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第二部分 第4讲 电路和电磁感应
1.在如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r一定,平行板电容器的两块金属板正对水平放置,B为两极板间一固定点,R为光敏电阻(光照越强电阻越小).图中滑动变阻器R1的滑片P在a端时,闭合开关K,稳定后电流表的示数分别为I和U,以下说法正确的是( )和电压表
A.若此时仅将R1的滑动触头P向b端移动,则平行板电容器所带的电荷量将减小
B.若此时仅将电容器上极板上移,则图中B点电势将降低
C.若此时仅用更强的光照射R,则I增大,U增大,电容器所带的电荷量增大
D.若此时仅用更强的光照射R,则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值之比减小
解析:滑动变阻器处于含电容器的支路中,相当于导线,所以移动滑动变阻器的滑片,I不变,U不变,电容器所带的电荷量不变,选项A错误;若此时仅将电容器上极板上移,极板间距离变大,电容器两端电压不变,两极板间的电场强度变小,所以B点到下极板的电势差减小,而下极板电势不变,所以B点电势将降低,选项B正确;用更强的光照射R,R的阻值变小,总电阻减小,电流增大,内电压增大,外电压减小,即U减小,根据Q=UC可知,Q减小,选项C错误;U的变化量的绝对值等于内电压的增加量,=r不变,选项D错误.
答案:B
2.(多选)如图所示,图甲中M为一电动机,当滑动变阻器R的触头从左端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示.已知电流表读数在0.2 A以下时,电动机没有发生转动.不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是( )
A.电路中电源电动势为3.6 V
B.变阻器向右滑动时,V2读数逐渐减小
C.电动机的最大输出功率为0.54 W
D.变阻器的最大阻值为36 Ω
解析:在电动机没有发生转动的情况下,没有机械能输出,电动机可看成纯电阻电路,其电压与电流成正比,由图乙下方的一段直线斜率可知电动机的内阻为RM=4 Ω.电压表V2示数等于路端电压,随外电流的增大而减小,其变化图线为图乙中上方的直线,由斜率可得电源的内阻r=2 Ω,由图乙中上方的直线与纵轴的交点得电源电动势E=3.6 V,A正确;变阻器向右滑动,连入电路的电阻增大,总电阻值增大,路端电压逐渐增大,B错误;当电动机两端电压最大时,电动机的输出功率最大,P=U1mI-I2RM=0.54 W,C正确;变阻器阻值最大时,电路中电流最小,此时I=0.1 A,变阻器两端电压U=U2-U1=3 V,可得变阻器的最大阻值为30 Ω,D错误.
答案:AC
3.随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的视线.小到手表、手机,大到电脑、电动汽车,都已经实现了无线充电从理论研发到实际应用的转化.如图所示为某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图.关于无线充电,下列说法正确的是( )
A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电
C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同
D.只要有无线充电底座,所有手机都可以进行无线充电
解析:无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应,故A错误;当给充电设备通以恒定直流电时,充电设备不会产生交变磁场,即不能正常充电,故B错误;接收线圈中交变电流的频率应与发射线圈中交变电流的频率相同,故C正确;被充电手机内部,应该有一类似金属线圈的部件与手机电池相连,当有交变磁场时,则产生感应电动势,那么普通手机由于没有金属线圈,所以不能够利用无线充电设备进行充电,故D错误.
答案:C
4.(多选)由法拉第电磁感应定律可知,若穿过某截面的磁通量为Φ=Φmsinωt,则产生的感应电动势为e=ωΦcosωt.如图所示,在竖直平面内有一个闭合导线框ACD,其中AC段和CD段由细软弹性电阻丝制成,电阻不计,AD段电阻恒为r,端点A、D固定.在以水平线段AD为直径的半圆形区域内,有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场,圆的半径为R.用两种方式使导线框上产生感应电流.方式一:将导线上的C点以恒定角速度ω1(相对圆心O)从A点沿圆弧移动至D点;方式二:以AD为轴,保持∠ADC=45°,将导线框以恒定的角速度ω2转过90°.则下列说法正确的是( )
A.方式一中,在C从A点沿圆弧移动到图中∠ADC=30°位置的过程中,通过导线截面的电荷量为
B.方式一中,在C沿圆弧移动到圆心O的正上方时,导线框中的感应电动势最大
C.若两种方式导线框中产生的热量相等,则=
D.若两种方式导线框中产生的热量相等,则=
解析:方式一中,在C从A点沿圆弧移动到图中∠ADC=30°位置的过程中,穿过回路磁通量的变化量为ΔΦ=,C正确,D错误.
=t2,Q1=Q2,t1,Q2==2,Q1=,时间满足关系式=,此时的感应电动势为零,B错误;