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专题四电路与电磁感应专题综合训练四
1.如图所示开关S闭合电流表、电压表均为理想电表若电阻R1断路则下列说法中正确的是 A.电流表示数变小B.电压表示数变小C.电源内电路消耗的功率变大D.R3消耗的功率变大
2.如图所示为一种常见的身高体重测量仪测量仪顶部向下发射波速为v的超声波超声波经反射后返回被测量仪接收测量仪记录发射和接收的时间间隔质量为M0的测重台置于压力传感器上传感器输出电压与作用在其上的压力成正比当测重台没有站人时测量仪记录的时间间隔为t0输出电压为U0某同学站上测重台测量仪记录的时间间隔为t输出电压为U该同学的身高和质量分别为 A.vt0-tUB.UC.vt0-tU-U0D.U-U
03.如图所示平行板电容器充电后与电源断开正极板接地两极板间有一个带负电的试探电荷固定在P点静电计的金属球与电容器的负极板连接外壳接地以E表示两板间的电场强度φ表示P点的电势Ep表示该试探电荷在P点的电势能θ表示静电计指针的偏角若保持负极板不动将正极板缓慢向右平移一小段距离静电计带电量可忽略不计各物理量变化情况描述正确的是 A.E增大φ降低Ep减小θ增大B.E不变φ降低Ep增大θ减小C.E不变φ升高Ep减小θ减小D.E减小φ升高Ep减小θ减小
4.如图所示A为电解槽M为电动机N为电炉子恒定电压U=12V电解槽内阻rA=2Ω当S1闭合S
2、S3断开时电流表A示数为6A;当S2闭合S
1、S3断开时A示数为5A且电动机输出功率为35W;当S3闭合S
1、S2断开时A示数为4A求:1电炉子的电阻及发热功率各多大2电动机的内阻是多少3在电解槽工作时电能转化为化学能的功率为多少
5.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗如图所示在打开车灯的情况下电动机未启动时电流表读数为10A电动机启动时电流表读数为58A若电源电动势为
12.5V内阻为
0.05Ω电流表内阻不计则因电动机启动车灯的电功率降低了多少
6.如图所示在倾角为30°的斜面上固定一光滑金属导轨CDEFGOH∥CD∥FG∠DEF=60°CD=DE=EF=FG==L一根质量为m的导体棒AB在电机的牵引下以恒定的速度v0沿OH方向从斜面底部开始运动滑上导轨并到达斜面顶端AB⊥OH金属导轨的CD、FG段电阻不计DEF段与AB棒材料、横截面积均相同单位长度电阻为rO是AB棒的中点整个斜面处在垂直斜面向上磁感应强度为B的匀强磁场中求:1导体棒在导轨上滑行时电路中电流的大小;2导体棒运动到DF位置时AB两端的电压;3将导体棒从底端拉到顶端电机对外做的功
7.如图质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上一电阻不计质量为m的导体棒PQ放置在导轨上始终与导轨接触良好PQbc构成矩形棒与导轨间动摩擦因数为μ棒左侧有两个固定于水平面的立柱导轨bc段长为L开始时PQ左侧导轨的总电阻为R右侧导轨单位长度的电阻为R0以ef为界其左侧匀强磁场方向竖直向上右侧匀强磁场水平向左磁感应强度大小均为B在t=0时一水平向左的拉力F垂直作用于导轨的bc边上使导轨由静止开始做匀加速直线运动加速度为a1求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;2经过多少时间拉力F达到最大值拉力F的最大值为多少3某一过程中回路产生的焦耳热为Q导轨克服摩擦力做功为W求导轨动能的增加量
8.如图甲所示两根完全相同的光滑平行导轨固定每根导轨均由两段与水平成θ=30°的长直导轨和一段圆弧导轨平滑连接而成导轨两端均连接电阻阻值R1=R2=2Ω导轨间距L=
0.6m在右侧导轨所在斜面的矩形区域M1M2P1P2内分布有垂直斜面向上的磁场磁场上下边界M1P
1、M2P2的距离d=
0.2m磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示t=0时刻在右侧导轨斜面上与M1P1距离s=
0.1m处有一根阻值r=2Ω的金属棒ab垂直于导轨由静止释放恰好独立匀速通过整个磁场区域重力加速度g取10m/s2导轨电阻不计求:1ab在磁场中运动的速度大小v;2在t1=
0.1s时刻和t2=
0.25s时刻电阻R1的电功率之比;3电阻R2产生的总热量Q总
9.如图所示两根间距为L的金属导轨MN和PQ电阻不计左端弯曲部分光滑水平部分导轨与导体棒间的动摩擦因数为μ水平导轨左端有宽度为d、方向竖直向上的匀强磁场Ⅰ右端有另一匀强磁场Ⅱ其宽度也为d但方向竖直向下两磁场的磁感应强度大小均为B0相隔的距离也为d有两根质量为m的金属棒a和b与导轨垂直放置金属棒a电阻为R金属棒b电阻为rb棒置于磁场Ⅱ中点C、D处已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力现将a棒从弯曲导轨上某一高处由静止释放并沿导轨运动1当a棒在磁场Ⅰ中运动时若要使b棒在导轨上保持静止则a棒刚释放时的高度应小于某一值h0求h0的大小;2若将a棒从弯曲导轨上高度为hhh0处由静止释放a棒恰好能运动到磁场Ⅱ的左边界处停止求此过程中金属棒b上产生的电热Qb;3若将a棒仍从弯曲导轨上高度为hhh0处由静止释放为使a棒通过磁场Ⅰ时恰好无感应电流可让磁场Ⅱ的磁感应强度随时间而变化将a棒刚进入磁场Ⅰ的时刻记为t=0此时磁场Ⅱ的磁感应强度为B0试求出在a棒通过磁场Ⅰ的这段时间里磁场Ⅱ的磁感应强度随时间变化的关系式
10.如图所示顶角θ=45°的金属导轨MON固定在水平面内导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向左滑动导体棒的质量为m导轨与导体棒单位长度的电阻均为r导体棒与导轨接触点的a和b导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触t=0时导体棒位于顶角O处求:1t时刻流过导体棒的电流I的大小和方向2导体棒做匀速直线运动时水平外力F的表达式3导体棒在0~t时间内产生的焦耳热Q专题综合训练四
1.D 解析电路结构为R2和R3串联之后再和R1并联电压表测量R2两端电压电流表测量R2和R3的电流若R1断路则外电路电阻增大总电流减小根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir可得路端电压U增大即R2和R3所在支路两端的电压增大而R2和R3的电阻不变所以通过R2和R3的电流增大即电流表示数增大R2两端电压UR2=IR2R2故R2两端电压增大即电压表示数增大A、B错误;总电流减小则内电路消耗的功率P=I2r减小C错误;由于R3恒定通过R3的电流增大所以R3消耗的电功率增大D正确
2.D 解析当测重台没有站人时2x=vt0;站人时2x-h=vt解得h=vt0-t;无人站立时U0=kM0g;有人时U=kM0g+mg解得:m=U-U0故D正确
3.C 解析将正极板适当向右水平移动两板间的距离减小根据电容的决定式C=可知电容C增大因平行板电容器充电后与电源断开则电容器的电荷量Q不变由C=得板间电压U减小因此夹角θ减小再依据板间电场强度E=可见E不变;P点到正极板距离减小且正极接地由公式U=Ed得P点的电势增加负电荷在P点的电势能减小故A、B、D错误C正确
4.答案12Ω 72W 21Ω 316W解析1当S1闭合S
2、S3断开时只有电炉子接入电路因电炉子为纯电阻由欧姆定律可知电炉子的电阻r==2Ω其发热功率PR=UI1=12×6W=72W2当S2闭合S
1、S3断开时电动机为非纯电阻由能量守恒定律得:UI2=·rM+P输出代入数据解得:rM=1Ω3当S3闭合S
1、S2断开时电解槽工作由能量守恒定律得:P化=UI3-·rA代入数据解得:P化=16W
5.答案
43.2W解析电动机不启动时灯泡的电压为电源路端电压设为UL电动机启动后灯泡电压仍为路端电压设为UL由闭合电路欧姆定律得I=解得:R=
1.2Ω灯泡消耗功率为PL=EI-I2r=120W电动机启动后路端电压UL=E-Ir=
9.6V灯泡消耗电功率为PL==
76.8W所以灯泡功率降低了ΔP=120-
76.8W=
43.2W
6.答案1 2BLv0 3mgL+解析1导体棒在导轨上匀速滑行时感应电动势E=BLv0回路总电阻为R总=3Lr则感应电流为:I=联立解得:I=AB棒滑到DF处时AB两端的电压UBA=UDA+UFD+UBF又有:UDA+UBF=BLv0可得:UDF=BLv0则有:UBA=UDA+UFD+UBF=BLv03导体棒从底端拉到顶端电机做的功:W=ΔEp+Q1+Q2增加的重力势能ΔEp=mg2L+Lcos30°sin30°=mgLAB棒在DEF轨道上滑动时产生的热量Q1=W安此过程中电流I不变故Q1=W安=L=电流不变电阻不变所以AB棒在CDEF导轨上滑动时产生的热量Q2=I2R总t=2·3Lr·所以:W=mgL+
7.答案1E=BLatI= 2t= Fm=Ma+μmg+1+μB2L2 3Ma解析1回路中感应电动势E=BLv导轨做初速度为零的匀加速运动故导轨速度v=at则回路中感应电动势随时间变化的表达式E=BLat又x=at2回路中总电阻R总=R+2R0at2=R+aR0t2回路中感应电流随时间变化的表达式I=2导轨受到外力F安培力FA摩擦力Ff;FA=BIL=Ff=μmg+FA=μmg+由牛顿第二定律F-FA-Ff=Ma解得F=Ma+μmg+μ+1由数学知识得当=aR0t即t=时外力F取最大值所以Fm=Ma+μmg+3设此过程中导轨运动距离为s由动能定理W合=ΔEkW合=Ma·s摩擦力做功W=μmgs+μWA=μmgs+μQ所以s=导轨动能的增加量ΔEk=Ma·
8.答案11m/s 24∶1
30.01J解析1由mgs·sinθ=mv2得v=1m/s2金属棒从释放到运动至M1P1所用的时间t==
0.2s在t1=
0.1s时金属棒还没进入磁场有E1=Ld=
0.6V此时R2与金属棒并联后再与R1串联R总=3ΩU1=R1=
0.4V由图乙可知t=
0.2s后磁场保持不变ab经过磁场的时间t==
0.2s故在t2=
0.25s时ab还在磁场中运动电动势E2=BLv=
0.6V此时R1与R2并联R总=3Ω得R1两端电压U1=
0.2V电功率P=故在t1=
0.1s和t2=
0.25s时刻电阻R1的电功率的比值P1∶P2==4∶13设金属棒ab的质量为mab在磁场中运动时通过ab的电流I=金属棒ab受到的安培力FA=BIL又mgsinθ=BIL解得m=
0.024kg在0~
0.2s内R2两端的电压U2=
0.2V产生的热量Q1=t=
0.004J金属棒ab最终将在M2P2下方的轨道区域内往返运动到M2P2处的速度为零由功能关系可得在t=
0.2s后整个电路最终产生的热量Q=mgdsinθ+mv2=
0.036J由电路关系可得R2产生的热量Q2=Q=
0.006J故R2产生的总热量Q总=Q1+Q2=
0.01J
9.答案1 2mgh-μmg2d 3B0-t-μgt2解析1因为a棒进入磁场Ⅰ后做减速运动所以只要刚进入时b棒不动b就可以静止不动对a棒:由机械能守恒得:mgh0=根据闭合电路欧姆定律有:I=感应电动势:E=B0Lv0对b棒:B0IL=μmg联立解得:h0=2由全过程能量守恒与转化规律:mgh=μmg2d+Q总热量为:Q=mgh-μmg2d解得金属棒b上产生的电热:Qb=3a棒通过磁场Ⅰ时恰好无感应电流说明感应电动势为零根据法拉第电磁感应定律:E=在Δt≠0的前提下ΔΦ=0即Φ保持不变对a棒由机械能守恒知:mgh=mv2a棒进入磁场Ⅰ后由牛顿第二定律得a=μg经过时间ta棒进入磁场Ⅰ的距离x=vt-at2磁通量Φ=B0Ld-x-BdL又最初磁通量为Φ0=B0dL-B0dL=B0dL=Φ故B=B0-t-μgt
210.答案1方向b→a2F=3Q=解析10到t时间内导体棒的位移x=tt时刻导体棒的长度l=x导体棒的电动势E=Blv0回路总电阻R=2x+xr电流I=电流方向为b→a2F=BlII=故F=3t时刻导体的电功率P=I2R=又P∝t故Q=t=。