確；由公式E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)，I＝eq\f(E,R)，由于磁場(chǎng)均勻減小，eq\f(ΔB,Δt)為一恒定值．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變，故B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化．由公式F＝BILbc知bc邊受到的安培力是變化的，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案A5．如圖4－5所示，有一個(gè)等腰直角三角形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，其直角邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框abcd從圖示位置開(kāi)始沿x軸正方向以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流為正，則下圖中表示線框中電流i隨bc邊的位置坐標(biāo)x變化的圖象正確的是 ()．圖4－5解析解決本題可以用排除法．位移處于2L～3答案C二、多項(xiàng)選擇題6．如圖4－6所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1.電池和交變電源的電動(dòng)勢(shì)都為6V，內(nèi)阻均不計(jì)．下列說(shuō)法正確的是 ()．圖4－6A．S與a接通的瞬間，R中無(wú)感應(yīng)電流B．S與a接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為0C．S與b接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為3VD．S與b接通穩(wěn)定后，原、副線圈中電流的頻率之比為2∶1解析S與a接通的瞬間，副線圈有瞬間的感應(yīng)電流，A錯(cuò)誤；S與a接通穩(wěn)定后，理想變壓器的原線圈電流穩(wěn)定不變，副線圈電壓為零，B正確；S與b接通的穩(wěn)定后，根據(jù)U1∶U2＝n1∶n2可得R兩端的電壓為3V，C正確；原、副線圈的頻率相同，D錯(cuò)誤．答案BC7．直流電路如圖4－7所示，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電源的()．圖4－7A．總功率一定減小 B．效率一定增大C．內(nèi)部損耗功率一定減小 D．輸出功率一定先增大后減小解析滑片P向右移動(dòng)時(shí)，外電路電阻R外增大，由閉合電路歐姆定律知總電流I減小，由P總＝EI可得P總減小，故選項(xiàng)A正確．根據(jù)η＝eq\f(R外,R外＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R外))可知選項(xiàng)B正確．由P損＝I2r可知，選項(xiàng)C正確．由P輸出－R外圖象，因不知道R外的初始值與r的關(guān)系，所以無(wú)法判斷P輸出的變化情況，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案ABC8．年9月28日，中國(guó)第二條特高壓交流電項(xiàng)目獲批，投資規(guī)模、線路長(zhǎng)度和輸電容量都比之前項(xiàng)目大一倍以上．如圖4－8所示是遠(yuǎn)距離輸電示意圖，電站的輸出電壓U1＝250V，輸出功率P1＝100kW，輸電線電阻R＝8Ω.現(xiàn)進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是 ()．圖4－8A．若電站的輸出功率突然增大，則降壓變壓器的輸出電壓減小B．若電站的輸出功率突然增大，則升壓變壓器的輸出電壓增大C．輸電線損耗比例為5%時(shí)，所用升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,16)D．用10000V高壓輸電，輸電線損耗功率為8000W解析由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知U1不變時(shí)，U2也不變，故B錯(cuò)；由U3＝U2－eq\f(P1,U2)R，知電站的輸出功率突然增大，U3減小，又eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，故U4也減小，A正確；I1＝eq\f(P1,U1)＝400A，I2＝eq\r(\f(ΔP,R))＝25A.eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(25,400)＝eq\f(1,16)，所以C正確；用10000V高壓輸電，即U2′＝10000V，I2′＝eq\f(P1,U2′)＝10A，ΔP′＝I2′2R＝8×102W，所以D錯(cuò)誤．答案AC9．在倫敦奧運(yùn)會(huì)上，100m賽跑跑道兩側(cè)設(shè)有跟蹤儀，其原理如圖4－9甲所示，水平面上兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L(zhǎng)＝0.5m，一端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為R＝0.5Ω的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m＝0.5kg的金屬桿，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)；勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下．用與導(dǎo)軌平行的拉力F作用在金屬桿上，使桿運(yùn)動(dòng)．當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的速度v也會(huì)變化，從而使跟蹤儀始終與運(yùn)動(dòng)員保持一致．已知v和F的關(guān)系如圖4－9乙所示．(取重力加速度g＝10m/s2)則 ()．圖4－9A．金屬桿受到的拉力與速度成正比B．該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為1TC．圖線在橫軸的截距表示金屬桿與導(dǎo)軌間的阻力大小D．導(dǎo)軌與金屬桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.4解析由圖象可知拉力與速度是一次函數(shù)，但不成正比，故A錯(cuò)；圖線在橫軸的截距是速度為零時(shí)的F，此時(shí)金屬桿將要運(yùn)動(dòng)，此時(shí)阻力——最大靜摩擦力等于F，也等于運(yùn)動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)摩擦力，C對(duì)；由F－BIL－μmg＝0及I＝eq\f(BLv,R)可得：F－eq\f(B2L2v,R)－μmg＝0，從圖象上分別讀出兩組F、v數(shù)據(jù)代入上式即可求得B＝1T，μ＝0.4，所以選項(xiàng)B、D對(duì)．答案BCD三、非選擇題10．(·江蘇卷，13)如圖4－10所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形閉合線圈abcd，線圈平面與磁場(chǎng)垂直．已知線圈的匝數(shù)N＝100，邊長(zhǎng)ab＝1.0m、bc＝0.5m，電阻r＝2Ω.磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～1s內(nèi)從零均勻變化到0.2T．在1～5s內(nèi)從0.2T均勻變化到－0.2T，取垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向．求：圖4－10(1)0.5s時(shí)線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E和感應(yīng)電流的方向；(2)在1～5s內(nèi)通過(guò)線圈的電荷量q；(3)在0～5s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q.解析(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝Neq\f(ΔΦ1,Δt1)，磁通量的變化量ΔΦ1＝ΔB1S，解得E1＝Neq\f(ΔB1S,Δt1)，代入數(shù)據(jù)解得E1＝10V，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a(或逆時(shí)針)．(2)同理可得：感應(yīng)電流E2＝eq\f(NΔΦ,Δt2)＝Neq\f(ΔB2S,Δt2)I2＝eq\f(E2,r)，電量q＝I2Δt2解得q＝Neq\f(ΔB2S,r)，代入數(shù)據(jù)q＝10C．(3)0～1s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q1＝Ieq\o\al(2,1)rΔt1，且I1＝eq\f(E1,r)，1～5s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q2＝Ieq\o\al(2,2)rΔt2，由Q＝Q1＋Q2，代入數(shù)據(jù)得Q＝100J答案(1)10Vadcba(或逆時(shí)針)(2)10C(3)100J11．如圖4－11所示，質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab，垂直放在相距為l的平行光滑金屬導(dǎo)軌上．導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板．R和Rx分別表示定值電阻和滑動(dòng)變阻器的阻值，不計(jì)其他電阻．圖4－11(1)調(diào)節(jié)Rx＝R，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，求通過(guò)棒的電流I及棒的速率v.(2)改變Rx，待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、帶電量為＋q的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過(guò)，求此時(shí)的Rx.解析(1)對(duì)勻速下滑的導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖所示．導(dǎo)體棒所受安培力F安＝BIl ①導(dǎo)體棒勻速下滑，所以F安＝Mgsinθ ②聯(lián)立①②式，解得I＝eq\f(Mgsinθ,Bl) ③導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv ④由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋Rx)，且Rx＝R，所以I＝eq\f(E,2R) ⑤聯(lián)立③④⑤式，解得v＝eq\f(2MgRsinθ,B2l2) ⑥(2)由題意知，其等效電路圖如圖所示．由圖知，平行金屬板兩板間的電壓等于Rx兩端的電壓．設(shè)兩板間的電壓為U，由歐姆定律知U＝IRx ⑦要使帶電的微粒勻速通過(guò)，則mg＝qeq\f(U,d) ⑧ 因?yàn)閷?dǎo)體棒勻速下滑時(shí)的電流仍為I，所以聯(lián)立③⑦⑧式，解得Rx＝eq\f(mBld,Mqsinθ).答案(1)eq\f(Mgsinθ,Bl)eq\f(2MgRsinθ,B2l2)(2)eq\f(mBld,Mqsinθ)12．如圖4－12所示，電阻忽略不計(jì)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，其上端接一阻值為3Ω的定值電阻R.在水平虛線L1、L2間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B、磁場(chǎng)區(qū)域的高度d＝0.5m．導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma＝0.2kg，電阻Ra＝3Ω；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mB＝0.1kg，電阻Rb＝6Ω.它們分別從圖中M、N處同時(shí)由靜止開(kāi)始在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦向下滑動(dòng)，且都能勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，當(dāng)b剛穿出磁場(chǎng)時(shí)a正好進(jìn)入磁場(chǎng)．設(shè)重力加速度g＝10m/s2.求：(不計(jì)a、b之間的作用，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中a、b棒始終與金屬導(dǎo)軌接觸良好)圖4－12(1)在整個(gè)過(guò)程中a、b兩棒克服安培力分別做的功．(2)a進(jìn)入磁場(chǎng)的速度與b進(jìn)入磁場(chǎng)的速度之比．(3)分別求出M點(diǎn)和N點(diǎn)距虛線L1的高度．解析(1)因a、b在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)，其安培力等于各自的重力，由功的公式得Wa＝magd＝1JWb＝mbgd＝0.5J.(2)b在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度為vb，總電阻R1＝7.5Ωb中的電流Ib＝eq\f(BLvb,R1) ①eq\f(B2L2vb,R1)