階段復(fù)習(xí)(五)電磁感應(yīng)和交變電流知識網(wǎng)絡(luò)

規(guī)范訓(xùn)練規(guī)范答題答案(1)0.03m/s2，方向水平向右(2)15C(3)0.45J解析(1)甲棒在斜面導(dǎo)軌下滑的過程，由機械能守恒定律有mgh＝12m甲棒進入磁場切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1＝2Bcos60°·Lv0由閉合電路歐姆定律可知，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I1＝E對乙棒，由牛頓第二定律可得Bcos60°·I1·2L＝ma聯(lián)立可得，乙棒的加速度大小為a＝0.03m/s2方向水平向右。(2)兩棒穩(wěn)定時，電路中電流為0，則2Bcos60°·Lv1＝Bcos60°·2Lv2解得v1＝v2兩棒受到的安培力滿足F甲＝F乙安培力水平分力也大小相等，且方向相反，則兩棒組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，可得mv0＝mv1＋mv2對乙棒，根據(jù)動量定理Bcos60°·I·2Lt＝mv2其中q＝It聯(lián)立可得，通過乙棒的電荷量為q＝15C(3)從甲棒進入磁場到兩棒達到穩(wěn)定過程中，根據(jù)能量守恒定律12mv02＝12m解得Q總＝0.9J則乙棒上產(chǎn)生的焦耳熱為Q乙＝RR＋RQ總＝0.階段復(fù)習(xí)練(五)(分值：100分)一、單項選擇題：每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.(2025·山東煙臺市校考)電吉他的工作原理是在琴身上裝有線圈，線圈附近被磁化的琴弦振動時，會使線圈中的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，再經(jīng)信號放大器放大后傳到揚聲器。其簡化示意圖如圖所示。則當圖中琴弦向右靠近線圈時()A.穿過線圈的磁通量減小B.線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流C.琴弦受向右的安培力D.線圈有收縮趨勢答案D解析琴弦向右靠近線圈時，穿過線圈的磁通量增大，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由“來拒去留”可知琴弦受到向左的安培力，由“增縮減擴”可知線圈有收縮趨勢，故A、B、C錯誤，D正確。2.風(fēng)力發(fā)電將成為福建沿海實現(xiàn)“雙碳”目標的重要途徑之一。如圖甲，風(fēng)力發(fā)電裝置呈現(xiàn)風(fēng)車外形，風(fēng)吹向葉片驅(qū)動風(fēng)輪機轉(zhuǎn)動，風(fēng)輪機帶動內(nèi)部匝數(shù)為N的矩形銅質(zhì)線圈在水平勻強磁場中，以角速度ω繞垂直于磁場的水平轉(zhuǎn)軸OO'順時針勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電，發(fā)電模型簡化為圖乙。已知N匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em。則()A.當線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為ADCBAB.當線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時電流表的示數(shù)為零C.當線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時磁通量的變化率最大D.穿過線圈的最大磁通量為E答案C解析當線圈轉(zhuǎn)到題圖所示位置時，根據(jù)右手定則判斷知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為ABCDA，A錯誤；當線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時，感應(yīng)電流的瞬時值為零，但電流表測量的是有效值，示數(shù)不為零，B錯誤；當線圈轉(zhuǎn)到題圖所示位置時，線圈與中性面垂直，感應(yīng)電動勢最大，磁通量的變化率最大，C正確；由Em＝NBSω得，穿過線圈的最大磁通量為Φm＝BS＝EmNω，3.如圖甲所示為演示自感現(xiàn)象的實驗電路。實驗時，先閉合開關(guān)S，電路達到穩(wěn)定后，燈泡A和B處于正常發(fā)光狀態(tài)，在t0時刻，將開關(guān)S斷開，測量得到t0時刻前后流過某一燈泡的電流I隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。電源內(nèi)阻及電感線圈L的直流電阻可忽略不計。下列說法正確的是()A.閉合S，燈泡A和B都緩慢變亮B.斷開S至燈泡B完全熄滅的過程中，a點電勢高于b點電勢C.圖乙所示為燈泡B在S斷開前后電流隨時間的變化關(guān)系D.由圖乙可知兩燈泡正常發(fā)光時，燈泡A的阻值大于燈泡B的阻值答案C解析閉合S，B燈立刻變亮，由于線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的增加，使得燈泡A緩慢變亮，選項A錯誤；斷開S后，原來通過B的電流立即消失，由于線圈產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的減小，則線圈L相當于電源，與燈泡B和A重新組成回路，則通過B的電流由b到a，則從斷開S至燈泡B完全熄滅的過程中，a點電勢低于b點電勢，S斷開前后流過燈泡B的電流方向相反，即題圖乙所示為燈泡B在S斷開前后電流隨時間的變化關(guān)系，選項B錯誤，C正確；由題圖乙可知由于S斷開后通過B的電流大于S斷開之前通過B的電流，可知兩燈泡正常發(fā)光時，燈泡A的阻值小于燈泡B的阻值，選項D錯誤。4.(2025·山東省泰安第一中學(xué)月考)某位同學(xué)利用力敏電阻設(shè)計了判斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖甲所示，將力敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣光滑重球，力敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小。小車向右做直線運動的過程中，電流表的示數(shù)隨時間變化如圖乙所示，下列判斷正確的是()A.在0~t1時間內(nèi)小車的加速度逐漸變大B.在t1~t2時間內(nèi)小車做加速度減小的加速運動C.在t1~t2時間內(nèi)小車做勻減速直線運動D.在t2~t3時間內(nèi)小車一定做勻速直線運動答案B解析在0~t1時間內(nèi)電流不變，則力敏電阻的阻值不變，所受的壓力不變，加速度不變，故A錯誤；在t1~t2時間內(nèi)，電流減小，則力敏電阻的阻值變大，所受的壓力減小，則加速度減小，即小車做加速度減小的加速運動，故B正確，C錯誤；在t2~t3時間內(nèi)電流不變，與0~t1時間內(nèi)比較電流變小了，則力敏電阻的阻值變大，所受的壓力減小，加速度減小了，則小車不一定做勻速直線運動，故D錯誤。5.如圖所示，一個半徑為l的金屬圓盤在勻強磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(從左向右觀察為順時針方向)，這樣構(gòu)成一個法拉第圓盤發(fā)電機。假設(shè)其電動勢為E，等效內(nèi)阻為r。下列說法正確的是()A.圓盤發(fā)電機產(chǎn)生的是交流電B.法拉第圓盤發(fā)電機的電動勢為E＝12Bω2C.電源的輸出功率為BD.流過電阻R的電流方向為C→R→D答案C解析圓盤發(fā)電機產(chǎn)生的是直流電，故A錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可得，法拉第圓盤發(fā)電機的電動勢為E＝Blv＝12Bl2ω，電源的輸出功率為P＝I2R＝(ER＋r)2R＝B2l4ω2R4(R＋6.如圖所示，一光滑軌道固定在架臺上，軌道由傾斜和水平兩段組成，傾斜段的上端連接一電阻R＝0.5Ω，兩軌道間距d＝1m，水平部分兩軌道間有一豎直向下、磁感應(yīng)強度大小B＝0.5T的勻強磁場。一質(zhì)量為m＝0.5kg、長為l＝1.1m、電阻忽略不計的導(dǎo)體棒，從軌道上距水平面h1＝0.8m高處由靜止釋放，通過磁場區(qū)域后從水平軌道末端水平飛出，落地點與水平軌道末端的水平距離x2＝0.8m，水平軌道距水平地面的高度h2＝0.8m。通過計算可知(軌道電阻不計，g取10m/s2，不計空氣阻力)()A.導(dǎo)體棒進入磁場時的速度為3m/sB.導(dǎo)體棒整個運動過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為2JC.磁場區(qū)域的長度x1為2mD.整個過程通過電阻R的電荷量為3C答案C解析設(shè)導(dǎo)體棒進入磁場時的速度為v0，根據(jù)動能定理有mgh1＝12mv02，解得v0＝4m/s，故A錯誤；導(dǎo)體棒從水平軌道水平飛出做平拋運動，則水平方向有x2＝vt，豎直方向有h2＝12gt2，聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得v＝2m/s，導(dǎo)體棒通過磁場區(qū)域過程中，根據(jù)能量守恒定律有Q＝12mv02－12mv2，解得Q＝3J，則導(dǎo)體棒整個運動過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為3J，故B錯誤；導(dǎo)體棒通過磁場區(qū)域過程中，根據(jù)動量定理有F安t1＝BIdt1＝mv0－mv，又有q＝It1＝ΔΦR＝Bdx1R7.如圖所示，初始時矩形線框ABCD垂直于勻強磁場放置，磁場位于OO'右側(cè)，AO＝OB＝BC＝O'C，若線框以不同方式做角速度大小相同的勻速轉(zhuǎn)動，以下哪個時刻線框受到的安培力最大()A.以AD邊為軸轉(zhuǎn)動30°時B.以BC邊為軸轉(zhuǎn)動45°時C.以O(shè)O'為軸轉(zhuǎn)動60°時D.以O(shè)點為中心，在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)動45°時答案D解析根據(jù)題意，設(shè)AO＝OB＝BC＝O'C＝L，線框的電阻為R，線框轉(zhuǎn)動的角速度為ω，以AD邊為軸轉(zhuǎn)動30°時，感應(yīng)電動勢為E1＝BL·2Lωsin30°＝BL2ω，且I1＝E1R，線框所受安培力為F1＝BI1L＝B2L3ωR；以BC邊為軸轉(zhuǎn)動45°時，穿過線框平面的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則安培力為零；以O(shè)O'為軸轉(zhuǎn)動60°時，感應(yīng)電動勢為E2＝BL·Lωsin60°＝32BL2ω，且I2＝E2R，線框所受安培力為F2＝如圖所示，感應(yīng)電動勢為E3＝B·2L·2Lω2＝BL2ω，且I3＝E3R，線框所受安培力為F3＝BI3·2L＝2B2L二、多項選擇題：每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。8.(2025·山東濟南市檢測)如圖所示為理想變壓器與4個額定電壓相同的燈泡連接的電路，M、N端連接一個穩(wěn)壓交流電源。開關(guān)S閉合時L1、L2、L3、L4都正常發(fā)光，下列說法正確的是()A.變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶2B.燈泡L3、L4的額定電流一定相同C.開關(guān)S斷開后，燈泡L1變暗D.開關(guān)S斷開后，流過燈泡L3(L3仍能發(fā)光)的電流增大答案AD解析開關(guān)S閉合后，設(shè)每個燈泡正常發(fā)光時的額定電壓為U，則原線圈兩端的電壓為U1＝U，副線圈兩端的電壓為U2＝2U，根據(jù)U1U2＝n1n2，解得n1∶n2＝1∶2，A正確；燈泡L3、L4的額定電壓相同，功率不一定相同，額定電流不一定相同，B錯誤；開關(guān)S閉合與斷開前后，燈泡L1兩端的電壓保持不變，燈泡L1亮度不變，C錯誤；由于原線圈兩端電壓U1不變，根據(jù)U1U2＝n1n2，得副線圈兩端的電壓9.20年來福建電網(wǎng)實現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電壓等級、電力技術(shù)“三大跨越”。如圖所示是遠距離輸電示意圖，現(xiàn)將輸送電壓U2由220kV升級為1000kV高壓，輸送的總電功率變?yōu)樵瓉淼?倍，保持發(fā)電機輸出電壓U1及用戶得到的電壓U4均不變，輸電線的總電阻不變，變壓器均為理想變壓器，則()A.n2n1B.輸電線上電流I2變?yōu)樵瓉淼?1C.輸電線損失的功率變?yōu)樵瓉淼?1125)D.降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比值變小答案ABC解析由理想變壓器基本關(guān)系知n2n1＝U2U1，U1不變，U2變?yōu)樵瓉淼?011倍，所以n2n1變?yōu)樵瓉淼?011倍，A正確；根據(jù)P送＝U2I2可知，因P送變?yōu)樵瓉淼?倍，U2變?yōu)樵瓉淼?011倍，則輸電線上電流I2變?yōu)樵瓉淼?125，B正確；根據(jù)P損＝I22R線，可知P損變?yōu)樵瓉淼?1125)2，10.(2025·山東泰安市開學(xué)考)如圖所示，勻強磁場Ⅰ、Ⅱ的磁場方向均沿水平方向垂直紙面向外，兩磁場邊界水平，磁場寬度均為L，磁場Ⅰ下邊界到磁場Ⅱ上邊界的距離為2.5L，磁場Ⅰ的磁感應(yīng)強度大小為B。邊長為L、電阻為R的單匝正方形金屬線框abcd位于垂直于磁場的豎直平面內(nèi)，開始時ab邊到磁場Ⅰ上邊界距離為12L，由靜止釋放金屬線框，線框在向下運動的過程中始終在豎直面內(nèi)，且ab邊始終水平，線框分別勻速穿過磁場Ⅰ、Ⅱ。重力加速度大小為g，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是(A.線框經(jīng)過磁場Ⅰ產(chǎn)生的焦耳熱等于經(jīng)過磁場Ⅱ產(chǎn)生的焦耳熱B.磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強度大小為12C.金屬線框的質(zhì)量為BD.線框經(jīng)過磁場Ⅰ、Ⅱ產(chǎn)生的總焦耳熱為2答案AC解析線框分別勻速穿過磁場Ⅰ、Ⅱ，則根據(jù)功能關(guān)系知線框經(jīng)過磁場Ⅰ和Ⅱ產(chǎn)生的焦耳熱均為2mgL，故A正確；從靜止釋放金屬線框到ab邊開始進入磁場Ⅰ，根據(jù)動能定理有mg·L2＝12mv2，勻速穿過磁場Ⅰ，則mg＝BIL，I＝ER＝BLvR，解得m＝B2L2gLgR，故C正確；從cd邊出磁場Ⅰ到ab邊進磁場Ⅱ過程，根據(jù)動能定理有mg·1.5L＝12mv'2－12mv2，勻速穿過磁場Ⅱ，則mg＝B'I'L，I'＝E'R＝B'Lv'R，解得磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強度大小B'三、非選擇題：本題共4小題，共54分。11.(10分)用光敏電阻和電磁繼電器等器材設(shè)計一套自動光控照明電路，使得傍晚天變黑時，校園里的路燈自動亮起；早晨天亮?xí)r，路燈自動熄滅。選用的光敏電阻的阻值隨照度變化的曲線如圖甲所示(照度反映光的強弱，光越強，照度越大，照度單位為lx)。圖乙所示為校園路燈自動控制的模擬電路圖，用直流電路給電磁鐵供電作為控制電路，用220V交流電源給路燈供電。(1)(2分)請用筆畫線代替導(dǎo)線，正確連接繼電器控制電路。(2)(2分)當線圈中的電流大于或等于2mA時，繼電器的銜鐵將被吸合。為了實現(xiàn)根據(jù)光照情況控制路燈通斷，路燈應(yīng)接在接線柱上。A.A、B B.B、C C.A、C(3)(2分)圖中直流電源的電動勢E＝15V，內(nèi)阻忽略不計，電磁鐵線圈電阻為400Ω，滑動變阻器有三種規(guī)格可供選擇：R1(0~100Ω)、R2(0~1750Ω)、R3(0~17500Ω)，要求天色漸暗照度降低至15lx時點亮路燈，滑動變阻器應(yīng)選擇(填“R1”“R2”或“R3”)。(4)(2分)使用過程中發(fā)現(xiàn)天色比較暗了，路燈還未開啟。為了使路燈亮得更及時，應(yīng)適當?shù)?填“增大”或“減小”)滑動變阻器的電阻。(5)(2分)小佳同學(xué)想利用乙圖為自己家院子里的車庫設(shè)計自動開門裝置，當車燈照到光敏電阻上時，開門電動機啟動打開車庫的門。開門電動機應(yīng)連接在接線柱上。A.A、B B.B、C C.A、C答案(1)見解析圖(2)A(3)R2(4)增大(5)B解析(1)(2)天亮?xí)r照度增大，光敏電阻的阻值減小，電磁鐵中電流增大，磁場增強，吸引銜鐵向下與C接通，路燈熄滅，故路燈應(yīng)接在A、B之間。故選A。為滿足實驗要求，控制電路的連接情況如圖所示。(3)要求天色漸暗照度降低至15lx時點亮路燈，由題圖甲知此時光敏電阻的阻值約為5.6kΩ，由閉合電路歐姆定律可知I＝ER線＋R＋R滑，此時的滑動變阻器的阻值約為(4)使用過程中發(fā)現(xiàn)天色比較暗了，路燈還未開啟，說明此時控制電路的電流較大，總電阻較小，所以為使路燈亮得更及時，應(yīng)適當?shù)卦龃蠡瑒幼冏杵鞯碾娮琛?5)車燈照到光敏電阻上時，光敏電阻的阻值減小，控制電路部分的電流增大，磁場增強，吸引銜鐵向下與C接通，此時電動機啟動，故將開門電動機連接在B、C接線柱上滿足題意，故選B。12.(12分)用壓縮空氣推動一小型交流發(fā)電機發(fā)電。如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，額定電壓為6V的小燈泡正常發(fā)光，發(fā)電機輸出端的電流隨時間變化圖像如圖乙，求：(1)(5分)燈泡1分鐘內(nèi)消耗的電能；(2)(7分)從燈泡上電流為零開始的半個周期內(nèi)，通過燈泡的電荷量。答案(1)720J(2)22解析(1)根據(jù)理想變壓器原理I1其中I1＝22A＝1A可得通過燈泡的電流為I2＝2A，得燈泡1分鐘內(nèi)消耗的電能W＝U2I2t＝720J(2)根據(jù)交流電表達式可得I1m＝nBSωR＝2由題圖乙可知，其中ω＝2πT＝50πrad/s又q1＝∑nΔΦRΔt可得從燈泡上電流為零開始的半個周期內(nèi)，通過原線圈的電荷量為q1＝225πC根據(jù)q＝It和I1∶I2＝n2∶n1＝1∶2，可得從燈泡上電流為零開始的半個周期內(nèi)，通過燈泡的電荷量為q2＝2225π13.(14分)(2024·山東臨沂市模擬)如圖所示，傾角為θ＝37°的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，平行導(dǎo)軌間的距離為L，兩導(dǎo)體棒ab、cd垂直于導(dǎo)軌放置，空間存在垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，現(xiàn)給導(dǎo)體棒ab一沿導(dǎo)軌平面向下的初速度v0使其沿導(dǎo)軌向下運動，已知兩導(dǎo)體棒質(zhì)量均為m，電阻均為R，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.75，導(dǎo)軌電阻忽略不計，從ab開始運動到兩棒相對靜止的整個運動過程中兩導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且保持良好的接觸，sin37°＝0.6，g取10m/s2。(1)(4分)求兩根導(dǎo)體棒最終的速度；(2)(4分)整個過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)(6分)若導(dǎo)體棒ab運動之前，兩根導(dǎo)體棒相距的距離為L0，要保證運動過程中兩根導(dǎo)體棒不相撞，L0最小是多少？答案(1)0.5v0(2)14mv02解析(1)由題意可知mgsin37°＝μmgcos37°，則對兩棒組成的系統(tǒng)沿導(dǎo)軌方向動量守恒，且最終穩(wěn)定時兩棒速度相同，則有mv0＝2mv，解得v＝0.5v0。(2)根據(jù)能量守恒定律可知，系統(tǒng)減少的動能全部轉(zhuǎn)化成焦耳熱，則有Q＝12mv02－12×2mv2，解得(3)運動過程中，令ab、cd兩根導(dǎo)體棒的速度分別為v1、v2，任意時刻的感應(yīng)電動勢為E＝BL(v1－v2)，感應(yīng)電流I＝E2R，安培力大小F安＝BIL，以導(dǎo)體棒ab為研究對象，由動量定理可得：mv－mv0＝IF安，即－12mv0＝－B2L22RΔx，解得兩根導(dǎo)體棒相對滑動的距離Δx＝Rmv0B214.(18分)(2024·山東日照市期末)如圖所示，兩足夠長平行金屬直導(dǎo)軌的間距為L，固定在同一水平面內(nèi)，直導(dǎo)軌在左端M、P點分別與兩條豎直固定的圓弧導(dǎo)軌相切。MP連線與直導(dǎo)軌垂直，其左側(cè)無磁場，右側(cè)存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場。在