1、电学综合练1一、选择题(第13题为单项选择题,第45题为多项选择题)1.如图,变压器输入有效值恒定的电压,副线圈匝数可调,输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器),R表示输电线的电阻()A用电器增加时,变压器输出电压增大B用电器增加时,变压器的输入功率增加C用电器增加时,输电线的热损耗减少D要提高用户的电压,滑动触头P应向下滑解析:选B用电器增加,表示负载阻值减小,输出功率会变大,但变压器输出电压不变,故A错误;用电器增加时,电压不变,负载阻值减小,由P出知变压器的输出功率增加,又P入P出,故输入功率也增加,B正确;用电器增加时,变压器的输出功率增加,输出电压不变,由P出UI知,输电电流I变
2、大,根据P热I2R知输电线的热损耗增加,故C错误;要提高用户的电压,根据可知,应使副线圈匝数增加,滑动触头P应向上滑,故D错误。2.如图所示为电流天平,可用来测定磁感应强度。天平的右臂上挂有一匝数为N的矩形金属线圈,宽度为L,线圈悬挂于右盘且下端处于匀强磁场中,磁场方向水平且垂直于纸面,开始时天平平衡。当线圈中通有顺时针方向的电流I时,发现天平的右臂低左臂高,在左盘中增加质量为m的砝码,天平重新平衡,则下列分析正确的是()A磁场的方向垂直于纸面向外B本装置必须用顺时针方向电流C可测得BD线圈匝数越少测量得越精确解析:选C当线圈中通有顺时针方向的电流I时,发现天平的右臂低左臂高,说明线圈所受的安
3、培力向下,根据左手定则判断出磁场的方向垂直于纸面向里,故A错误;本装置施加的电流方向与磁场方向有关,不是必须用顺时针方向电流,故B错误;根据平衡关系可知,增加的安培力等于左盘中增加的砝码的重力,故mgNBIL,解得:B,故C正确;线圈的匝数越少,受到的安培力越小,测量增加的砝码质量误差越大,越不精确,故D错误。3.如图所示,在O点固定一负点电荷,实线为其中几条对称分布的电场线,虚线为以Oe电场线上的O点为圆心的一个圆,a、b、c、d、e、f、g、h为圆与电场线的交点,下列说法正确的是()Ab、h两点的电场强度相同Ba点电势比e点电势高Cd、b两点间电势差大于e、b两点间电势差D将电子沿圆周由h
4、点移到d点与由h点移到f点,电场力做功相等解析:选D由题图可知,b、h两点电场强度的大小相等,但方向不同,而电场强度是矢量,所以b、h两点的电场强度不同,故A错误;根据顺着电场线电势逐渐降低可知,离点电荷O越远,电势越高,故a点电势低于e点电势,故B错误;e点电势大于d点电势,则e、b两点间电势差大于d、b两点间电势差,故C错误;d、f两点电势相等,则将电子沿圆周由h点移到d点与由h点移到f点,电场力做功相等,故D正确。4如图(a)所示电路中,当滑动变阻器R的触头从一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(b)所示。不考虑电表对电路的影响,则()A定值电阻R0为10 B
5、电源内阻r为10 C电源电动势E为3.4 VD定值电阻R0的最大电功率为0.9 W解析:选AD定值电阻R0两端的电压随电流的增大而增大,由题图(b)中下侧图线的斜率得R0 10 ,故A正确;电压表V2测得的是电源的路端电压,题图(b)中上侧图线斜率的绝对值等于电源的内阻,r 2 ,故B错误;当电流为0.1 A时,电压表V2的读数为3.4 V,根据闭合电路欧姆定律EUIr(3.40.12)V3.6 V,故C错误;当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,电路电流最大,I A0.3 A,定值电阻R0的最大电功率PI2R00.3210 W0.9 W,故D正确。5间距为 m的无限长光滑金属导轨水平放置,导轨中
6、间分布有磁感应强度为1 T 的匀强磁场,磁场边界为正弦曲线,一长为2 m的光滑导体棒以1 m/s的速度匀速向右滑动,如图所示,导轨电阻不计,导体棒总电阻为20 ,定值电阻为10 ,则下列分析正确的是()A电流表的示数为 AB电压表的示数为0.5 VC导体棒运动到图示虚线位置时,导体棒的瞬时电流从C到DD导体棒上消耗的热功率为0.025 W解析:选BD当导体棒切割磁感线时,产生的感应电动势为EBLv,由于磁场边界为正弦曲线,则有效切割长度按正弦规律变化,且当磁场反向时,感应电流反向,故产生正弦式交流电,导体棒有效切割长度最长等于 m,交流电的最大值是:EmBLv11 V V,有效值为E1 V,由
7、于导体棒接入导轨的有效长度为总长度的一半,所以接入的有效电阻为10 ,定值电阻也为10 ,则电压表的示数为UE0.5 V,选项B正确;电流表的示数为I A0.05 A,选项A错误;导体棒运动到题图所示虚线位置时,磁感应强度等于0,瞬时电流等于0,选项C错误;导体棒上消耗的热功率为PrI2r0.05210 W0.025 W,选项D正确。二、非选择题6某同学要探究一种新材料制成的圆柱体的电阻。步骤如下:(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图1,由图可知其长度为_mm。(2)用螺旋测微器测量其直径如图2,由图可知其直径为_cm。(3)用多用电表的电阻“10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表
8、盘的示数如图3,则该电阻的阻值约为_。(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:待测圆柱体电阻R电流表A1(量程04 mA,内阻约50 )电流表A2(量程010 mA,内阻约30 )电压表V1(量程03 V,内阻约10 k)电压表V2(量程015 V,内阻约25 k)直流电源E(电动势4 V,内阻不计)滑动变阻器R1(阻值范围015 ,允许通过的最大电流2.0 A)滑动变阻器R2(阻值范围020 k,允许通过的最大电流0.5 A)开关S,导线若干为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在图4方框中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号。解析:(1)游标卡尺
9、的读数为:50 mm30.05 mm50.15 mm。(2)螺旋测微器的读数为:4.5 mm19.80.01 mm4.698 mm0.469 8 cm。(3)欧姆表的读数为:2210 220 。(4)由于电压表V2量程太大(量程的大于电源的电动势),所以电压表应选择V1;根据欧姆定律可求出通过待测电阻的最大电流为Imax A14 mA,所以电流表应选择A2;根据实验要求多测几组数据可知,滑动变阻器应采用分压式接法,应选择阻值范围小的滑动变阻器R1以方便调节;由于待测电阻满足,电流表应采用外接法,所以电路应是“分压外接”电路,如图所示。答案:(1)50.15(2)0.469 8(3)220(4)
10、见解析图7.如图所示,MN、PQ是平行金属板,板长为L,两板间距离为,PQ板带正电,MN板带负电,在PQ板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场。一个电荷量为q、质量为m的带负电的粒子,以速度v从MN板边缘沿平行于板的方向射入两板间,结果粒子恰好从PQ板左边缘飞进磁场,然后又恰好从PQ板的右边缘飞进电场,不计粒子重力。求:(1)两金属板间所加电场的场强大小;(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小。解析:(1)粒子在平行金属板间做类平抛运动,有:t,在沿电场方向上有:t2,解得E。(2)粒子出电场时沿电场方向上的速度vyatv,则进入磁场的速度为vv,速度与水平方向的夹角为45,粒子在磁场中的运动轨迹如图所
11、示。根据几何关系得r,根据qvBm得,r,解得B。答案:(1)(2)8如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,其宽度L1 m,一匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P之间连接一阻值为R0.40 的电阻,质量为m0.01 kg、电阻为r0.30 的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑,下滑过程中金属棒ab始终保持水平,且与导轨接触良好,其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示,图像中的OA段为曲线,AB段为直线,导轨电阻不计,g取10 m/s2(忽略金属棒ab运动过程中对原磁场的影响)。(1)判断金属棒ab两端a、b的电势哪端高;(2)求磁感应强度B的大小;(3)
12、在金属棒ab从开始运动的1.5 s内,电阻R上产生的热量。解析:(1)由右手定则判断可知b端电势高。(2)当金属棒ab匀速下落时,由平衡条件得:mgBIL金属棒ab产生的感应电动势为:EBLvt则电路中的电流为:I由题图乙可得:vt m/s7 m/s解得:B0.1 T。(3)在1.5 s内,以金属棒ab为研究对象,根据动能定理得:mgxW安mvt20解得:W安0.455 J即整个回路产生的总热量为:QW安0.455 J对闭合回路由闭合电路欧姆定律得:E电I(Rr)则电阻R两端的电压UR为:URE电则电阻R上产生的热量为:QRQ0.26 J。答案:(1)金属棒b端的电势高(2)0.1 T(3)0.26 J