专题06 电磁感应 交变电流(3年汇编)(江西专用)2024-2026年高考物理真题分类汇编
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内容正文:
专题12 电磁感应 交变电流
3年真题1年模拟
考点分类
江西考情
命题规律
考点1 电磁感应现象 楞次定律
2025江西(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:环形电流和通电螺线管周围的磁场。
·趋势:考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,固定以单项选择题形式考查。
考点2 法拉第电磁感应定律 自感和涡流
2026江西(1题)、2025江西(1题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:含自感线圈的电路闭合及断开后电流的变化及其图像。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,固定以单项选择题形式考查。
考点3 电磁感应现象中的电路和图像问题
2026江西(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:线框进出磁场产生的等效电路相关计算、计算交变流电路中的电功、电功率和焦耳热。
·趋势:常与电功率等知识板块交叉融合,固定以单项选择题形式考查。
考点4 电磁感应中的三大力学观点的综合性应用
2025江西(1题)、2024江西(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:线框进出磁场产生的等效电路相关计算。
·趋势:考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理。
考点5 交变电流及其应用
2025江西(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:理想变压器两端电压与匝数的关系。
·趋势:整体难度偏易,侧重基本概念的清晰掌握,固定以单项选择题形式考查。
考点6 利用传感器制作简单的自动控制装置
2025江西(1题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:温度传感器。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点1 电磁感应现象 楞次定律
1.(2025·江西·高考真题)托卡马克是一种磁约束核聚变装置,其中心柱上的密绕螺线管(线圈)可以驱动附近由电子和离子组成的磁约束等离子体旋转形成等离子体电流,如图(a)所示。当线圈通以如图(b)所示的电流时,产生的等离子体电流方向(俯视)为( )
A. 顺时针
B. 逆时针
C. 先顺时针后逆时针
D. 先逆时针后顺时针
考点2 法拉第电磁感应定律 自感和涡流
1.(2026·江西·高考真题)(多选)某小组探究线圈的自感现象,实验电路如图所示,其中和是两个相同的灯泡,线圈的自感系数很大。下列选项正确的是( )
A. 闭合,稳定后缓慢减小的阻值,亮度不变,变亮
B. 闭合,缓慢变亮
C. 断开的瞬间,通过的电流方向改变
D. 断开的瞬间,通过的电流方向改变
2.(2025·江西·高考真题)(多选)如图所示,一细金属导体棒在匀强磁场中沿纸面由静止开始向右运动,磁场方向垂直纸面向里。不考虑棒中自由电子的热运动。下列选项正确的是( )
A. 电子沿棒运动时不受洛伦兹力作用
B. 棒运动时,P端比Q端电势低
C. 棒加速运动时,棒中电场强度变大
D. 棒保持匀速运动时,电子最终相对棒静止
考点3 电磁感应现象中的电路和图像问题
1.(2026·江西·高考真题)(多选)某类电磁装置对物体的作用力源于磁场的空间分布随时间变化,这种变化可等效为磁场区域的空间平移。如图所示,沿水平直线轨道上存在足够多边长为的正方形匀强磁场区域,相邻正方形区域磁感应强度大小均为,方向相反,整个磁场区域沿轨道水平向右平移的速度可以调控,其瞬时速度记为。物体正下方固定连接一水平单匝边长为的正方形线圈,电阻为,物体(含线圈)质量为,其水平向右运动的瞬时速度记为,运动过程中线圈完全处于磁场区域。与之间的关系为(为时刻,、为非负常数),采用国际单位制。忽略线圈自感、空气阻力和一切摩擦。下列选项正确的是( )
A. 若,则物体始终做加速直线运动
B. 若,,则线圈在内产生的焦耳热为
C. 若,,则线圈中电流发生周期性变化,其频率为
D. 若,,则物体在内的增量为
考点4 电磁感应中的三大力学观点的综合性应用
1.(2025·江西·高考真题)(多选)如图所示,足够长的传送带与水平面的夹角为,速率恒为,宽为的区域存在与传送带平面垂直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。边长为、质量为m、电阻为R的正方形线框置于传送带上,进入磁场前与传送带保持相对静止,线框边刚离开磁场区域时的速率恰为。若线框或边受到安培力,则其安培力大于。线框受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,动摩擦因数,边始终平行于,重力加速度为g。下列选项正确的是( )
A. 线框速率的最小值为
B. 线框穿过磁场区域产生的焦耳热为
C. 线框穿过磁场区域的时间为
D. 边从进入到离开磁场区域的时间内,传送带移动距离为
2.(2024·江西·高考真题)如图(a)所示,轨道左侧斜面倾斜角满足sinθ1 = 0.6,摩擦因数,足够长的光滑水平导轨处于磁感应强度为B = 0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向上,右侧斜面导轨倾角满足sinθ2 = 0.8,摩擦因数。现将质量为m甲 = 6kg的导体杆甲从斜面上高h = 4m处由静止释放,质量为m乙 = 2kg的导体杆乙静止在水平导轨上,与水平轨道左端的距离为d。已知导轨间距为l = 2m,两杆电阻均为R = 1Ω,其余电阻不计,不计导体杆通过水平导轨与斜面导轨连接处的能量损失,且若两杆发生碰撞,则为完全非弹性碰撞,取g = 10m/s2,求:
(1)甲杆刚进入磁场,乙杆的加速度?
(2)乙杆第一次滑上斜面前两杆未相碰,距离d满足的条件?
(3)若乙前两次在右侧倾斜导轨上相对于水平导轨的竖直高度y随时间t的变化如图(b)所示(t1、t2、t3、t4、b均为未知量),乙第二次进入右侧倾斜导轨之前与甲发生碰撞,甲在0 ~ t3时间内未进入右侧倾斜导轨,求d的取值范围。
考点5 交变电流及其应用
1.(2025·江西·高考真题)某变压器的原线圈匝数未知,将的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n,测得副线圈两端的电压U与匝数n之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器,则原线圈的匝数最接近( )
A. 110
B. 160
C. 210
D. 310
考点6 利用传感器制作简单的自动控制装置
1.(2025·江西·高考真题)热敏电阻的阻值随温度的变化而改变,通过建立温度与热敏电阻两端电压的关系,可制作一简易的温度传感器,进而实现温度测量。如图(a)所示,为热敏电阻,为匹配电阻,电源电动势为E(内阻不计),数字电压表(内阻视为无穷大)用于测量热敏电阻两端的电压。
(1)由图(a)可得的表达式为 。
(2)已知某热敏电阻从升温到时,其阻值从单调减小到。为了合理配置的阻值,用电阻箱代替该热敏电阻进行实验。经数据处理得到不同值对应的关系图线,如图(b)所示,分析可知应选图线 对应的作为匹配电阻,可使在更宽范围内对变化的响应更灵敏。
(3)选定匹配电阻后,按图(a)连接电路,改变热敏电阻的温度T,测量其两端的电压,并尝试用二次多项式进行数据拟合,得到温度与的关系。
(4)用已标定的温度传感器进行实验,记录数据,如下表所示,其中T为测量温度,为标准温度,。表中绝对误差最大和最小的测量温度值T分别为 和 。除涉及元器件的精度和稳定性之外,分析该温度传感器测量误差的主要来源: 。
模拟题精选
1.(2026·江西师范大学附中·学情自测)(多选)如图1所示,光滑水平桌面上有竖直向下、宽度为L的匀强磁场,正方形闭合导线框abcd的边长为l,放在桌面上,bc边与磁场边界平行,L>l。让导线框在沿ab方向的恒力F作用下穿过匀强磁场,导线框的v-t图像如图2所示。以下判断正确的是 ( )
A. t1~t2时间内,导线框受到的安培力逐渐增大
B. t2~t3时间内,导线框ad两端的电压恒为0
C. t1~t3时间内,v-t图中阴影部分的面积表示磁场的宽度L
D. t3~t4时间内,导线框产生的焦耳热大于Fl
2.(2026·江西新余·一模)考试时,监考教师使用手持金属探测器对进入考场的考生进行检查,如题图所示,该探测器涉及的基本原理是( )
A. 涡流
B. 静电感应
C. 电磁阻尼
D. 电磁驱动
3.(2026·江西丰城中学·一模)一个有N匝的矩形线框,面积为S,以角速度从如图所示的位置开始,在匀强磁场B中匀速转动,则产生的感应电动势随时间变化的图像是( )
A. B.
C. D.
4.(2026·江西上饶·一模)(多选)小饶同学在实验室利用可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。可拆变压器零部件如图(a)所示,组装后如图(b)所示。某一次实验中小饶同学选择的原线圈匝数为800匝,副线圈匝数为100匝,原线圈输入12V的正弦交流电,则下列说法正确的是( )
A. 本次实验时原线圈中导线更粗
B. 本次实验时副线圈中导线更粗
C. 该同学正确操作后,交流电压表测得副线圈的电压一定为1.5V
D. 为保证实验安全,该同学应选低压交流电源接入原线圈
5.(2026·江西上饶·二模)2026年国家计划新增1万个高速超充充电桩,图为超充充电桩的简化电路。已知充电桩的电压(V),充电功率为396kW,变压器视为理想变压器,变压器原、副线圈的匝数比为。则原线圈电流的有效值为( )
A. 450A
B.
C. 1800A
D.
6.(2026·江西·阶段性训练)市场上某款“自发电”门铃开关的原理如图所示。在按下门铃按钮过程中,夹着永磁铁的铁块向下移动,改变了与“E”形铁芯接触的位置,使得通过线圈的磁场发生改变,门铃响。松开门铃按钮后,弹簧可使之复位(与连接的外电路未画出)。由此可以判断( )
A. 按住按钮不动,门铃会一直响
B. 按钮复位的过程中,门铃会一直响
C. 按钮复位的过程中,穿过线圈的磁通量一直减小
D. 按钮复位的过程中,穿过线圈的磁通量一直增加
7.(2026·吉安市第一中学·二模)我国自主研制的“复兴号”高铁动车组采用交流牵引供电系统。列车运行时,受电弓获取高压交流电,经车载牵引变压器降压后,最终输出给牵引系统。若牵引变压器可简化为原线圈匝数为1000匝、副线圈匝数为75匝的理想变压器,已知高压交流电的电压为25kV,副线圈所接牵引系统的等效电阻为3Ω。忽略线路损耗,下列说法正确的是( )
A. 副线圈输出电压的峰值为
B. 原线圈输入电流为
C. 当列车牵引功率增大时,原线圈输入电流保持不变
D. 仅将原线圈匝数减少为原来的一半,则副线圈输出电压变为原来的2倍
8.(2026·江西·联考)台风登陆,大厦悬挂的千吨阻尼器随之晃动,减轻了台风对大厦的危害。阻尼器的原理可用图(乙)表示:摆锤的底部附着永磁体,一起在导体板的上方摆动,导体板内产生涡电流。下列判断错误的是( )
A. 导体板中产生恒定的涡电流,耗散大厦振动的能量
B. 该装置无需使用外接电源
C. 导体板的电阻率越大,阻尼器越不容易停摆
D. 阻尼器做受迫振动,振动频率与大楼的振动频率相同
9.(2026·江西·临门一练)如图,矩形线框切割磁感线产生交流电压,它的匝数、电阻,将其接在理想变压器的原线圈上。“220V 22W”的灯泡L正常发光,内阻为的电风扇M正常工作,电流表A的示数为0.3A。导线电阻不计,电压表和电流表均为理想电表,不计灯泡电阻的变化,矩形线框最大电流不能超过20A。以下描述正确的是( )
A. 矩形线框转动时最大磁通量为
B. 当线圈从图示位置经过时,理想电压表示数为22V
C. 原、副线圈上的电流比
D. 若将电风扇换成另一只与L完全相同的小灯泡,则电流表的示数变大
10.(2026·江西丰城中学·一模)如图所示,边长为1m、电阻为0.04Ω的刚性正方形线框 abcd 放在强磁场中,线框平面与磁场B垂直。若线框固定不动,磁感应强度以均匀增大时,线框的发热功率为P;若磁感应强度恒为0.2T,线框以某一角速度绕其中心轴匀速转动时,线框的发热功率为2P,则ab边所受最大的安培力为( )
A. N
B.
C. 1N
D.
11.(2026·江西南昌·一模)(多选)如图甲所示,黑光灯是一种利用发出的人类不敏感的紫外光引诱害虫飞近高压电网来“击毙”害虫的环保型设备,图乙是黑光灯高压电网的工作电路示意图,将电压有效值为的正弦交流电通过理想变压器升为高压,变压器原线圈匝数为,副线圈匝数为。已知空气在通常情况下的击穿电场强度约为,杀灭害虫至少需要的瞬时电压。下列选项正确的是( )
A. 为保证黑光灯能正常灭虫,原副线圈匝数比应满足
B. 为保证黑光灯能正常灭虫,原副线圈匝数比应满足
C. 若副线圈电压最大值为,则电网相邻极板距离不能大于
D. 若副线圈电压最大值为,则电网相邻极板距离不能小于
12.(2026·江西新余·一模)(多选)某同学为了验证自感现象,找来带铁芯的线圈L(线圈的自感系数很大,构成线圈导线的电阻可以忽略),两个相同的小灯泡A和B、二极管D、开关S和电池组E等,用导线将它们连接成如图所示的电路。经检查,各元件和导线均是完好的,检查电路无误后,开始进行实验操作。他可能观察到的现象是( )
A. 闭合S瞬间,A、B一起亮
B. 闭合S瞬间,A比B先亮
C. 闭合S待电路稳定后,B亮,A不亮
D. 断开S瞬间,A亮后再逐渐熄灭
13.(2026·江西新余·一模)(多选)如图甲所示,U形导轨倾斜固定放置与水平面的夹角为53°,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直导线框平面向下,导轨光滑且电阻忽略不计,导轨的宽度为L,长度为L、电阻为R的金属棒与导轨垂直放置,由静止开始释放,最大速度为v0;现把U形导轨水平放置,磁场方向变为竖直向下,把金属棒与导轨垂直放置,如图乙所示,给金属棒水平向右的变力F,使其向右做加速度大小为g的匀加速直线运动,已知重力加速度为g,,,下列说法正确的是( )
A. 对甲图,最大电功率为
B. 金属棒的质量为
C. 对乙图,F与时间t的关系式为
D. 对乙图,无法求出0 ~ t时间内F的冲量大小
14.(2026·江西新余·一模)如图(俯视图),光滑水平面上有一个匀质金属圆环,直线边界线右侧有一竖直向下且足够大的匀强磁场,圆环从边界线左侧以初速度垂直边界线向右进入匀强磁场,圆环完全进入磁场后恰好静止。若仅将圆环半径变为原来的2倍,单位长度的质量和电阻均不变,改变初速度后以同样方式进入磁场,圆环完全进入磁场后仍恰好静止,则圆环中通过的电荷量与半径改变前圆环中通过的电荷量之比为( )
A.
B.
C.
D.
15.(2026·江西·质量检测)现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图,下图为真空室的俯视图,如果从上向下看,电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为,电子做圆周运动的轨道半径为,若电磁铁线圈因电流变化产生磁场随时间按(、均为正常数)规律变化,形成涡旋电场的电场线是一系列同心圆,单个圆上形成的电场强度大小处处相等。将一个半径为的闭合环形导体置于相同半径的电场线位置处,闭合环形导体的电阻为,导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动,产生感应电流,或者说导体中产生了感应电动势( )
A. 为使电子加速,当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时,电流的大小应该减小
B. 电子的加速度大小为
C. 环形导体中感应电流大小为
D. 电子在圆形轨道中加速一周的过程中,电子增加的动能为
16.(2026·江西九江·一模)如图,理想变压器原、副线圈匝数比为,输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源,电流表为理想电表,灯泡L的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中,灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是( )
A. L先变亮后变暗
B. 电流表的示数先变大后变小
C. 的功率一直减小
D. 电源的输出功率一直减小
17.(2026·江西·联考)(多选)如图甲所示为理想自耦变压器,其中P为变压器上的滑动触头,在、间接如图乙所示的正弦式交变电压,副线圈接有定值电阻、小灯泡及光敏元件(光照越强,电阻值越小),光敏元件与小灯泡距离较远,可利用光敏元件特性根据日照的强度实现自动控制小灯泡的亮度,电流表为理想交流电表,不计导线的电阻。则( )
A. 流过的交流电的频率为100Hz
B. 保持不变,保持滑动触头P位置不变,天色变暗,则小灯泡的亮度变亮,变压器输入功率减小
C. 保持不变,保持滑动触头P位置不变,天色变亮,则定值电阻消耗的功率变大
D. 天色亮度不变,当滑动触头P逆时针转动,则电压减小
18.(2026·江西丰城中学·一模)如图,两理想变压器间接有电阻R,电表均为理想交流电表,a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后( )
A. R的发热功率不变
B. 电压表的示数变小
C. 电流表的示数变大
D. 电流表的示数变小
19.(2026·江西·联考)手机无线充电技术越来越普及,图甲是使用220 V正弦交变电源的手机无线充电装置,其工作原理如图乙所示。其中S为探测开关,若手机支持无线快充,则S与1接通,此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1:N2=3:1,手机两端的电压为9 V,充电功率为27 W;若手机不支持无线快充,则S与2接通,此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1:N3=5:1,手机两端的电压为5 V,充电功率为5 W。送电线圈所接的电阻R=40 Ω,开关1所接电阻为R1,开关2所接电阻为R2。若把装置线圈视为理想变压器,则下列说法正确的是( )
A. R1的阻值为18 Ω
B. 快速充电时,送电线圈的输入电压为180 V
C. S与2接通时,a、b间的输入功率为22 W
D. S与2接通时,受电线圈两端的电压为44 V
20.(2026·江西·全真模拟)如图甲所示为一套模拟海浪发电,并给小风扇供电的装置示意图,模拟海浪在圆筒中涌动,使竖直筒内的水平绝缘活塞上下做简谐运动。活塞上表面固定一根长的金属棒,通过竖直导轨及导线与变压器的原线圈连接。金属棒运动的空间存在方向水平且垂直于、磁感应强度大小为的匀强磁场(图中未画出),金属棒产生的正弦式交流电如图乙所示,小风扇正常工作。已知理想变压器原、副线圈匝数比为,小风扇输入功率为,小风扇线圈电阻为,其他电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 正常工作时小风扇的输出功率为
B. 变压器原线圈中的电流有效值为
C. 金属棒所受安培力大小的最大值为
D. 金属棒的速度与时间的关系式为
21.(2026·江西·联考)如图所示,单匝线圈处于均匀减小的磁场中,磁通量变化率为k,线圈电阻为2R,线圈通过开关导线与两根足够长的平行光滑水平金属轨道相连,轨道宽为L,图中虚线右侧存在垂直轨道向下的匀强磁场,磁感应强度为B,轨道上静止放置有两根相同的金属棒MN和PQ,它们的质量均为m、电阻均为R,其中MN在磁场外,PQ在磁场内且距离磁场虚线边界d0,两部分磁场不会相互影响。不计连接线圈的导线和水平轨道的电阻,则( )
A. 开关闭合瞬间,流过MN棒的电流方向N→M
B. 开关闭合瞬间,PQ棒的加速度为
C. 若开关处于断开状态,给MN一个向右的初速度v0,稳定时PQ棒上产生的热量
D. 若开关处于断开状态,给MN一个向右的初速度v0,稳定时两金属棒的间距
22.(2026·江西上饶·二模)罗氏线圈又叫微分电流互感器,结构如图所示,由绕制在环形非铁磁材料上的等距线圈“绕组”和从线圈末端引回起点的“回线”组成。当通电导体垂直环形平面穿过环形中心时,通过采集两端输出的电信号来测量导体内的电流,下列说法正确的是( )
A. 由图可知待测电流产生的磁场的方向为沿环形材料逆时针方向
B. 待测电流变化越快,则输出端的电压越大
C. 待测电流越大,则输出端的电压越大
D. 待测电流不为零,则输出端的电压不为零
23.(2026·江西·联考)如图所示,竖直虚线MN为垂直纸面向里的匀强磁场右边界,单匝矩形线圈abcd的cd边与MN重合。线圈绕MN轴以角速度ω匀速转动产生交变电流,从图示位置开始计时,已知磁感应强度大小为B,线圈的面积为S。将该交变电流作为电源接入图乙的理想变压器中,变压器原副线圈匝数比为3∶1,电表均为理想电表,线圈、导线电阻不计,定值电阻R1=R2=R,下列说法正确的是( )
A. 线圈在时产生的感应电动势大小
B. 电压表的示数为
C. 电流表的示数为
D. 线圈转动一圈,通过R1的电荷量为
24.(2026·江西·物理测试)(多选)如图甲所示,平行导轨固定在水平面上,导轨处在竖直向下的匀强磁场中,导轨右端连接一定值电阻,金属棒在导轨上虚线间做往复运动,第一次运动的图像如图乙所示,第二次运动的图像(正弦曲线)如图丙所示,两图像中的T和值相等,金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,导轨和金属棒的电阻均不计,则下列说法正确的是( )
A. 若MN和PQ是金属棒某次运动中的最左和最右端,则是第二次运动
B. 两次运动过程中,定值电阻的电功率相同
C. 第一次和第二次运动,在时刻,通过定值电阻的电流之比为
D. 第一次和第二次运动,在时间内,通过定值电阻的电量之比为
25.(2026·江西九江·一模)(多选)磁感应强度为B的匀强磁场中,矩形导线框abcd沿ab边中垂线ef垂直弯折,弯折后的线框绕PM轴以角速度匀速转动(从上往下看为顺时针方向),PM与磁场方向垂直,,时刻转动到如图所示位置,此时磁场方向与线框aefd平行,与线框ebcf垂直,且线框ebcf垂直纸面向外,下列说法正确的是( )
A. 时线框abcd中电流方向为
B. 线框abcd中的电流可能不按正弦式规律变化
C. 线框abcd的磁通量最小值为
D. 线框abcd中的最大感应电动势为
26.(2026·江西南昌·一模)(多选)如图所示,倾角为、间距为的光滑导轨的上端连接一自感系数为的线圈,空间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场,现将一根质量为的导体棒从导轨上某处由静止释放,由于电路中的总电阻极小,此后导体棒在导轨上做简谐运动,导体棒的最大速度与周期和振幅的关系为,重力加速度大小为,下列说法正确的是( )
A. 导体棒简谐运动的振幅为
B. 导体棒的最大速度为
C. 回路中的最大电流为
D. 导体棒简谐运动的周期为
27.(2026·江西上饶·二模)(多选)福建舰航母利用电磁技术使电磁弹射系统瞬间“刹停”。模拟过程如图所示,平行光滑金属导轨被固定在水平绝缘桌面上,导轨间距为,右端连接阻值为的定值电阻。水平导轨上足够长的矩形区域内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为。某装置从左侧沿导轨水平向右发射第1根导体棒,导体棒以初速度进入磁场,速度减为零时被锁定;从原位置再发射第2根相同的导体棒,导体棒仍以初速度进入磁场,速度减为零时被锁定,以此类推,直到发射第根相同的导体棒进入磁场。已知每根导体棒的质量为,电阻为,长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好(发射前导体棒与导轨不接触),导体棒始终垂直导轨,不计空气阻力、导轨的电阻,忽略回路中的电流对原磁场的影响。下列说法正确的是( )
A. 当导体棒进入磁场切割磁感线时,洛伦兹力对导体棒中的自由电荷做正功
B. 第1根导体棒刚进入磁场时导轨右端定值电阻上两端的电压为
C. 从第1根导体棒进入磁场到第4根导体棒速度减为零的过程中,导轨右端定值电阻上通过的总电荷量为
D. 从第1根导体棒进入磁场到第2026根导体棒速度减为零的过程中,导轨右端定值电阻上产生的总热量为
28.(2026·江西·联考)如图所示,两根光滑平行金属导轨MN和PQ固定在水平面上,导轨左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计。水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场,相距一段距离,磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端,磁感应强度大小为B,方向竖直向上;磁场Ⅱ的磁感应强度大小为B,方向竖直向下。两磁场区域沿导轨方向的长度均为d,质量均为m的金属棒ab和ef垂直导轨放置,接入电路中的电阻分别为R和2R,金属棒ef置于磁场Ⅱ的右边界处(边界处存在磁场)。现将金属棒ab从弯曲导轨上高度为h1处由静止释放,使其沿导轨运动。金属棒ab在离开磁场Ⅰ前已经做匀速运动。设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. 金属棒ab刚进入磁场Ⅰ时,金属棒ef中的电流方向为f→e
B. 金属棒ab刚进入磁场Ⅰ瞬间,金属棒ef的加速度大小
C. 金属棒ab在磁场Ⅰ内运动的过程中,金属棒ef产生的焦耳热
D. 若金属棒ab以速度v′进入磁场Ⅰ,经过时间t0从磁场Ⅰ穿出,则在这段时间内通过金属棒ef横截面的电荷量
29.(2026·江西新余·二模)(多选)如图所示,间距为d的足够长平行光滑金属导轨竖直放置,导轨上端接有自感系数为L的电感线圈,导轨处于垂直导轨平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现将一根质量为m的导体棒从导轨上某处紧贴导轨由静止释放,金属棒运动过程始终与导轨垂直且与导轨接触良好,重力加速度为g,不考虑电磁辐射,不计一切电阻。在金属棒运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 导体棒在导轨上做变加速运动,直至匀速下滑
B. 导体棒在导轨上做往复运动
C. 导体棒的最大动能为
D. 导体棒中最大电流为
30.(2026·江西·全真模拟)(多选)如图,一正方形导线框在足够长的绝缘平板小车上,与车一起在水平面上匀速运动。矩形区域内存在竖直向上的匀强磁场,小车以速率匀速通过该区域过程中,线框相对车滑动,线框边始终平行于,边刚离开磁场时速率恰好为。已知线框边长为、质量为、电阻为,磁场的磁感应强度大小为,长为,且,线框与车之间的动摩擦因数为,重力加速度大小为,则线框( )
A. 刚进入磁场时产生的感应电动势大小为
B. 受到安培力的总时间为
C. 穿过磁场的过程中产生的总焦耳热一定为
D. 穿过磁场的过程中因摩擦产生的总热量一定为
31.(2026·江西新余·二模)如图,理想变压器原、副线圈匝数比为,输入端、接入电压有效值恒定的交变电源,灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中,两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是( )
A. L1先变暗后变亮,L2一直变亮
B. L1先变亮后变暗,L2一直变亮
C. L1先变暗后变亮,L2先变亮后变暗
D. L1先变亮后变暗,L2先变亮后变暗
32.(2026·江西丰城中学·一模)线圈在磁场中运动时会受电磁阻尼作用.如图所示,光滑绝缘水平桌面上有一边长为L的正方形线圈,其质量为m,各边电阻相等,线圈以初速度v进入一个有明显边界的磁感应强度为B的匀强磁场,磁场的宽度大于L。当线圈完全穿过磁场后,其速度变为初始的一半,求:
(1)线圈刚进入磁场瞬间,两点间的电压是多少?
(2)线圈进入磁场和离开磁场的两个过程中产生的焦耳热之比。
33.(2026·江西师范大学附中·学情自测)某物理实验小组的同学想制作一个温控报警器,他们从网上购买了一个热敏电阻,热敏电阻说明书上标出了该热敏电阻不同温度下的阻值,如下表所示:
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
2400.0
1500.0
1150.0
860.0
435.0
120.0
(1)实验小组的小王同学先用多用电表粗略测量常温下该热敏电阻的阻值,当时环境温度为22℃,他用多用电表电阻挡选“×10”倍率测量时,指针偏转角度太小,则应将倍率更换至 (选填“×1”或“×100”)挡,换挡后进行欧姆调零,正确操作后多用电表指针如图甲所示,读出常温下该热敏电阻的阻值为 Ω。
(2)实验小组的小张同学又设计如图乙所示的电路来精确测量常温下该热敏电阻的阻值。操作步骤如下:
①正确连接实验电路后,调节滑动变阻器R的滑片至左端;
②闭合S1、S2,快速调节滑动变阻器R的滑片,使电流表和电压表指针有明显偏转,分别记下电流表、电压表的示数I1、U1;
③保持滑动变阻器R的滑片位置不动,快速断开S2,分别记下此时电流表、电压表的示数I2、U2,则待测电阻RT= (用I1、U1、I2、U2表示)。
(3)利用该热敏电阻制作温控报警器,其电路原理如图丙所示,图中电源电动势为10 V,内阻可不计,报警系统接在ab之间,当ab之间的输出电压高于6.0 V时,便触发报警器报警,如果要使报警温度达到(60.0℃时报警系统报警,电阻箱应调到 Ω,如果要使报警温度更高一点,应该将电阻箱的电阻调 (选填“大”或“小”)一点。
34.(2026·江西新余·一模)(多选)为了节能环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强,照度越大,照度单位为lx)。
(1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表,根据表中已知数据,在如图甲的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。由图像可求出照度为0.6lx时的电阻约为 kΩ。
照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻/kΩ
5.8
3.7
2.3
2.0
1.8
(2)如图乙,是街道路灯自动控制设计电路,利用直流电源为电磁铁供电,利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果,路灯应接在 (填“AB”或“BC”)之间。
(3)用多用电表“×10 Ω”挡,按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时,指针示数如图丙,则线圈的电阻为 Ω;已知当线圈中的电流大于或等于2mA时,继电器的衔铁将被吸合,图乙中直流电源的电动势E=6V,内阻忽略不计,滑动变阻器有两种规格可供选择:
R1(0~200Ω,1A)、R2(0~2000Ω,0.1A)。要求天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯,滑动变阻器应选择 (填“R1”、“R2”)。为使天色更暗时才点亮路灯,应适当将滑动阻变阻器的滑片向 (填“左”或“右”)端移动。
35.(2026·吉安市第一中学·二模)如图,固定的两条光滑平行轨道的曲面部分是半径为R的四分之一圆弧,水平部分位于竖直向上、大小为B的匀强磁场中,导轨Ⅰ部分两导轨间距为L,导轨Ⅱ部分两导轨间距为,将质量均为m的金属棒P和Q分别置于轨道上的ab段和cd段,且与轨道垂直。P、Q棒电阻均为r,导轨电阻不计,重力加速度为g。Q棒静止,让P棒从圆弧最高点静止释放,当P棒在导轨Ⅰ部分运动时,Q棒已达到稳定运动状态。求:
(1)P棒到达轨道最低点瞬间对轨道压力的大小;
(2)Q棒从开始运动到第一次速度达到稳定,该过程通过P棒的电荷量;
(3)从P棒进入导轨Ⅱ运动到再次稳定过程中,P、Q棒中产生的总热量。
36.(2026·江西九江·一模)如图所示,光滑水平面上“V”形区域POQ内有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向竖直向下,,初始时质量为m的矩形导线框MNKJ的MJ边与O点重合(俯视图),此后运动中矩形线框的MJ中点与NK中点始终位于“V”形区域POQ的角平分线上,已知,MJ足够长,线框总电阻为R。
(1)若线框的初速度为,求线框MNKJ刚开始运动时感应电流的大小;
(2)若线框的初速度为,求线框运动的最大位移;
(3)若在静止的线框NK中点施加一个水平向右的恒定拉力F,经过时间线框达到稳定状态,求此过程中线框产生的焦耳热。
37.(2026·江西·临门一练)如图所示,两根相互平行、足够长的光滑金属导轨固定于水平桌面上,左侧轨道间距为,右侧轨道间距为,导体棒、分别置于导轨的右侧和左侧,导体棒长度与所在导轨宽度相同。导体棒的质量、电阻不计,导体棒的质量、电阻未知。定值电阻的阻值,电容器的电容,初始状态电容器不带电。电容器右侧和定值电阻左侧有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小。导体棒通过绝缘细线跨过光滑滑轮与重物相连,该重物的质量,连接的细线平行于导轨,连接的细线竖直。、导体棒分别距定滑轮和定值电阻足够远且运动过程中未离开磁场区域,导轨电阻不计,忽略一切阻力,取重力加速度。
(1)若在开关闭合、与断开的状态下将导体棒由静止释放(重物离地足够高),求导体棒的最大速度。
(2)若在开关与都断开、闭合的状态下,将重物置于离地高度(连接的细线伸直),导体棒由静止释放开始计时,瞬间再断开。
(i)求重物落地瞬间导体棒的速度大小。
(ii)重物落地瞬间,再闭合开关,从闭合开关到导体棒、运动到稳定状态的过程中,求通过导体棒的电荷量。
试卷第1页,共3页
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让教与学更高效
专题12电磁感应交变电流
考点1电磁感应现象楞次定律
1.【答案】A
考点2法拉第电磁感应定律自感和涡流
1.【答案】BD
2.【答案】CD
考点3电磁感应现象中的电路和图像问题
1.【答案】AD
考点4电磁感应中的三大力学观点的综合性应用
1.【答案】AD
2【答案】(1)a20=2ms,方向水平向右:(2)d≥24m:(3)356
11
m≤d≤696m
11
考点5交变电流及其应用
1.【答案】C
考点6利用传感器制作简单的自动控制装置
1/4
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1.【答案】①_R,E
②乙
③38.0
④70.2
⑤匹配电阻R,的阻值
RT+Ro
不太合适或选用二次多项式进行数据拟合不够精确
一年模拟练测园
模拟题精选
1.【答案】CD
2.【答案】A
3.【答案】A
4.【答案】BD
5.【答案】C
6.【答案】B
7.【答案】D
8.【答案】A
9.【答案】B
10.【答案】C
11.【答案】AD
12.【答案】CD
13.【答案】BC
2/4
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让教与学更高效
14.【答案】B
15.【答案】c
16.【答案】C
17.【答案】BC
18.【答案】C
19.【答案】B
20.【答案】A
21.【答案】D
22.【答案】B
23.【答案】B
24.【答案】AC
25.【答案】AD
26.【答案】BC
27.【答案】BD
28.【答案】B
29.【答案】BD
30.【答案】AC
3/4
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31.【答案】A
32【答案】1)3BL:(2)7:5
4
33.【答案】(1)①×100
②1400
(2)U211-UL2或U2_U1
(3)①
1I2
I,I
180
②小
34【答案】①2.7k2(2.6k22.8k2)
②AB
③1402
④R2
⑤左
35.【答案】(1)3mg
(2)4m▣
(3)
1
mgR
50
36.【答案】(1)2BLV
(2)9mRvo
(3)9F2Rt,243mF2R2
3R
4B2L2
4B2L2
32B4L4
37.【答案】(1)3m/s
(2)(i)2m/s(ii)0.8C
4/4
专题12 电磁感应 交变电流
3年真题1年模拟
考点分类
江西考情
命题规律
考点1 电磁感应现象 楞次定律
2025江西(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:环形电流和通电螺线管周围的磁场。
·趋势:考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,固定以单项选择题形式考查。
考点2 法拉第电磁感应定律 自感和涡流
2026江西(1题)、2025江西(1题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:含自感线圈的电路闭合及断开后电流的变化及其图像。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,固定以单项选择题形式考查。
考点3 电磁感应现象中的电路和图像问题
2026江西(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:线框进出磁场产生的等效电路相关计算、计算交变流电路中的电功、电功率和焦耳热。
·趋势:常与电功率等知识板块交叉融合,固定以单项选择题形式考查。
考点4 电磁感应中的三大力学观点的综合性应用
2025江西(1题)、2024江西(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:线框进出磁场产生的等效电路相关计算。
·趋势:考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理。
考点5 交变电流及其应用
2025江西(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:理想变压器两端电压与匝数的关系。
·趋势:整体难度偏易,侧重基本概念的清晰掌握,固定以单项选择题形式考查。
考点6 利用传感器制作简单的自动控制装置
2025江西(1题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:温度传感器。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点1 电磁感应现象 楞次定律
1.(2025·江西·高考真题)托卡马克是一种磁约束核聚变装置,其中心柱上的密绕螺线管(线圈)可以驱动附近由电子和离子组成的磁约束等离子体旋转形成等离子体电流,如图(a)所示。当线圈通以如图(b)所示的电流时,产生的等离子体电流方向(俯视)为( )
A. 顺时针
B. 逆时针
C. 先顺时针后逆时针
D. 先逆时针后顺时针
【答案】A
【详解】由图(b)可知开始阶段流过CS线圈的电流正向减小,根据右手定则可知,CS线圈产生的磁场下端为N极,上端为S极,则穿过线圈周围某一截面的磁通量向下减小,由楞次定律可知产生的感应电场方向为顺时针方向(俯视),则产生的等离子体电流方向(俯视)为顺时针;同理在以后阶段通过CS线圈的电流反向增加时,情况与前一阶段等效,即产生的等离子体电流方向(俯视)仍为顺时针。故选A。
考点2 法拉第电磁感应定律 自感和涡流
1.(2026·江西·高考真题)(多选)某小组探究线圈的自感现象,实验电路如图所示,其中和是两个相同的灯泡,线圈的自感系数很大。下列选项正确的是( )
A. 闭合,稳定后缓慢减小的阻值,亮度不变,变亮
B. 闭合,缓慢变亮
C. 断开的瞬间,通过的电流方向改变
D. 断开的瞬间,通过的电流方向改变
【答案】BD
【详解】由图可知电路结构为:L与串联为一条支路,R与串联为另一条支路,两条支路并联后,再与电源、开关S、滑动变阻器R1串联。A.闭合S稳定后缓慢减小R的阻值,并联总电阻减小,总电流增大,电源内阻r和R1的分压增大,并联部分的电压会减小,因此的电流减小、亮度变暗;同时并联电压减小的过程中,线圈L的自感会阻碍电流的减小,使亮度逐渐变暗;总电流变大,则流过支路的电流变大,变亮,故A错误;B.闭合S瞬间,线圈L的自感电动势会阻碍自身支路电流的增大,因此的电流是从0开始逐渐增大的,缓慢变亮,故B正确;C.闭合S稳定时,L支路的电流方向是从左向右经过;断开S瞬间,线圈L作为自感电源维持自身电流大小、方向不变,因此通过的电流方向依然是从左向右,没有发生改变,故C错误;D.闭合S稳定时,的电流方向是从左向右;断开S后,电源被切断,L、、、R构成闭合的自感回路,回路电流方向为L右端→右端→右端→左端→R→L左端,因此通过的电流方向变为从右向左,和原方向相反,发生了改变,故D正确。故选BD。
2.(2025·江西·高考真题)(多选)如图所示,一细金属导体棒在匀强磁场中沿纸面由静止开始向右运动,磁场方向垂直纸面向里。不考虑棒中自由电子的热运动。下列选项正确的是( )
A. 电子沿棒运动时不受洛伦兹力作用
B. 棒运动时,P端比Q端电势低
C. 棒加速运动时,棒中电场强度变大
D. 棒保持匀速运动时,电子最终相对棒静止
【答案】CD
【详解】A.由左手定则可知,电子沿棒运动时受到竖直方向的洛伦兹力作用,A错误;B.根据右手定则可知,棒向右运动时,P端比Q端电势高,B错误;C.PQ两端电势差U=BLv,可知棒中电场强度,则棒加速运动时,棒中电场强度变大,C正确;D.棒保持匀速运动时,PQ两端电势差保持恒定,电子将集聚在导体棒下端,最终相对棒静止,D正确。故选CD。
考点3 电磁感应现象中的电路和图像问题
1.(2026·江西·高考真题)(多选)某类电磁装置对物体的作用力源于磁场的空间分布随时间变化,这种变化可等效为磁场区域的空间平移。如图所示,沿水平直线轨道上存在足够多边长为的正方形匀强磁场区域,相邻正方形区域磁感应强度大小均为,方向相反,整个磁场区域沿轨道水平向右平移的速度可以调控,其瞬时速度记为。物体正下方固定连接一水平单匝边长为的正方形线圈,电阻为,物体(含线圈)质量为,其水平向右运动的瞬时速度记为,运动过程中线圈完全处于磁场区域。与之间的关系为(为时刻,、为非负常数),采用国际单位制。忽略线圈自感、空气阻力和一切摩擦。下列选项正确的是( )
A. 若,则物体始终做加速直线运动
B. 若,,则线圈在内产生的焦耳热为
C. 若,,则线圈中电流发生周期性变化,其频率为
D. 若,,则物体在内的增量为
【答案】AD
【详解】A.若,则即始终有由电磁驱动可知物体始终做加速直线运动,故A正确;B.若,,则物体相对磁场的切割速度满足正弦函数,故产生正弦式电流,峰值电流根据可知相对速度的最大值可得在0~3s内焦耳热,故B错误;C.若,,则相对切割速度不变,产生感应电动势大小恒定不变,电流大小恒定不变,方向周期性变化,且周期为则频率为,故C错误;D.若,,则即物体始终做加速运动。感应电动势大小安培力大小物体加速度可得图像如图所示 结合图像,在0~6s内(即一个周期内)与t轴包围面积即为v的增量,可得,故D正确。故选AD。
考点4 电磁感应中的三大力学观点的综合性应用
1.(2025·江西·高考真题)(多选)如图所示,足够长的传送带与水平面的夹角为,速率恒为,宽为的区域存在与传送带平面垂直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。边长为、质量为m、电阻为R的正方形线框置于传送带上,进入磁场前与传送带保持相对静止,线框边刚离开磁场区域时的速率恰为。若线框或边受到安培力,则其安培力大于。线框受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,动摩擦因数,边始终平行于,重力加速度为g。下列选项正确的是( )
A. 线框速率的最小值为
B. 线框穿过磁场区域产生的焦耳热为
C. 线框穿过磁场区域的时间为
D. 边从进入到离开磁场区域的时间内,传送带移动距离为
【答案】AD
【详解】A.在边进入磁场而边未进入磁场的过程中,线框受到沿传送带平面向上的安培力和沿传送带平面向下的重力分力。若线框相对传送带滑动,则滑动摩擦力为,而,故已知线框受到的安培力即因此线框将相对传送带向上滑动,滑动摩擦力方向沿传送带平面向下。线框在沿传送带平面的安培力、重力分力、摩擦力作用下做减速运动。在边进入磁场到边离开磁场的过程中,因线框速度小于传送带速度,故其所受滑动摩擦力方向沿传送带平面向下。又因线框不受安培力,所以其在沿传送带平面的滑动摩擦力和重力分力作用下做匀加速直线运动。综上分析可知,当边刚进入磁场时,线框有最小速度。设线框加速度为,根据牛顿第二定律有边离开磁场时速度恰好为,则有联立解得,故A正确;B.在边进入磁场到边进入磁场的过程中,由动能定理有则该过程产生的焦耳热在边离开磁场到边离开磁场的过程中,线框产生的焦耳热也为。因此,线框穿过磁场区域产生的焦耳热为,故B错误;C.设边进入磁场到边进入磁场的时间为,根据闭合电路欧姆定律得根据动量定理有设边进入磁场到边离开磁场的时间为,有因为边离开磁场到边离开磁场所用时间也为,所以线框穿过磁场区域的总时间联立解得,故C错误;D.边从进入到离开磁场区域的时间该段时间内传送带移动的距离,故D正确。故选AD。
2.(2024·江西·高考真题)如图(a)所示,轨道左侧斜面倾斜角满足sinθ1 = 0.6,摩擦因数,足够长的光滑水平导轨处于磁感应强度为B = 0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向上,右侧斜面导轨倾角满足sinθ2 = 0.8,摩擦因数。现将质量为m甲 = 6kg的导体杆甲从斜面上高h = 4m处由静止释放,质量为m乙 = 2kg的导体杆乙静止在水平导轨上,与水平轨道左端的距离为d。已知导轨间距为l = 2m,两杆电阻均为R = 1Ω,其余电阻不计,不计导体杆通过水平导轨与斜面导轨连接处的能量损失,且若两杆发生碰撞,则为完全非弹性碰撞,取g = 10m/s2,求:
(1)甲杆刚进入磁场,乙杆的加速度?
(2)乙杆第一次滑上斜面前两杆未相碰,距离d满足的条件?
(3)若乙前两次在右侧倾斜导轨上相对于水平导轨的竖直高度y随时间t的变化如图(b)所示(t1、t2、t3、t4、b均为未知量),乙第二次进入右侧倾斜导轨之前与甲发生碰撞,甲在0 ~ t3时间内未进入右侧倾斜导轨,求d的取值范围。
【答案】(1)a乙0 = 2m/s2,方向水平向右;(2)d ≥ 24m;(3)
【详解】
(1)甲从静止运动至水平导轨时,根据动能定理有甲刚进入磁场时,平动切割磁感线有E0 = Blv0则根据欧姆定律可知此时回路的感应电流为根据楞次定律可知,回路中的感应电流沿逆时针方向(俯视),结合左手定则可知,乙所受安培力方向水平向右,由牛顿第二定律有BI0l = m2a乙0带入数据有a乙0 = 2m/s2,方向水平向右
(2)甲和乙在磁场中运动的过程中,系统不受外力作用,则系统动量守恒,若两者共速时恰不相碰,则有m1v0 = (m1+m2)v共对乙根据动量定理有其中联立解得dmin = Δx = 24m则d满足d ≥ 24m
(3)根据(2)问可知,从甲刚进入磁场至甲、乙第一次在水平导轨运动稳定,相对位移为Δx = 24m,且稳定时的速度v共 = 6m/s乙第一次在右侧斜轨上向上运动的过程中,根据牛顿第二定律有m2gsinθ2+μ2m2gcosθ2 = m2a乙上根据匀变速直线运动位移与速度的关系有2a乙上x上 = v共2乙第一次在右侧斜轨上向下运动的过程中,根据牛顿第二定律有m2gsinθ2-μ2m2gcosθ2 = m2a乙下再根据匀变速直线运动位移与速度的关系有2a乙下x下 = v12且x上 = x下联立解得乙第一次滑下右侧轨道最低点的速度v1 = 5m/s由于两棒发生碰撞,则为完全非弹性碰撞,则甲乙整体第一次在右侧倾斜轨道上向上运动有(m1+m2)gsinθ2+μ2(m1+m2)gcosθ2 = (m1+m2)a共上同理有2a共上x共上 = v2且由图(b)可知x上 = 4.84x共上解得甲、乙碰撞后的速度乙第一次滑下右侧轨道最低点后与甲相互作用的过程中,甲、乙组成的系统合外力为零,根据动量守恒有m1v2-m2v1 = (m1+m2)v解得乙第一次滑下右侧轨道最低点时甲的速度为若乙第一次滑下右侧轨道最低点时与甲发生碰撞,则对应d的最小值,乙第一次在右侧斜轨上运动的过程,对甲根据动量定理有其中解得根据位移关系有dmin′-Δx = Δx1解得若乙返回水平导轨后,当两者共速时恰好碰撞,则对应d的最大值,对乙从返回水平导轨到与甲碰撞前瞬间的过程,根据动量定理有其中解得根据位移关系有dmax-Δx-Δx1 = Δx2解得则d的取值范围为
考点5 交变电流及其应用
1.(2025·江西·高考真题)某变压器的原线圈匝数未知,将的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n,测得副线圈两端的电压U与匝数n之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器,则原线圈的匝数最接近( )
A. 110
B. 160
C. 210
D. 310
【答案】C
【详解】设原线圈的匝数为,根据,可得由题图可知当时,,代入可得故选C。
考点6 利用传感器制作简单的自动控制装置
1.(2025·江西·高考真题)热敏电阻的阻值随温度的变化而改变,通过建立温度与热敏电阻两端电压的关系,可制作一简易的温度传感器,进而实现温度测量。如图(a)所示,为热敏电阻,为匹配电阻,电源电动势为E(内阻不计),数字电压表(内阻视为无穷大)用于测量热敏电阻两端的电压。
(1)由图(a)可得的表达式为 。
(2)已知某热敏电阻从升温到时,其阻值从单调减小到。为了合理配置的阻值,用电阻箱代替该热敏电阻进行实验。经数据处理得到不同值对应的关系图线,如图(b)所示,分析可知应选图线 对应的作为匹配电阻,可使在更宽范围内对变化的响应更灵敏。
(3)选定匹配电阻后,按图(a)连接电路,改变热敏电阻的温度T,测量其两端的电压,并尝试用二次多项式进行数据拟合,得到温度与的关系。
(4)用已标定的温度传感器进行实验,记录数据,如下表所示,其中T为测量温度,为标准温度,。表中绝对误差最大和最小的测量温度值T分别为 和 。除涉及元器件的精度和稳定性之外,分析该温度传感器测量误差的主要来源: 。
【答案】① ② 乙 ③ 38.0 ④ 70.2 ⑤ 匹配电阻的阻值不太合适或选用二次多项式进行数据拟合不够精确
【详解】
(1)[1]由闭合电路的欧姆定律可得电路中电流可得
(2)[2]由图(b)可知,图线乙在相同的变化区间,变化范围更大,即图线乙对应的作为匹配电阻,可使在更宽范围内对变化的响应更灵敏。
(4)[3][4]结合表格数据分析,可知测量的绝对误差最大和最小对应的测量温度分别为和。[5]误差的主要来源除去涉及元器件的精度和稳定性之外,可能是匹配电阻的阻值不太合适或选用二次多项式进行数据拟合不够精确。
模拟题精选
1.(2026·江西师范大学附中·学情自测)(多选)如图1所示,光滑水平桌面上有竖直向下、宽度为L的匀强磁场,正方形闭合导线框abcd的边长为l,放在桌面上,bc边与磁场边界平行,L>l。让导线框在沿ab方向的恒力F作用下穿过匀强磁场,导线框的v-t图像如图2所示。以下判断正确的是 ( )
A. t1~t2时间内,导线框受到的安培力逐渐增大
B. t2~t3时间内,导线框ad两端的电压恒为0
C. t1~t3时间内,v-t图中阴影部分的面积表示磁场的宽度L
D. t3~t4时间内,导线框产生的焦耳热大于Fl
【答案】CD
【详解】A.t1时刻,导线框开始进入磁场区域,减速运动,安培力大于恒力F,加速度逐渐变小,安培力减小,故A错误;B.t2~t3时间内,导线框的感应电流为零,但两边都切割磁感线,ad两端的电压不为0,故B错误;C.t2时刻,导线框全部进入磁场区域,t3时刻,导线框开始离开磁场区域,t1~t3时间段图线和坐标轴围成的面积表示磁场的宽度L,故C正确;D.因为t3~t4段的安培力大于恒力,位移是,故导线框产生的焦耳热大于,故D正确。故选CD。
2.(2026·江西新余·一模)考试时,监考教师使用手持金属探测器对进入考场的考生进行检查,如题图所示,该探测器涉及的基本原理是( )
A. 涡流
B. 静电感应
C. 电磁阻尼
D. 电磁驱动
【答案】A
【详解】金属探测器是通过交流电产生的变化磁场在金属处产生涡流的基本原理。故选A。
3.(2026·江西丰城中学·一模)一个有N匝的矩形线框,面积为S,以角速度从如图所示的位置开始,在匀强磁场B中匀速转动,则产生的感应电动势随时间变化的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】图示位置线框处于与中性面垂直的平面,竖直长边垂直切割磁感线,此时产生的感应电动势最大为根据正弦式交变电流的表达式可知感应电动势随时间的变化关系为故选A。
4.(2026·江西上饶·一模)(多选)小饶同学在实验室利用可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。可拆变压器零部件如图(a)所示,组装后如图(b)所示。某一次实验中小饶同学选择的原线圈匝数为800匝,副线圈匝数为100匝,原线圈输入12V的正弦交流电,则下列说法正确的是( )
A. 本次实验时原线圈中导线更粗
B. 本次实验时副线圈中导线更粗
C. 该同学正确操作后,交流电压表测得副线圈的电压一定为1.5V
D. 为保证实验安全,该同学应选低压交流电源接入原线圈
【答案】BD
【详解】AB.根据变压器电流与匝数关系可知可知副线圈电流更大。电流越大,导线需要越粗以减少发热,因此副线圈导线更粗,故A错误,B正确;C.根据理想变压器电压与匝数关系可知但实际变压器存在漏磁、线圈电阻等损耗,导致副线圈电压略小于1.5V,故C错误;D.实验中为保证安全,原线圈必须接入低压交流电源,避免高压带来的触电风险,故D正确。故选BD。
5.(2026·江西上饶·二模)2026年国家计划新增1万个高速超充充电桩,图为超充充电桩的简化电路。已知充电桩的电压(V),充电功率为396kW,变压器视为理想变压器,变压器原、副线圈的匝数比为。则原线圈电流的有效值为( )
A. 450A
B.
C. 1800A
D.
【答案】C
【详解】副线圈电压有效值为其中,故根据可知故选C。
6.(2026·江西·阶段性训练)市场上某款“自发电”门铃开关的原理如图所示。在按下门铃按钮过程中,夹着永磁铁的铁块向下移动,改变了与“E”形铁芯接触的位置,使得通过线圈的磁场发生改变,门铃响。松开门铃按钮后,弹簧可使之复位(与连接的外电路未画出)。由此可以判断( )
A. 按住按钮不动,门铃会一直响
B. 按钮复位的过程中,门铃会一直响
C. 按钮复位的过程中,穿过线圈的磁通量一直减小
D. 按钮复位的过程中,穿过线圈的磁通量一直增加
【答案】B
【详解】A.感应电流产生的条件是穿过闭合线圈的磁通量发生变化,只有磁通量变化时,才会产生感应电流使门铃发声。按住按钮不动时,永磁铁位置不变,穿过线圈的磁通量不再变化,没有感应电流,门铃不会一直响,故A错误;B.按钮复位过程中,磁通量一直在变化,一直有感应电流,门铃会一直响,故B正确;CD.复位过程中,永磁铁从下方(丙)回到初始上方位置(乙),穿过线圈的磁通量先向左减小,后向右增大,故CD错误。故选B。
7.(2026·吉安市第一中学·二模)我国自主研制的“复兴号”高铁动车组采用交流牵引供电系统。列车运行时,受电弓获取高压交流电,经车载牵引变压器降压后,最终输出给牵引系统。若牵引变压器可简化为原线圈匝数为1000匝、副线圈匝数为75匝的理想变压器,已知高压交流电的电压为25kV,副线圈所接牵引系统的等效电阻为3Ω。忽略线路损耗,下列说法正确的是( )
A. 副线圈输出电压的峰值为
B. 原线圈输入电流为
C. 当列车牵引功率增大时,原线圈输入电流保持不变
D. 仅将原线圈匝数减少为原来的一半,则副线圈输出电压变为原来的2倍
【答案】D
【详解】A.已知高压交流电的电压为25kV,即,根据电压比解得副线圈输出电压的有效值 ,根据解得 ,故A错误;B.副线圈电流 根据电流比解得原线圈电流 ,故B错误;C.理想变压器输入功率等于输出功率,即牵引功率增大时,输入电压不变,因此原线圈输入电流增大,故C错误;D.根据电压比可知、不变,减半时,变为原来的2倍,故D正确。故选D。
8.(2026·江西·联考)台风登陆,大厦悬挂的千吨阻尼器随之晃动,减轻了台风对大厦的危害。阻尼器的原理可用图(乙)表示:摆锤的底部附着永磁体,一起在导体板的上方摆动,导体板内产生涡电流。下列判断错误的是( )
A. 导体板中产生恒定的涡电流,耗散大厦振动的能量
B. 该装置无需使用外接电源
C. 导体板的电阻率越大,阻尼器越不容易停摆
D. 阻尼器做受迫振动,振动频率与大楼的振动频率相同
【答案】A
【详解】A.摆锤摆动过程中,永磁体相对于导体板运动,穿过导体板的磁通量发生变化,根据法拉第电磁感应定律,导体板中产生感应电流。由于摆锤的速度和位置不断变化,磁通量的变化率不是恒定的,因此产生的涡电流是变化的,不是恒定的,故A错误;B.该装置利用电磁感应原理,将机械能转化为电能,不需要使用外接电源,故B正确;C.导体板的电阻率越大,根据电阻定律可知其电阻越大,在感应电动势一定的情况下,产生的涡电流越小,安培力越小,阻尼作用越弱,能量耗散越慢,阻尼器越不容易停摆,故C正确;D.阻尼器悬挂在大楼上,在大楼振动的驱动下做受迫振动,受迫振动的频率等于驱动力的频率,即与大楼的振动频率相同,故D正确。本题选错误的,故选A。
9.(2026·江西·临门一练)如图,矩形线框切割磁感线产生交流电压,它的匝数、电阻,将其接在理想变压器的原线圈上。“220V 22W”的灯泡L正常发光,内阻为的电风扇M正常工作,电流表A的示数为0.3A。导线电阻不计,电压表和电流表均为理想电表,不计灯泡电阻的变化,矩形线框最大电流不能超过20A。以下描述正确的是( )
A. 矩形线框转动时最大磁通量为
B. 当线圈从图示位置经过时,理想电压表示数为22V
C. 原、副线圈上的电流比
D. 若将电风扇换成另一只与L完全相同的小灯泡,则电流表的示数变大
【答案】B
【详解】A.根据变压器磁通量变化与电压计算有解得,故A错误;BC.原、副线圈的匝数比可得又有由闭合电路欧姆定律,可得联立解得则,故B正确,C错误;D.若将电风扇换成另一只与L完全相同的小灯泡,则L与小灯泡并联,副线圈上总电阻变为原、副线圈的电流比有解得电流表示数减小,故D错误。故选B。
10.(2026·江西丰城中学·一模)如图所示,边长为1m、电阻为0.04Ω的刚性正方形线框 abcd 放在强磁场中,线框平面与磁场B垂直。若线框固定不动,磁感应强度以均匀增大时,线框的发热功率为P;若磁感应强度恒为0.2T,线框以某一角速度绕其中心轴匀速转动时,线框的发热功率为2P,则ab边所受最大的安培力为( )
A. N
B.
C. 1N
D.
【答案】C
【详解】磁场均匀增大时,产生的感应电动势为可得线框以某一角速度绕其中心轴匀速转动时电动势的最大值为此时有解得分析可知当线框平面与磁场方向平行时感应电流最大为故ab边所受最大的安培力为故选C。
11.(2026·江西南昌·一模)(多选)如图甲所示,黑光灯是一种利用发出的人类不敏感的紫外光引诱害虫飞近高压电网来“击毙”害虫的环保型设备,图乙是黑光灯高压电网的工作电路示意图,将电压有效值为的正弦交流电通过理想变压器升为高压,变压器原线圈匝数为,副线圈匝数为。已知空气在通常情况下的击穿电场强度约为,杀灭害虫至少需要的瞬时电压。下列选项正确的是( )
A. 为保证黑光灯能正常灭虫,原副线圈匝数比应满足
B. 为保证黑光灯能正常灭虫,原副线圈匝数比应满足
C. 若副线圈电压最大值为,则电网相邻极板距离不能大于
D. 若副线圈电压最大值为,则电网相邻极板距离不能小于
【答案】AD
【详解】AB.原线圈输入电压有效值,根据理想变压器电压与匝数的关系可得副线圈电压有效值题目要求杀灭害虫的瞬时电压至少为1000V,即要求副线圈电压最大值正弦交流电最大值代入得整理得,故A正确,B错误;CD.空气被击穿的条件是电场强度超过击穿场强,因此要保证正常工作,需满足极板间最大电场已知副线圈电压最大值代入得整理得即电网相邻极板距离不能小于,故C错误,D正确。故选AD。
12.(2026·江西新余·一模)(多选)某同学为了验证自感现象,找来带铁芯的线圈L(线圈的自感系数很大,构成线圈导线的电阻可以忽略),两个相同的小灯泡A和B、二极管D、开关S和电池组E等,用导线将它们连接成如图所示的电路。经检查,各元件和导线均是完好的,检查电路无误后,开始进行实验操作。他可能观察到的现象是( )
A. 闭合S瞬间,A、B一起亮
B. 闭合S瞬间,A比B先亮
C. 闭合S待电路稳定后,B亮,A不亮
D. 断开S瞬间,A亮后再逐渐熄灭
【答案】CD
【详解】ABC.从实物图中我们可以看出两个小灯泡是间接并联关系,其中自感线圈和B灯泡串联,当闭合开关的瞬间,通过B的电流增大,自感线圈产生感应电流阻碍电路电流增大,所以B是逐渐亮起来,电路稳定后B亮度保持不变;而A灯泡和二极管相串联,二极管阻碍由S向A的电流通过,故A灯泡一直不亮,故AB错误,C正确;D.当断开开关的瞬间,电源电流减小,自感线圈要阻碍电流的减小,产生与原电流方向相同的感应电流,此时A、B串联构成回路,所以B灯泡是缓慢熄灭,A会先亮再逐渐熄灭,故D正确。故选CD。
13.(2026·江西新余·一模)(多选)如图甲所示,U形导轨倾斜固定放置与水平面的夹角为53°,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直导线框平面向下,导轨光滑且电阻忽略不计,导轨的宽度为L,长度为L、电阻为R的金属棒与导轨垂直放置,由静止开始释放,最大速度为v0;现把U形导轨水平放置,磁场方向变为竖直向下,把金属棒与导轨垂直放置,如图乙所示,给金属棒水平向右的变力F,使其向右做加速度大小为g的匀加速直线运动,已知重力加速度为g,,,下列说法正确的是( )
A. 对甲图,最大电功率为
B. 金属棒的质量为
C. 对乙图,F与时间t的关系式为
D. 对乙图,无法求出0 ~ t时间内F的冲量大小
【答案】BC
【详解】A.当金属棒以最大速度v0运行时,金属棒产生的电动势为最大电功率为故A错误;B.当金属棒以最大速度v0稳定运行时,根据公式,,把重力沿着斜面和垂直斜面方向分解,由二力的平衡可得解得故B正确;C.对乙图,设金属棒t时刻的速度为v,则有,,由牛顿第二定律可得导体棒做匀加速直线运动,则有解得故C正确;D.由C项可知F与t为一次函数,做出F − t图像是一条倾斜直线,冲量是力的时间积累,则F − t图像与时间轴所围成的面积表示F的冲量,则可以求出0 ~ t时间内F的冲量大小,故D错误。故选BC。
14.(2026·江西新余·一模)如图(俯视图),光滑水平面上有一个匀质金属圆环,直线边界线右侧有一竖直向下且足够大的匀强磁场,圆环从边界线左侧以初速度垂直边界线向右进入匀强磁场,圆环完全进入磁场后恰好静止。若仅将圆环半径变为原来的2倍,单位长度的质量和电阻均不变,改变初速度后以同样方式进入磁场,圆环完全进入磁场后仍恰好静止,则圆环中通过的电荷量与半径改变前圆环中通过的电荷量之比为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】设单位长度电阻为,圆环周长电阻圆环在进入磁场的过程中,根据,,解得磁通量从0增加到所以即,所以。故选B。
15.(2026·江西·质量检测)现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图,下图为真空室的俯视图,如果从上向下看,电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为,电子做圆周运动的轨道半径为,若电磁铁线圈因电流变化产生磁场随时间按(、均为正常数)规律变化,形成涡旋电场的电场线是一系列同心圆,单个圆上形成的电场强度大小处处相等。将一个半径为的闭合环形导体置于相同半径的电场线位置处,闭合环形导体的电阻为,导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动,产生感应电流,或者说导体中产生了感应电动势( )
A. 为使电子加速,当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时,电流的大小应该减小
B. 电子的加速度大小为
C. 环形导体中感应电流大小为
D. 电子在圆形轨道中加速一周的过程中,电子增加的动能为
【答案】C
【详解】A.为使电子沿逆时针方向加速,则电子所受电场力沿逆时针方向,所以感生电场的方向沿顺时针方向;当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时,根据楞次定律,电流的大小应该增大,故A错误。BC.根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势则感应电场场强大小为电子的加速度大小为根据闭合电路欧姆定律可得联立可得,故C正确;B错误;D.电子在圆形轨道中加速一周的过程中,由动能定理可得可得电子增加的动能为,故D错误。故选C。
16.(2026·江西九江·一模)如图,理想变压器原、副线圈匝数比为,输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源,电流表为理想电表,灯泡L的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中,灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是( )
A. L先变亮后变暗
B. 电流表的示数先变大后变小
C. 的功率一直减小
D. 电源的输出功率一直减小
【答案】C
【详解】A.由题意可知,灯泡L与滑动变阻器的右侧电阻串联,电阻与滑动变阻器的左侧电阻串联,然后再并联,在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中,滑动变阻器的右侧电阻一直减小,根据可知,副线圈的电压不变,所以通过灯泡L的电流一直增大,即灯泡L一直变亮,故A错误;B.设副线圈的总电阻为,则解得则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中,副线圈的总电阻先增大后减小,所以副线圈的电流先减小后增大,根据可知,原线圈的电流也先减小后增大,即电流表的示数先减小后增大,故B错误;C.在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中,滑动变阻器的左侧电阻一直增大,所以通过的电流一直减小,即的功率一直减小,故C正确;D.由B选项分析可知,原线圈的电流先变小后变大,根据可知,电源的输出功率先减小后增大,故D错误。故选C。
17.(2026·江西·联考)(多选)如图甲所示为理想自耦变压器,其中P为变压器上的滑动触头,在、间接如图乙所示的正弦式交变电压,副线圈接有定值电阻、小灯泡及光敏元件(光照越强,电阻值越小),光敏元件与小灯泡距离较远,可利用光敏元件特性根据日照的强度实现自动控制小灯泡的亮度,电流表为理想交流电表,不计导线的电阻。则( )
A. 流过的交流电的频率为100Hz
B. 保持不变,保持滑动触头P位置不变,天色变暗,则小灯泡的亮度变亮,变压器输入功率减小
C. 保持不变,保持滑动触头P位置不变,天色变亮,则定值电阻消耗的功率变大
D. 天色亮度不变,当滑动触头P逆时针转动,则电压减小
【答案】BC
【详解】A.交流电的周期为0.02s,则频率为50Hz,变压器不改变交流电频率,故流过R0的交流电的频率为50 Hz不变,故A错误;B.保持不变,保持滑动触头位置不变,因匝数比未变,不变,天色变暗,光敏电阻阻值增大,并联电路两端电压增大,小灯泡变亮,副线圈总电阻增大,变小;根据可知减小,又因为可知减小,故正确;C.保持不变,保持滑动触头位置不变,因匝数比未变,不变,天色变亮,光敏电阻阻值变小,副线圈中电流增大,定值电阻消耗的功率变大,故正确;D.电压是电源电压,输入电压,与匝数无关,故D错误。故选BC。
18.(2026·江西丰城中学·一模)如图,两理想变压器间接有电阻R,电表均为理想交流电表,a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后( )
A. R的发热功率不变
B. 电压表的示数变小
C. 电流表的示数变大
D. 电流表的示数变小
【答案】C
【详解】AC.闭合开关S后,负载电阻减小,匝数为n4的线圈输出功率变大,匝数为n1的线圈输入功率也变大,a、b两端电压有效值不变,由可知电流表A1的示数变大,根据因比值不变,I1变大,I2变大,所以R的发热功率变大,故A错误,C正确;B.根据理想变压器电压比等于匝数比可知输出电压U2不变,电压表的示数不变,故B错误;D.根据理想变压器电流与匝数关系可得,由于匝数均保持不变,I1增大,所以I2、I4增大,故电流表A2的示数变大,故D错误。故选C。
19.(2026·江西·联考)手机无线充电技术越来越普及,图甲是使用220 V正弦交变电源的手机无线充电装置,其工作原理如图乙所示。其中S为探测开关,若手机支持无线快充,则S与1接通,此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1:N2=3:1,手机两端的电压为9 V,充电功率为27 W;若手机不支持无线快充,则S与2接通,此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1:N3=5:1,手机两端的电压为5 V,充电功率为5 W。送电线圈所接的电阻R=40 Ω,开关1所接电阻为R1,开关2所接电阻为R2。若把装置线圈视为理想变压器,则下列说法正确的是( )
A. R1的阻值为18 Ω
B. 快速充电时,送电线圈的输入电压为180 V
C. S与2接通时,a、b间的输入功率为22 W
D. S与2接通时,受电线圈两端的电压为44 V
【答案】B
【详解】AB.S与1接通,此时次级电流则初级电流此时初级电压,即送电线圈的输入电压次级电压则,故A错误,B正确;C.S与2接通,此此次级电流则初级电流a、b间的输入功率,故C错误;D.此时初级电压次级电压,故D错误。故选B。
20.(2026·江西·全真模拟)如图甲所示为一套模拟海浪发电,并给小风扇供电的装置示意图,模拟海浪在圆筒中涌动,使竖直筒内的水平绝缘活塞上下做简谐运动。活塞上表面固定一根长的金属棒,通过竖直导轨及导线与变压器的原线圈连接。金属棒运动的空间存在方向水平且垂直于、磁感应强度大小为的匀强磁场(图中未画出),金属棒产生的正弦式交流电如图乙所示,小风扇正常工作。已知理想变压器原、副线圈匝数比为,小风扇输入功率为,小风扇线圈电阻为,其他电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 正常工作时小风扇的输出功率为
B. 变压器原线圈中的电流有效值为
C. 金属棒所受安培力大小的最大值为
D. 金属棒的速度与时间的关系式为
【答案】A
【详解】A.原线圈电压有效值根据理想变压器变压规律代入数据解得小风扇输入功率解得小风扇的热功率输出功率为输入功率减去热功率,故A正确;B.根据理想变压器电流规律解得原线圈电流有效值,故B错误;C.原线圈电流最大值安培力最大值,故C错误;D.由图乙可知,感应电动势的瞬时值为金属棒切割磁感线产生感应电动势联立解得金属棒的速度与时间的关系式,故D错误。故选A。
21.(2026·江西·联考)如图所示,单匝线圈处于均匀减小的磁场中,磁通量变化率为k,线圈电阻为2R,线圈通过开关导线与两根足够长的平行光滑水平金属轨道相连,轨道宽为L,图中虚线右侧存在垂直轨道向下的匀强磁场,磁感应强度为B,轨道上静止放置有两根相同的金属棒MN和PQ,它们的质量均为m、电阻均为R,其中MN在磁场外,PQ在磁场内且距离磁场虚线边界d0,两部分磁场不会相互影响。不计连接线圈的导线和水平轨道的电阻,则( )
A. 开关闭合瞬间,流过MN棒的电流方向N→M
B. 开关闭合瞬间,PQ棒的加速度为
C. 若开关处于断开状态,给MN一个向右的初速度v0,稳定时PQ棒上产生的热量
D. 若开关处于断开状态,给MN一个向右的初速度v0,稳定时两金属棒的间距
【答案】D
【详解】A.由楞次定律可知,开关闭合瞬间,流过MN棒的电流方向M→N,故A错误;B.根据法拉第电磁感应定律,单匝线圈产生的感应电动势闭合开关后,根据闭合电路欧姆定律,联立解得所以流过金属棒PQ的电流对PQ,根据牛顿第二定律联立解得方向向右,故B错误;C.两金属棒组成的系统动量守恒,有联立解得两导体棒损失的动能转化为内能,则所以,故C错误;D.对PQ,在安培力作用下加速,由动量定理,所以根据闭合电路欧姆定律根据法拉第电磁感应定律联立解得所以最终两棒间距,故D正确。故选D。
22.(2026·江西上饶·二模)罗氏线圈又叫微分电流互感器,结构如图所示,由绕制在环形非铁磁材料上的等距线圈“绕组”和从线圈末端引回起点的“回线”组成。当通电导体垂直环形平面穿过环形中心时,通过采集两端输出的电信号来测量导体内的电流,下列说法正确的是( )
A. 由图可知待测电流产生的磁场的方向为沿环形材料逆时针方向
B. 待测电流变化越快,则输出端的电压越大
C. 待测电流越大,则输出端的电压越大
D. 待测电流不为零,则输出端的电压不为零
【答案】B
【详解】A.根据安培定则可知待测电流产生的磁场的方向为沿环形材料顺时针方向,故A错误;B.根据法拉第电磁感应定律由于电流产生的磁场,因此因此导体内的电流强度变化越迅速,绕制的导线匝数越多,导线输出端AB的电势差越大,故B正确;CD.根据法拉第电磁感应定律可知AB端的电势差与电流的变化率有关,与电流的大小没有直接关系,故CD错误。故选B。
23.(2026·江西·联考)如图所示,竖直虚线MN为垂直纸面向里的匀强磁场右边界,单匝矩形线圈abcd的cd边与MN重合。线圈绕MN轴以角速度ω匀速转动产生交变电流,从图示位置开始计时,已知磁感应强度大小为B,线圈的面积为S。将该交变电流作为电源接入图乙的理想变压器中,变压器原副线圈匝数比为3∶1,电表均为理想电表,线圈、导线电阻不计,定值电阻R1=R2=R,下列说法正确的是( )
A. 线圈在时产生的感应电动势大小
B. 电压表的示数为
C. 电流表的示数为
D. 线圈转动一圈,通过R1的电荷量为
【答案】B
【详解】A.电动势的最大值为从图示位置开始计时,电动势瞬时值表达式线圈在时产生的感应电动势大小,故A错误;BC.变压器的等效电阻设电动势的有效值为,因为线圈只有半个周期内存在正弦式电流,故原线圈电流故电流表的示数为为原线圈的电压由得副线圈的电压故B正确,C错误;D.线圈转动一圈,通过R1的电荷量为线圈转动一圈磁感量变化量故线圈转动一圈,通过R1的电荷量为0,故D错误。故选B。
24.(2026·江西·物理测试)(多选)如图甲所示,平行导轨固定在水平面上,导轨处在竖直向下的匀强磁场中,导轨右端连接一定值电阻,金属棒在导轨上虚线间做往复运动,第一次运动的图像如图乙所示,第二次运动的图像(正弦曲线)如图丙所示,两图像中的T和值相等,金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,导轨和金属棒的电阻均不计,则下列说法正确的是( )
A. 若MN和PQ是金属棒某次运动中的最左和最右端,则是第二次运动
B. 两次运动过程中,定值电阻的电功率相同
C. 第一次和第二次运动,在时刻,通过定值电阻的电流之比为
D. 第一次和第二次运动,在时间内,通过定值电阻的电量之比为
【答案】AC
【详解】A.金属棒从MN向PQ运动过程的最大位移,就等于时间的位移大小,也就等于时时间图线与t轴间的面积大小,显然是第二次位移更大,故A正确;B.两次运动过程,电流的有效值不同,因此定值电阻的电功率不同,故B错误;C.设导轨间距为L,磁场的磁感应强度大小为B,定值电阻的阻值为R,在时刻,第一次通过电阻的电流第二次通过电阻的电流因此两次的电流之比为,故C正确;D.在时间内,第一次运动电流的平均值为因此第一次通过电阻的电荷量为第二次通过电阻的电荷量为由于联立可得则,故D错误。故选AC。
25.(2026·江西九江·一模)(多选)磁感应强度为B的匀强磁场中,矩形导线框abcd沿ab边中垂线ef垂直弯折,弯折后的线框绕PM轴以角速度匀速转动(从上往下看为顺时针方向),PM与磁场方向垂直,,时刻转动到如图所示位置,此时磁场方向与线框aefd平行,与线框ebcf垂直,且线框ebcf垂直纸面向外,下列说法正确的是( )
A. 时线框abcd中电流方向为
B. 线框abcd中的电流可能不按正弦式规律变化
C. 线框abcd的磁通量最小值为
D. 线框abcd中的最大感应电动势为
【答案】AD
【详解】A.时刻磁通量在增大,由楞次定律可得为abcd中电流方向为,故A正确;B.闭合导体线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动,即可产生正弦式交流电,则线框abcd中的电流为正弦式交流电,故B错误;C.当abcd所在平面平行于磁场时有效面积最小为0,则磁通量最小值为0,故C错误;D.当abcd所在平面垂直于磁场时有效面积最大为最大感应电动势,故D正确。故选AD。
26.(2026·江西南昌·一模)(多选)如图所示,倾角为、间距为的光滑导轨的上端连接一自感系数为的线圈,空间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场,现将一根质量为的导体棒从导轨上某处由静止释放,由于电路中的总电阻极小,此后导体棒在导轨上做简谐运动,导体棒的最大速度与周期和振幅的关系为,重力加速度大小为,下列说法正确的是( )
A. 导体棒简谐运动的振幅为
B. 导体棒的最大速度为
C. 回路中的最大电流为
D. 导体棒简谐运动的周期为
【答案】BC
【详解】导体棒运动时,感应电动势自感电动势电路总电阻极小,故即积分得,即(以平衡位置为原点,位移为)。导体棒受力:代入,平衡位置处,得即平衡位置位移以平衡位置为新原点,位移为,则,代入得:即简谐运动回复力角频率A.导体棒从静止释放,初始位置为最大位移处,振幅,A错误。B.简谐运动最大速度代入、得,B正确。C.根据前面分析,可知最大电流代入,得,C正确。D.简谐运动周期,D错误。故选BC。
27.(2026·江西上饶·二模)(多选)福建舰航母利用电磁技术使电磁弹射系统瞬间“刹停”。模拟过程如图所示,平行光滑金属导轨被固定在水平绝缘桌面上,导轨间距为,右端连接阻值为的定值电阻。水平导轨上足够长的矩形区域内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为。某装置从左侧沿导轨水平向右发射第1根导体棒,导体棒以初速度进入磁场,速度减为零时被锁定;从原位置再发射第2根相同的导体棒,导体棒仍以初速度进入磁场,速度减为零时被锁定,以此类推,直到发射第根相同的导体棒进入磁场。已知每根导体棒的质量为,电阻为,长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好(发射前导体棒与导轨不接触),导体棒始终垂直导轨,不计空气阻力、导轨的电阻,忽略回路中的电流对原磁场的影响。下列说法正确的是( )
A. 当导体棒进入磁场切割磁感线时,洛伦兹力对导体棒中的自由电荷做正功
B. 第1根导体棒刚进入磁场时导轨右端定值电阻上两端的电压为
C. 从第1根导体棒进入磁场到第4根导体棒速度减为零的过程中,导轨右端定值电阻上通过的总电荷量为
D. 从第1根导体棒进入磁场到第2026根导体棒速度减为零的过程中,导轨右端定值电阻上产生的总热量为
【答案】BD
【详解】A.洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直,无论对于导体棒中的自由电荷还是导体棒整体,洛伦兹力均不做功,沿导体棒方向的分力做正功产生感应电动势,逆着导体棒运动方向的分力即安培力做负功,两者总和为零,故A错误;B.第1根导体棒刚进入磁场时,切割磁感线产生的感应电动势此时外电路仅有定值电阻,且导体棒的电阻也为,根据闭合电路欧姆定律,定值电阻两端的电压,故B正确;C.第根导体棒进入磁场到减速为零的过程中,根据动量定理有解得流过第根导体棒的总电荷量当第根导体棒运动时,已有根相同的导体棒锁定在导轨上,此时外电路相当于个阻值为的支路并联(包括定值电阻和根静止的导体棒),由于并联电路的分流作用,流过定值电阻的电荷量因此,从第1根导体棒进入到第4根导体棒速度减为零的过程中,定值电阻上通过的总电荷量,故C错误;D.第根导体棒运动的过程中,系统动能减少转化为焦耳热,总热量此时外电路的总电阻外电路产生的热量由于外电路是由个阻值为的支路并联构成,各个支路分得的热量相等,所以定值电阻上产生的热量从第1根到第2026根导体棒减速为零的过程中,定值电阻上产生的总热量,故D正确。故选BD。
28.(2026·江西·联考)如图所示,两根光滑平行金属导轨MN和PQ固定在水平面上,导轨左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计。水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场,相距一段距离,磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端,磁感应强度大小为B,方向竖直向上;磁场Ⅱ的磁感应强度大小为B,方向竖直向下。两磁场区域沿导轨方向的长度均为d,质量均为m的金属棒ab和ef垂直导轨放置,接入电路中的电阻分别为R和2R,金属棒ef置于磁场Ⅱ的右边界处(边界处存在磁场)。现将金属棒ab从弯曲导轨上高度为h1处由静止释放,使其沿导轨运动。金属棒ab在离开磁场Ⅰ前已经做匀速运动。设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. 金属棒ab刚进入磁场Ⅰ时,金属棒ef中的电流方向为f→e
B. 金属棒ab刚进入磁场Ⅰ瞬间,金属棒ef的加速度大小
C. 金属棒ab在磁场Ⅰ内运动的过程中,金属棒ef产生的焦耳热
D. 若金属棒ab以速度v′进入磁场Ⅰ,经过时间t0从磁场Ⅰ穿出,则在这段时间内通过金属棒ef横截面的电荷量
【答案】B
【详解】A.根据右手定则可知,金属棒刚进入磁场Ⅰ时,中的电流方向为,选项A错误;B.金属棒在弯曲光滑导轨上运动的过程中,机械能守恒,设其刚进入磁场Ⅰ时的速度为,闭合回路产生的感应电动势为,感应电流为,由机械能守恒定律可得解得感应电动势由闭合电路欧姆定律可得联立解得金属棒所受安培力解得,选项B正确;C.由左手定则可知,金属棒所受安培力水平向左,金属棒ef所受安培力水平向左,则金属棒ab在磁场Ⅰ中做减速运动,产生的感应电动势逐渐减小,金属棒ef在磁场Ⅱ中做加速运动,产生的感应电动势逐渐增加,当两棒产生的感应电动势相等时,回路中感应电流为零,此后金属棒ab、ef都做匀速运动,设金属棒ab、ef最终的速度大小分别为、,整个过程中安培力对金属棒ab、ef的冲量大小分别为、,由解得设水平向右为正方向,对金属棒ab,由动量定理有对金属棒ef,由动量定理有由于在金属棒ab、ef运动过程中,流过两金属棒的电流始终相等,所处磁场的磁感应强度大小也相等,因此两金属棒受到的安培力大小相等,则两金属棒受到的冲量的大小联立可得金属棒ab在磁场Ⅰ中运动的过程中,回路中产生的焦耳热故金属棒ef产生的焦耳热,选项C错误;D.由以上分析可知,当金属棒ab进入磁场Ⅰ后,金属棒ef开始向左运动,两棒在运动过程中受到的安培力大小时刻相等,则每个时刻两金属棒的加速度大小均相等,所以两金属棒在时间内速度的变化量大小相等,作出两金属棒的图像如图所示,根据图像与横轴围成的面积表示位移可知,在时间内,两金属棒运动的距离之和为,金属棒ab的位移大小为,则金属棒ef运动的位移大小根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得,通过金属棒ef横截面的电荷量而,整个回路的磁通量变化量联立解得,选项D错误。
29.(2026·江西新余·二模)(多选)如图所示,间距为d的足够长平行光滑金属导轨竖直放置,导轨上端接有自感系数为L的电感线圈,导轨处于垂直导轨平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现将一根质量为m的导体棒从导轨上某处紧贴导轨由静止释放,金属棒运动过程始终与导轨垂直且与导轨接触良好,重力加速度为g,不考虑电磁辐射,不计一切电阻。在金属棒运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 导体棒在导轨上做变加速运动,直至匀速下滑
B. 导体棒在导轨上做往复运动
C. 导体棒的最大动能为
D. 导体棒中最大电流为
【答案】BD
【详解】AB.由于电路中只有电感且无电阻,导体棒切割磁感线的电动势等于自感线圈的自感电动势,即对等式两边同时乘并求和,得,可得解得对导体棒由牛顿第二定律,重力向下、安培力向上,得将代入,得F与相对平衡位置的位移成正比、方向相反,说明导体棒做简谐运动,因此在导轨上做往复运动,而非匀速下滑,故A错误,B正确;C.当时,导体棒处在平衡位置,则有解得导体棒做简谐运动的周期为其中,解得则圆频率简谐运动的最大速度出现在平衡位置,最大速度其中振幅代入得最大动能,故C错误;D.由可知,取最大值时最大,最大值为代入得最大电流,故D正确。故选BD。
30.(2026·江西·全真模拟)(多选)如图,一正方形导线框在足够长的绝缘平板小车上,与车一起在水平面上匀速运动。矩形区域内存在竖直向上的匀强磁场,小车以速率匀速通过该区域过程中,线框相对车滑动,线框边始终平行于,边刚离开磁场时速率恰好为。已知线框边长为、质量为、电阻为,磁场的磁感应强度大小为,长为,且,线框与车之间的动摩擦因数为,重力加速度大小为,则线框( )
A. 刚进入磁场时产生的感应电动势大小为
B. 受到安培力的总时间为
C. 穿过磁场的过程中产生的总焦耳热一定为
D. 穿过磁场的过程中因摩擦产生的总热量一定为
【答案】AC
【详解】A.进入磁场前,线框与小车一起匀速运动,线框对地速度等于小车的速度。刚进入磁场的瞬间,线框还未发生明显减速,切割磁感线的边对地速度为,磁场静止,根据导体切割磁感线的感应电动势公式,可得感应电动势大小为,故A正确。B.已知小车以速率v0匀速通过该区域过程中,线框相对车滑动,说明线框进入磁场时受到的向左的安培力大于向右的滑动摩擦力,线框进入磁场的过程做加速度减小的减速运动;线框完全在磁场中的过程,不受安培力作用,此过程线框做匀加速直线运动;因gh边刚离开磁场时速率恰好为v0,故线框出磁场的过程与进入磁场的过程的运动形式相同,即线框出磁场与进入磁场的时间相等。设线框恰好完全进入磁场时的速度大小为v1,对线框完全在磁场中的运动过程,根据动能定理得μmg(L﹣D),解得v1设线框进入磁场与出磁场的时间均为t1,以向右为正方向,对线框进入磁场中的过程,根据动量定理得μmgt1mv1﹣mv0,其中解得t1线框受到安培力的总时间为t=2t1联立解得t,故B错误;C.题干说明小车始终以匀速运动,线框刚进入磁场时速度为,边刚离开磁场时速度也为,因此线框整个过程的动能变化线框进入磁场过程,由动能定理完全进入磁场后可得同理,所以总焦耳热等于;故C正确。D. 设线框完全在磁场中的运动时间为t2,由运动学公式得t2线框穿过磁场的过程的总时间为t总=t2+2t1此过程线框与小车的相对位移大小为Δx=x车﹣x框=v0t总﹣(L+D)线框穿过磁场的过程中因摩擦产生的总热量为Q摩=μmgΔxμmg(L+D),故D错误。故选AC。
31.(2026·江西新余·二模)如图,理想变压器原、副线圈匝数比为,输入端、接入电压有效值恒定的交变电源,灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中,两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是( )
A. L1先变暗后变亮,L2一直变亮
B. L1先变亮后变暗,L2一直变亮
C. L1先变暗后变亮,L2先变亮后变暗
D. L1先变亮后变暗,L2先变亮后变暗
【答案】A
【分析】【详解】副线圈的总电阻为解得则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中,副线圈的总电阻先增大后减小,根据等效电阻关系有则等效电阻先增大后减小,由欧姆定律有 ,先减小后增大,先减小后增大,则先变暗后变亮,根据,由于先减小后增大,则副线圈的电压先增大后减小,通过L2的电流为则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中,逐渐减小,副线圈的电压增大过程中 增大;在副线圈的电压减小过程中,通过R0的电流为逐渐增大,则越来越小,则则先变暗后变亮,一直变亮;故选A。
32.(2026·江西丰城中学·一模)线圈在磁场中运动时会受电磁阻尼作用.如图所示,光滑绝缘水平桌面上有一边长为L的正方形线圈,其质量为m,各边电阻相等,线圈以初速度v进入一个有明显边界的磁感应强度为B的匀强磁场,磁场的宽度大于L。当线圈完全穿过磁场后,其速度变为初始的一半,求:
(1)线圈刚进入磁场瞬间,两点间的电压是多少?
(2)线圈进入磁场和离开磁场的两个过程中产生的焦耳热之比。
【答案】(1);(2)
【详解】
(1)边刚进入磁场瞬间,边产生的感应电动势为由右手定则可知电流方向为,则a、b两点的电压是路端电压为(2)线圈刚全部进入磁场时速度为,刚离开磁场时速度为。线圈进入磁场的过程,由动量定理得同理,线圈离开磁场的过程,由动量定理得又通过线圈的电荷量,可得进入磁场和离开磁场的过程中,由能量守恒定律得联立可得
33.(2026·江西师范大学附中·学情自测)某物理实验小组的同学想制作一个温控报警器,他们从网上购买了一个热敏电阻,热敏电阻说明书上标出了该热敏电阻不同温度下的阻值,如下表所示:
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
2400.0
1500.0
1150.0
860.0
435.0
120.0
(1)实验小组的小王同学先用多用电表粗略测量常温下该热敏电阻的阻值,当时环境温度为22℃,他用多用电表电阻挡选“×10”倍率测量时,指针偏转角度太小,则应将倍率更换至 (选填“×1”或“×100”)挡,换挡后进行欧姆调零,正确操作后多用电表指针如图甲所示,读出常温下该热敏电阻的阻值为 Ω。
(2)实验小组的小张同学又设计如图乙所示的电路来精确测量常温下该热敏电阻的阻值。操作步骤如下:
①正确连接实验电路后,调节滑动变阻器R的滑片至左端;
②闭合S1、S2,快速调节滑动变阻器R的滑片,使电流表和电压表指针有明显偏转,分别记下电流表、电压表的示数I1、U1;
③保持滑动变阻器R的滑片位置不动,快速断开S2,分别记下此时电流表、电压表的示数I2、U2,则待测电阻RT= (用I1、U1、I2、U2表示)。
(3)利用该热敏电阻制作温控报警器,其电路原理如图丙所示,图中电源电动势为10 V,内阻可不计,报警系统接在ab之间,当ab之间的输出电压高于6.0 V时,便触发报警器报警,如果要使报警温度达到(60.0℃时报警系统报警,电阻箱应调到 Ω,如果要使报警温度更高一点,应该将电阻箱的电阻调 (选填“大”或“小”)一点。
【答案】(1)① ×100 ② 1400 (2)或 (3)① 180 ② 小
【讲解】(1) 当选用“×10”倍率测量电阻时,指针偏转角度太小,说明所测电阻阻值较大,为准确测量电阻阻值,应选用较大的倍率挡位进行测量,即选用“×100”挡位;正确操作后多用电表指针如图甲所示,则常温下该热敏电阻的阻值为
(2) 结合题意,由欧姆定律可得,解得
(3) 若要求开始报警时环境温度为,此时由电路特点结合欧姆定律可得代入数据解得,电阻箱阻值应调为如果要使报警温度更高一点,热敏电阻的阻值更小,根据欧姆定律可得解得因此应该将电阻箱的电阻调小。
34.(2026·江西新余·一模)(多选)为了节能环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强,照度越大,照度单位为lx)。
(1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表,根据表中已知数据,在如图甲的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。由图像可求出照度为0.6lx时的电阻约为 kΩ。
照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻/kΩ
5.8
3.7
2.3
2.0
1.8
(2)如图乙,是街道路灯自动控制设计电路,利用直流电源为电磁铁供电,利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果,路灯应接在 (填“AB”或“BC”)之间。
(3)用多用电表“×10 Ω”挡,按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时,指针示数如图丙,则线圈的电阻为 Ω;已知当线圈中的电流大于或等于2mA时,继电器的衔铁将被吸合,图乙中直流电源的电动势E=6V,内阻忽略不计,滑动变阻器有两种规格可供选择:
R1(0~200Ω,1A)、R2(0~2000Ω,0.1A)。要求天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯,滑动变阻器应选择 (填“R1”、“R2”)。为使天色更暗时才点亮路灯,应适当将滑动阻变阻器的滑片向 (填“左”或“右”)端移动。
【答案】① 2.7kΩ(2.6kΩ~2.8kΩ ) ② AB ③ 140Ω ④ R2 ⑤ 左
【详解】
(1)[1]从图像上可以看出当照度为0.6lx时的电阻约为(2.6kΩ~2.8kΩ );
(2)[2]当天亮时,光敏电阻的阻值变小,所以回路中电流增大,则衔铁被吸下来,此次触片和下方接触,此时灯泡应该熄灭,说明灯泡接在了AB上。
(3)[3][4][5]根据欧姆表的读数规则,所以电阻值为回路中的电流为2mA时回路中的需要中电阻所以选择滑动变阻器比较合理。若要求天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯,则天色更暗时光明电阻更大,要先保证回路中的电流2mA不变,则应减小滑动变阻器的阻值,即向左滑动滑动变阻器。
35.(2026·吉安市第一中学·二模)如图,固定的两条光滑平行轨道的曲面部分是半径为R的四分之一圆弧,水平部分位于竖直向上、大小为B的匀强磁场中,导轨Ⅰ部分两导轨间距为L,导轨Ⅱ部分两导轨间距为,将质量均为m的金属棒P和Q分别置于轨道上的ab段和cd段,且与轨道垂直。P、Q棒电阻均为r,导轨电阻不计,重力加速度为g。Q棒静止,让P棒从圆弧最高点静止释放,当P棒在导轨Ⅰ部分运动时,Q棒已达到稳定运动状态。求:
(1)P棒到达轨道最低点瞬间对轨道压力的大小;
(2)Q棒从开始运动到第一次速度达到稳定,该过程通过P棒的电荷量;
(3)从P棒进入导轨Ⅱ运动到再次稳定过程中,P、Q棒中产生的总热量。
【答案】(1)3mg (2) (3)
【讲解】(1) 设P棒到达轨道最低点时速度大小为v0,根据机械能守恒定律得在轨道最低点,根据牛顿第二定律可得联立解得,根据牛顿第三定律可得,P棒到达轨道最低点瞬间对轨道压力的大小为3mg;
(2) 设Q棒第一次稳定运动时的速度为vQ,P棒的速度为vP,则有Q棒从开始运动到第一次速度达到稳定过程中,分别对P、Q棒,根据动量定理可得,通过P棒的电荷量为联立解得,,
(3) 从P棒进入导轨Ⅱ运动后,两棒速度稳定时,速度相同,设稳定速度为v,由动量守恒定律得由能量守恒定律得,P、Q棒中产生的总热量为
36.(2026·江西九江·一模)如图所示,光滑水平面上“V”形区域POQ内有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向竖直向下,,初始时质量为m的矩形导线框MNKJ的MJ边与O点重合(俯视图),此后运动中矩形线框的MJ中点与NK中点始终位于“V”形区域POQ的角平分线上,已知,MJ足够长,线框总电阻为R。
(1)若线框的初速度为,求线框MNKJ刚开始运动时感应电流的大小;
(2)若线框的初速度为,求线框运动的最大位移;
(3)若在静止的线框NK中点施加一个水平向右的恒定拉力F,经过时间线框达到稳定状态,求此过程中线框产生的焦耳热。
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 刚开始时,线框切割磁感线产生的感应电动势线框中的感应电流解得
(2) 线框在运动过程中,左右两侧的中间部分均在切割磁感线,产生的电动势方向相反,令线框的速度为v,则总的感应电动势为即线框整体上切割磁感线的有效长度对线框进行分析,根据动量定理有感应电流的平均值线框运动的最大位移解得
(3) 经过时间线框达到稳定状态,根据动量定理有感应电流的平均值线框运动的最大位移稳定时,线框向右做匀速直线运动,则有其中解得,根据功能关系与能量守恒定律有解得
37.(2026·江西·临门一练)如图所示,两根相互平行、足够长的光滑金属导轨固定于水平桌面上,左侧轨道间距为,右侧轨道间距为,导体棒、分别置于导轨的右侧和左侧,导体棒长度与所在导轨宽度相同。导体棒的质量、电阻不计,导体棒的质量、电阻未知。定值电阻的阻值,电容器的电容,初始状态电容器不带电。电容器右侧和定值电阻左侧有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小。导体棒通过绝缘细线跨过光滑滑轮与重物相连,该重物的质量,连接的细线平行于导轨,连接的细线竖直。、导体棒分别距定滑轮和定值电阻足够远且运动过程中未离开磁场区域,导轨电阻不计,忽略一切阻力,取重力加速度。
(1)若在开关闭合、与断开的状态下将导体棒由静止释放(重物离地足够高),求导体棒的最大速度。
(2)若在开关与都断开、闭合的状态下,将重物置于离地高度(连接的细线伸直),导体棒由静止释放开始计时,瞬间再断开。
(i)求重物落地瞬间导体棒的速度大小。
(ii)重物落地瞬间,再闭合开关,从闭合开关到导体棒、运动到稳定状态的过程中,求通过导体棒的电荷量。
【答案】(1) (2)(i)(ii)
【讲解】(1) 当的重力等于受到的安培力时有最大速度,则其中,联立解得
(2) (i)在开关断开、闭合的状态下,导体棒与重物有共同加速度,对整体,由牛顿第二定律有其中联立解得代入数据可得所以导体棒与重物做匀加速直线运动,则时,,解得,此时,再断开,导体棒不受安培力,则加速度重物再下降则根据运动学公式解得落地瞬间和的速度为(ii)重物落地瞬间,闭合,导体棒获得向右的速度后,导体棒、与导轨组成的回路产生感应电流,根据楞次定律可知,导体棒受到向右的安培力,开始向右加速运动,同时与导体棒产生方向相反的电动势,因此当电流为零时,导体棒、分别以、的稳定速度匀速运动,则电动势解得取向右为正方向,从导体棒开始运动到稳定运动的过程中,根据动量定理,对导体棒有对导体棒有联立解得,通过导体棒、的电荷量相等,则根据可得
试卷第1页,共3页
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