2020届高考物理(广东专用)二轮复习-专题强化训练(四)-Word版含答案.docx

专题强化训练（四）
一、单项选择题
图4－1
1.如图4－1所示，抱负变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V，6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为抱负的)的示数分别是 (　　)．　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．120 V，0.10 A B．240 V，0.025 A
C．120 V，0.05 A D．240 V，0.05 A
解析　副线圈电压U2＝12 V，由＝得U1＝240 V，副线圈中电流I2＝2×＝1 A，由＝得I1＝0.05 A.
答案　D
2．如图4－2甲所示的抱负变压器的原线圈输入图4－2乙所示的交变电压，副线圈接有一电流表(内阻不计)和负载电阻R，已知电流表的示数为0.10 A，电阻R＝30 Ω.由此可知该变压器的原、副线圈的匝数比为 (　　)．

图4－2
A．50∶3 B．50∶3
C．500∶1 D．500∶1
解析　依据题意可得副线圈端电压U2＝0.1×30 V＝3 V，原线圈端电压U1＝50 V，因＝，代入数据可得：＝，A正确．
答案　A

图4－3
3．电阻R和电动机M串联接到电路中，如图4－3所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有 (　　)．
A．U1Q2 D．W1IR＝U1，B错；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此W1垂直纸面对里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图4－4乙所示，则 (　　)．

图4－4
A．从0到t1时间内，导线框中电流的方向为adcba
B．从0到t1时间内，导线框中电流越来越小
C．从t1到t2时间内，导线框中电流越来越大
D．从t1到t2时间内，导线框bc边受到安培力大小保持不变
解析　从0到t1时间内，垂直纸面对里的磁感应强度减小．磁通量减小．依据楞次定律可推断，产生顺时针方向的电流．故A项正确；由公式E＝＝S，I＝，由于磁场均匀减小，为一恒定值．线框中产生的感应电流大小不变，故B、C项错误；磁感应强度B均匀变化．由公式F＝BILbc知bc边受到的安培力是变化的，故D项错误．
答案　A
5．如图4－5所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面对外，磁感应强度大小为B.一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd从图示位置开头沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则下图中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是 (　　)．

图4－5

解析　解决本题可以用排解法．位移处于2L～3L内时，穿过导线框的磁通量减小，由楞次定律可推断出，感应电流方向沿逆时针方向，即电流为负，A、D错误；切割磁感线部分的长度渐渐增大，故电动势增大感应电流增大，B错误，C正确．
图4－6
答案　C
二、双项选择题
6．如图4－6所示，抱负变压器原、副线圈匝数比为2∶1.电池和交变电源的电动势都为6 V，内阻均不计．下列说法正确的是 (　　)．
A．S与a接通的瞬间，R中无感应电流
B．S与a接通稳定后，R两端的电压为0
C．S与b接通稳定后，R两端的电压为3 V
D．S与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1
解析　S与a接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电流，A错误；S与a接通稳定后，抱负变压器的原线圈电流稳定不变，副线圈电压为零，B正确；S与b接通的稳定后，依据U1∶U2＝n1∶n2可得R两端的电压为3 V，C正确；原、副线圈的频率相同，D错误．
答案　BC
图4－7
7．如图4－7所示，水平放置的光滑金属长导轨MM′和NN′之间接有电阻R，导轨左、右两区域分别存在方向相反且与导轨平面垂直的匀强磁场，设左、右区域磁场的磁感应强度大小分别为B1和B2，虚线为两区域的分界线．一根阻值也为R的金属棒ab放在导轨上并与其垂直，导轨电阻不计．若金属棒ab在外力F的作用下从左边的磁场区域距离磁场边界x处匀速运动到右边的磁场区域距离磁场边界x处，下列说法中正确的是 (　　)．
A．当金属棒通过磁场边界时，通过电阻R的电流反向
B．当金属棒通过磁场边界时，金属棒受到的安培力反向
C．金属棒在题设的运动过程中，通过电阻R的电荷量等于零
D．金属棒在题设的运动过程中，回路中产生的热量等于Fx
解析　金属棒的运动方向不变，磁场方向反向，则电流方向相反，选项A正确；电流方向反向，磁场也反向时，安培力的方向不变，选项B错误；由q＝，因初、末状态磁通量相等，所以通过电阻R的电荷量等于零，选项C正确；由于金属棒匀速运动，所以动能不变，即外力做功全部转化为电热，所以Q＝2Fx，选项D错误．
答案　AC
8．2011年9月28日，中国其次条特高压沟通电项目获批，投资规模、线路长度和输电容量都比之前项目大一倍以上．如图4－8所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U1＝250 V，输出功率P1＝100 kW，输电线电阻R＝8 Ω.现进行远距离输电时，下列说法中正确的是 (　　)．

图4－8
A．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小
B．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大
C．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比＝
D．用10 000 V高压输电，输电线损耗功率为8 000 W
解析　由＝知U1不变时，U2也不变，故B错；由U3＝U2－R，知电站的输出功率突然增大，U3减小，又＝，故U4也减小，A正确；I1＝＝400 A，I2＝＝25 A.＝＝＝，所以C正确；用10 000 V高压输电，即U2′＝10 000 V，I2′＝＝10 A，ΔP′＝I2′2R＝8×102 W，所以D错误．
答案　AC
9．在伦敦奥运会上，100 m赛跑跑道两侧设有跟踪仪，其原理如图4－9甲所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L＝0.5 m，一端通过导线与阻值为R＝0.5 Ω的电阻连接；导轨上放一质量为m＝0.5 kg的金属杆，金属杆与导轨的电阻忽视不计；匀强磁场方向竖直向下．用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上，使杆运动．当转变拉力的大小时，相对应的速度v也会变化，从而使跟踪仪始终与运动员保持全都．已知v和F的关系如图4－9乙所示．(取重力加速度g＝10 m/s2)则 (　　)．

图4－9
A．金属杆受到的拉力与速度成正比
B．该磁场磁感应强度为1 T
C．图线在横轴的截距表示金属杆与导轨间的阻力大小
D．导轨与金属杆之间的动摩擦因数为μ＝0.5
解析　由图象可知拉力与速度是一次函数，但不成正比，故A错；图线在横轴的截距是速度为零时的F，此时金属杆将要运动，此时阻力——最大静摩擦力等于F，也等于运动时的滑动摩擦力，C对；由F－BIL－μmg＝0及I＝可得：F－－μmg＝0，从图象上分别读出两组F、v数据代入上式即可求得B＝1 T，μ＝0.4，所以选项B对、D错．
答案　BC
三、非选择题
图4－10
10．(2021·江苏卷，13)如图4－10所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的匝数N＝100，边长ab＝1.0 m、bc＝0.5 m，电阻r＝2 Ω.磁感应强度B在0～1 s内从零均匀变化到0.2 T．在1～5 s内从0.2 T均匀变化到－0.2 T，取垂直纸面对里为磁场的正方向．求：
(1)0.5 s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向；
(2)在1～5 s内通过线圈的电荷量q；
(3)在0～5 s内线圈产生的焦耳热Q.
解析　(1)感应电动势E1＝N，磁通量的变化量ΔΦ1＝ΔB1S，解得E1＝N，代入数据解得E1＝10 V，感应电流方向为a―→d―→c―→b―→a或逆时针)．
(2)同理可得：感应电流E2＝＝NI2＝，电量q＝I2Δt2解得q＝N，代入数据 q＝10 C.
(3)0～1 s内线圈产生的焦耳热Q1＝IrΔt1，且I1＝，1～5 s内线圈产生的焦耳热Q2＝IrΔt2，由Q＝Q1＋Q2，代入数据得Q＝100 J
答案　(1)10 V　adcba(或逆时针)　(2)10 C　(3)100 J图4－11

11．如图4－11所示，导体棒ab质量为100 g，用绝缘细线悬挂后，恰好与宽度为50 cm的光滑水平导轨接触良好．导轨上还放有质量为200 g的另一导体棒cd，整个装置处于竖直向上的B＝0.2 T的匀强磁场中，现将ab棒拉起0.8 m高后无初速释放，当ab棒第一次摆到最低点与导轨瞬间接触后还能向左摆到0.45 m高，试求：
(1)cd棒获得的速度大小；
(2)此过程回路产生的热量．
解析　(1)ab棒下落过程中，切割磁感线，产生感应电动势，但没有感应电流，只有落到最低点时，接触导轨，与导轨cd棒组成闭合回路时才有感应电流产生．依据下落的高度和摆起的高度可求速度
v1＝＝＝4 m/s
v′1＝＝＝3 m/s
ab棒与导轨接触产生感应电流，磁场对ab，cd棒都有安培力作用，但ab与cd棒组成的系统合外力为0，动量守恒，即m1v1＝m1v1′＋m2v2′
v2′＝＝＝0.5 m/s
(2)依据能量的转化与守恒定律，有m1gh1＝m1gh2＋m2v2′2＋Q，解得Q＝m1gh1－m1gh2－m2v2′2＝0.1×10×0.8－0.1×10×0.45－×0.2×0.52＝0.325 J.
答案　见解析

图4－12
12．如图4－12所示，电阻忽视不计的两根平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3 Ω的定值电阻R.在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B、磁场区域的高度d＝0.5 m．导体棒a的质量ma＝0.2 kg，电阻Ra＝3 Ω；导体棒b的质量mB＝0.1 kg，电阻Rb＝6 Ω.它们分别从图中M、N处同时由静止开头在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时a正好进入磁场．设重力加速度g＝10 m/s2.求：(不计a、b之间的作用，整个运动过程中a、b棒始终与金属导轨接触良好)
(1)在整个过程中a、b两棒克服安培力分别做的功．
(2)a进入磁场的速度与b进入磁场的速度之比．
(3)分别求出M点和N点距虚线L1的高度．
解析　(1)因a、b在磁场中匀速运动，其安培力等于各自的重力，由功的公式得
Wa＝magd＝1 J
Wb＝mbgd＝0.5 J.
(2)b在磁场中匀速运动时，速度为vb，总电阻R1＝7.5 Ω
b中的电流Ib＝ ①
＝mbg ②
同理，a棒在磁场中匀速运动时：速度为va，总电阻R2＝5 Ω
＝mag ③
由以上各式得＝. ④
(3)v2＝2gh ⑤
＝ ⑥
va＝vb＋gt ⑦
d＝vbt ⑧
由④⑤⑥⑦⑧得ha＝ m
hb＝ m.
答案　(1)1 J　0.5 J　(2)　(3) m　 m