3 电路与电磁感应 质量验收评价(Word教师用书)-【新高考方案】2025年高考物理二轮复习专题增分方略(江苏、北京专版)

大专题统整(三) 电路与电磁感应 质量验收评价 (选择题每小题5分,本检测卷满分80分) 1.常见的芯片卡内有线圈,如图所示,图中下半部分表示芯片卡内的线圈,上半部分表示读卡机内的线圈。读卡机线圈中的电流会产生磁场,当芯片卡接近读卡机时,这个磁场会在芯片线圈中产生感应电流,驱动芯片发出信息。现两线圈均静止,从上往下看,为使芯片线圈中产生逆时针方向的电流,则读卡机线圈中的电流应为 (　　) A.沿逆时针方向且逐渐增大 B.沿顺时针方向且逐渐减小 C.沿顺时针方向且逐渐增大 D.沿逆时针方向且保持不变 解析:选C　若芯片线圈中产生逆时针方向的电流,根据右手螺旋定则,可知芯片线圈中电流产生的磁场方向向上,根据楞次定律可知,读卡机线圈中电流产生的磁场向上且逐渐减小或者向下且逐渐增大,再根据右手螺旋定则,可判断出读卡机线圈中的电流沿逆时针方向且逐渐减小,或者沿顺时针方向且逐渐增大。故选C。 2.(2024·锡山高级中学考试)如图甲为某种风力发电机的原理图,发电机的线圈固定,磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动。已知磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度为B,正方形线圈的匝数为N、边长为L,磁体转动的角速度为ω,某时刻开始外接电路的电流i随时间变化的图像如图乙所示,则 (　　) A.图甲所示位置,线圈的磁通量为NBL2 B.图甲所示位置,线圈中的电流方向不发生改变 C.从图甲所示位置开始计时,线圈产生的电动势的表达式为e=NBL2ωsin ωt D.从图甲所示位置开始逆时针转过30°时,MN边受安培力大小为NBIL 解析:选C　题图甲所示位置,线圈的磁通量为Φ=BL2,A错误;题图甲所示位置为中性面,线圈经过该位置时电流方向会发生改变,B错误;从题图甲所示位置开始计时,线圈产生的电动势的表达式为e=NBL2ωsin ωt,C正确;从题图甲所示位置开始逆时针转过30°时,线圈内的电流为,MN边受安培力大小为NBIL,D错误。 3.(2024·江苏丹阳模拟)如图甲所示为亥姆霍兹线圈的示意图,两线圈平行正对放置、相距较近,两线圈中通有相同的电流,电流随时间变化的规律如图乙,m点为圆心O1、O2连线的中点。现在m点放置一个与通电线圈平行的小金属圆环,下列说法正确的是 (　　) A.t1~t2时间内,两线圈之间磁场的磁感应强度大小恒定 B.t3时刻,位于m点的圆环产生的感生电动势最大 C.t2时刻前后瞬间,位于m点的圆环中产生的感应电流方向不同 D.如果m点的圆环水平放置,则m点的圆环中无感应电流 解析:选D　t1~t2时间内,线圈中电流均匀减小,两线圈之间的磁场的磁感应强度也均匀减小,故A错误;t3时刻,两线圈中电流达到t2~t4时间内的最大值,但是电流变化率为零,故此时通过m点处的圆环的磁通量变化率为零,产生的感生电动势为零,故B错误;t1~t2时间内两线圈电流正向减小,t2~t3时间内两线圈电流反向增大,故t1~t3时间内m点的圆环中产生的感应电流方向不变,故C错误;若m点的圆环水平放置,则通过圆环的磁通量始终为零,圆环内没有感应电流,故D正确。 4.(2024·甘肃高考)工业上常利用感应电炉冶炼合金,装置如图所示。当线圈中通有交变电流时,下列说法正确的是 (　　) A.金属中产生恒定感应电流 B.金属中产生交变感应电流 C.若线圈匝数增加,则金属中感应电流减小 D.若线圈匝数增加,则金属中感应电流不变 解析:选B　当线圈中通有交变电流时,感应电炉金属内的磁通量也不断随之变化,金属中产生交变感应电流,A错误,B正确;若线圈匝数增加,根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势增大,则金属中感应电流变大,C、D错误。 5.(2024·北京大兴三模)如图甲所示为一小型交流发电机示意图。匝数为20的线圈总电阻为2 Ω,当线圈匀速转动时与外电路R=18 Ω的电阻构成闭合回路。通过电阻R的交变电流如图乙所示,则下列判断正确的是 (　　) A.t=0.01 s时,线圈平面与磁场方向平行 B.图甲所示时刻,穿过线圈的磁通量变化最快 C.电阻R的功率为7.2×103 W D.线圈的最大磁通量为 Wb 解析:选C　由题图乙可知,t=0.01 s时,电流为0,则穿过线圈平面的磁通量最大,即线圈平面与磁场方向垂直,故A错误;题图甲所示时刻,线圈平面与磁场垂直,穿过线圈平面的磁通量最大,穿过线圈的磁通量变化最慢,故B错误;由题图乙可知,通过电阻的电流的有效值为i==20 A,电阻R的功率为P=i2R=7.2×103 W,故C正确;感应电动势的最大值为Em=im=400 V,又有Em=NBSω,Φm=BS,ω= rad/s,联立解得Φm= Wb,故D错误。 6.(2024·海安模拟)一面积为S的单匝矩形线框的电阻为R,垂直通过线框的磁感应强度B与时间t的关系图像如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.交流电的周期为2t0 B.磁通量绝对值的最大值为 C.t0时刻线框的感应电流为0 D.该线框中交变电流的有效值为 解析:选D　根据题图像可知,磁感应强度的变化周期为3t0,根据法拉第电磁感应定律可知,交流电的周期为3t0,故A错误;磁感应强度的最大值为B0,则磁通量绝对值的最大值为B0S,故B错误;根据题图像可知,t0时刻磁感应强度的变化率最大,则该时刻的感应电动势达到最大,即t0时刻线框的感应电流达到最大,故C错误;由题图分析可知,0~2t0内磁通量按正弦规律变化,产生正弦式感应电动势,2t0~3t0内磁通量不变,感应电动势为0;在0~2t0内,感应电动势的最大值为Em=B0Sω=B0S=,感应电流的最大值为Im==,设交变电流的有效值为I,则有I2R×3t0=R×2t0,解得I=,故D正确。 7.(2024·江苏苏州二模)如图所示,半径为r2的圆形单匝线圈中央有半径为r1的有界匀强磁场,磁感应强度随时间变化关系为B=B0+kt(k>0),线圈电阻为R,则磁感应强度从B0增大到2B0时间内 (　　) A.线圈面积有缩小的趋势 B.线圈中电子沿逆时针方向定向移动 C.线圈中产生的焦耳热为 D.通过导线横截面的电荷量为 解析:选C　线圈不在磁场中,不受安培力,无收缩、扩张趋势,故A错误;根据楞次定律和安培定则可知,线圈中感应电流为逆时针方向,因此电子定向运动方向为顺时针,故B错误;线圈中磁通量变化率为=kπ,线圈中的感应电动势为E==kπ,变化过程中产生的焦耳热为Q=t=,由于t==,联立可得Q=,故C正确;通过导线的电荷量为q=It=t==,故D错误。 8.(2024·江苏宿迁检测)“祝融号”火星车的动力主要来源于太阳能电池。现将火星车的动力供电电路简化为如图所示,其中太阳能电池电动势E=120 V、内阻r未知,电动机线圈电阻rM=1.6 Ω,电热丝定值电阻R=4 Ω。当火星车正常行驶时,电动机两端电压UM=80 V,电热丝R消耗功率P=100 W。则 (　　) A.火星车正常行驶时,通过电热丝的电流为1.25 A　 B.太阳能电池的内阻为3 Ω C.若电动机的转子被卡住,电热丝消耗的功率为625 W D.火星车正常行驶时,电动机的效率为80% 解析:选C　对电热丝,由P=I2R解得回路电流为I=5 A,故A错误;根据闭合回路欧姆定律有E=Ir+UM+IR,解得太阳能电池的内阻为r=4 Ω,故B错误;电动机的转子被卡住,回路电流为I'==12.5 A,电热丝消耗的功率P'=I'2R=625 W,故C正确;电动机的效率为η=×100%=90%,故D错误。 9.(2024·镇江高三模拟)除颤仪是用于突发心室纤颤等心脏疾病的急救医疗设备,某型号除颤仪电路原理如图所示。某次调试时,除颤仪接在220 V交流电源上,交流电压表示数为20 V,电容器充电完毕,开关由“1”掷向“2”,放电电流平均值为2.8 A,放电时间约为10-2 s,已知电容器电容为2.0×10-5 F。下列说法正确的是 (　　) A.自耦变压器的原副线圈匝数之比为10∶1 B.充电完毕后电容器两端的电压为2 800 V C.升压变压器原副线圈的匝数比约为1∶50 D.若去掉二极管,该除颤仪依然可正常工作 解析:选C　自耦变压器的原副线圈匝数之比为===,故A错误;充电完毕后电容器储存的电荷量为Q=t=2.8×10-2 C,则充电完毕后电容器两端的电压为U== V=1 400 V,则升压变压器副线圈电压的最大值为1 400 V,升压变压器原线圈电压的最大值为U3=U2=20 V,则升压变压器原副线圈的匝数比为==≈,故B错误,C正确;若去掉二极管,电容器两端接交流电,电容器一直进行充放电,则该除颤仪不能正常工作,故D错误。 10.(2024·江苏连云港预测)在如图所示的电路中,M是理想自耦变压器,电表均为理想电表,R0是定值电阻,R为滑动变阻器,在a、b两端加上电压为U的正弦交流电,则下列判断正确的是 (　　) A.仅将滑片P1沿顺时针方向转动,电压表示数变大 B.仅将滑片P1沿顺时针方向转动,整个电路消耗的功率变大 C.仅将滑片P2向下移动,电流表示数变大 D.仅将滑片P2向下移动,变压器的输入功率一定变大 解析:选A　将变压器和副线圈负载看成一个等效电阻,则有R等=R,仅将滑片P1沿顺时针方向转动,副线圈匝数n2减小,由U=I1R0+I1R可知原线圈电流I1减小,则R0两端电压减小,电压表示数变大;整个电路消耗的功率为P总=UI1,可知整个电路消耗的功率变小,故A正确,B错误;仅将滑片P2向下移动,R变大,根据U=I1R0+I1R可知原线圈电流I1减小,根据=可知副线圈电路中的电流I2变小,则电流表示数变小;变压器输入功率为P=UI1-R0,由于P与I1是非单调关系,因此不能确定变压器输入功率如何变化,故C、D错误。 11.(2024·山东高考改编)如图所示,两条相同的半圆弧形光滑金属导轨固定在水平桌面上,其所在平面竖直且平行,导轨最高点到水平桌面的距离等于半径,最低点的连线OO'与导轨所在竖直面垂直。空间充满竖直向下的匀强磁场(图中未画出),导轨左端由导线连接。现将具有一定质量和电阻的金属棒MN平行OO'放置在导轨图示位置,由静止释放。MN 运动过程中始终平行于OO'且与两导轨接触良好,不考虑自感影响,下列说法不正确的是 (　　) A.MN最终一定静止于OO'位置 B.MN运动过程中安培力始终做负功 C.从释放到第一次到达OO'位置过程中,MN的速率一直在增大 D.从释放到第一次到达OO'位置过程中,MN中电流方向由M到N 解析:选C　由于金属棒MN运动过程切割磁感线产生感应电动势,回路中有感应电流,产生焦耳热,金属棒MN的机械能不断减小,由于金属导轨光滑,所以经过多次往返运动,金属棒MN最终一定静止于OO'位置,故A正确;当金属棒MN向右运动,根据右手定则可知,金属棒MN中电流方向由M到N,根据左手定则,可知金属棒MN受到的安培力水平向左,则安培力做负功;当金属棒MN向左运动,根据右手定则可知,金属棒MN中电流方向由N到M,根据左手定则,可知金属棒MN受到的安培力水平向右,则安培力做负功;综上可知MN运动过程中安培力始终做负功,故B正确;金属棒MN从释放到第一次到达OO'位置过程中,由于在OO'位置重力沿切线方向的分力为0,可知在到达OO'位置之前,重力沿切线方向的分力就已经小于安培力沿切线方向的分力,金属棒MN已经做减速运动,故C错误;从释放到第一次到达OO'位置过程中,根据右手定则可知,金属棒MN中电流方向由M到N,故D正确。 12.(2024·南通高三模拟)在如图所示的理想变压器电路中,S为单刀双掷开关,b为原线圈的中心抽头,在cd之间加上电压恒定的交流电源,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,P为滑动变阻器的滑动触头,电压表、电流表均为理想电表。下列说法正确的是 (　　) A.S接a,若将P上移,则电压表示数一定变大 B.S接a,若将P上移,则R2消耗的功率一定变小 C.保持P不动,若将S由a改接到b,则电压表示数一定变大 D.保持P不动,若将S由a改接到b,则电流表示数一定变小 解析:选A　将题述电路图进行等效,等效电路图如图所示,由于理想变压器原副线圈的功率相同,所以有=,又由于=,整理有R2等=R2,通过等效电路图可知,该电阻与R1串联。当开关接a,R2的滑片P上移,则R2阻值增加,R2等的阻值增加,根据闭合电路欧姆定律有U原=E=E,又=,可知副线圈两端电压变大,即电压表示数变大,故A正确;将电阻R1等效为电源内阻,则由闭合电路的知识可知,当外电路的电阻等于等效电源内阻时,即R1=R2等时,等效电源的输出功率最大,即R2消耗的功率最大,当滑片P上移时,R2等的阻值变大,但是R1与R2等大小关系未知,所以R2消耗功率如何变化不确定,故B错误;R2的滑片P不动,单刀双掷开关由a接到b时,电压表示数U=E·=,由于题中未明确n1与n2的关系,所以电压表示数U和电流表示数I=的大小变化不明确,故C、D错误。 13.(20分)(2024·前黄高级中学一模)一种振动发电装置的示意图如图甲所示,半径r=0.10 m、匝数N=20的线圈套在永久磁铁槽中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示),线圈所在位置的磁感应强度大小均为B=0.20 T,线圈的电阻R1=0.5 Ω,它的引出线接有R2=9.5 Ω的灯泡L,外力推动线圈框架的P端,使线圈的速度v随时间t变化的规律如图丙所示,已知v取向右为正。求: (1)线圈运动过程中产生的最大感应电动势的大小Em; (2)线圈运动一个周期内,线圈中产生的热量Q。 解析:(1)根据法拉第电磁感应定律有Em=2NBπrvm,解得Em=8 V。 (2)根据题意有e=2NBπrvmsin ωt=8sin πt,则电动势有效值E=,电流的有效值为I=,一个周期内线圈中产生的热量Q=I2R1T,解得Q=0.32 J。 答案:(1)8 V　(2)0.32 J 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