1、电流与电磁感应一、单选题（每小题3分，共计24分）1.某仪器内部电路如图所示,其中M是一个质量较大的金属块,左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连,并套在光滑水平细杆上,a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上),当金属块处于平衡状态时。两根弹簧均处于原长状态。若将该仪器固定在一辆汽车上,下列说法中正确的是()A.当汽车加速前进时,甲灯亮B.当汽车加速前进时,乙灯亮C.当汽车刹车时,乙灯亮D.当汽车刹车时,甲、乙两灯均不亮【答案】B【解析】当汽车向右加速时,M向左移动,b与a接触,电路接通乙灯亮;当汽车刹车时,M向右移动,b与c接触,甲灯亮。2图甲是观察电容器放电的电路。先将开关S与1端相连
2、，电源向电容器充电，然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，在屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。则下列判断正确的是A. 随着放电过程的进行，该电容器的电容逐渐减小B. 根据I-t曲线可估算出该电容器的电容大小C. 电容器充电过程的I-t曲线电流应该随时间的增加而增大D. 根据I-t曲线可估算出电容器在整个放电过程中释放的电荷量【来源】北京市20中2018届高三下期三模物理试题【答案】 D3.如图所示，a、b两端接在正弦交流电源上，原副线圈回路中A、B电阻的阻值相同，原副线圈匝数比为n1n2，下列说法正确的是()A.A、B电阻的电流之比为n1n2B
3、.A、B电阻的电压之比为n1n2C.A、B电阻的功率之比为n22n12D.原副线圈的电压之比为11【答案】C【解析】根据可得A、B电阻的电流之比为n2n1，由于两电阻相等，则A、B电阻的电压之比为n2n1，选项A、B错误；根据PI2R可知，A、B电阻的功率之比为n22n12，选项C正确；原副线圈的电压之比为，选项D错误.4.图甲为远距离输电示意图，理想升压变压器原、副线圈匝数比为11 000，理想降压变压器原、副线圈匝数比为1 0001，输电线的总电阻为1 000 ，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220 V.下列说法正确的是()A.输电线中的电流为3 AB.电站输出的功率为7
4、500 kWC.输电线路损耗功率为90 kWD.用户端交变电流的频率为100 Hz【答案】B【解析】由题图乙知升压变压器输入端电压的最大值为Um250 V，有效值为U1250 V，根据，得副线圈两端的电压U2U1250 V2.5105 V；用户端电压为220 V，根据，得降压变压器原线圈两端的电压U3U4220 V2.2105 V，故输电线上损失的电压为UU2U33104 V，则输电线上的电流为I A30 A，电站的输出功率为P1P2U2I7 500 kW，输电线路损耗功率为PI2R900 kW，由题图乙可知，原线圈交变电流的周期为T0.02 s，则频率为f50 Hz，变压器不会改变交流电的频
5、率，故用户端交变电流的频率为50 Hz，故B正确，A、C、D错误.5.MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图所示，则()A.若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由a到b到d到cB.若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到aC.若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为0D.若ab、cd都向右运动，且两棒速度vcdvab，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a【答案】D【解析】若固定ab，使cd向右滑动，由右手定则知应产生顺时针方向的电流，故
6、A错.若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围的面积不变，磁通量不变，不产生感应电流，故B错.若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路中有顺时针方向的电流，故C错.若ab、cd都向右运动，且vcdvab，则ab、cd所围的面积发生变化，磁通量也发生变化，故由楞次定律可判断出产生由c到d到b到a的电流，故D正确.6.如图所示的电路，开关闭合，电路处于稳定状态，在某时刻t1突然断开开关S，则通过电阻R1中的电流I1随时间变化的图线可能是下图中的()【答案】D【解析】当断开开关，原来通过R1的电流立即消失，由于电磁感应，线圈L产生自感电动势阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电阻，其方
7、向与原来流过电阻R1的电流方向相反，慢慢减小最后为0，故D正确.7.如图所示，轻质弹簧一端固定在天花板上，另一端拴接条形磁铁，一个铜盘放在条形磁铁的正下方的绝缘水平桌面上，控制磁铁使弹簧处于原长，然后由静止释放磁铁，不计磁铁与弹簧之间的磁力作用，且磁铁运动过程中未与铜盘接触，下列说法中正确的是()A.磁铁所受弹力与重力等大反向时，磁铁的加速度为零B.磁铁下降过程中，俯视铜盘，铜盘中产生顺时针方向的涡旋电流C.磁铁从静止释放到第一次运动到最低点的过程中，磁铁减少的重力势能等于弹簧弹性势能D.磁铁从静止释放到最终静止的过程中，磁铁减少的重力势能大于铜盘产生的焦耳热【答案】D【解析】磁铁上下运动时，
8、由于穿过铜盘的磁通量发生变化，则在铜盘中会产生感应电流，铜盘对磁铁有磁场力，阻碍磁铁的运动，则当磁铁所受弹力与重力等大反向时，此时磁铁还受到下面铜盘的作用力，故此时磁铁的加速度不为零，选项A错误；根据楞次定律，磁铁下降过程中，俯视铜盘，铜盘中产生逆时针方向的涡旋电流，选项B错误；磁铁从静止释放到第一次运动到最低点的过程中，由于有电能产生，则磁铁减少的重力势能等于弹簧弹性势能与产生的电能之和，选项C错误；磁体最终静止时弹簧有弹性势能，则磁铁从静止释放到最终静止的过程中，磁铁减少的重力势能等于铜盘产生的焦耳热与弹簧弹性势能之和，选项D正确.8.如图所示,在远距离输电过程中,若保持升压变压器原线圈的
9、输入功率不变,下列说法正确的是()A.升高U1会增大输电电流I2B.升高U1会增大线路的功率损耗C.升高U1会增大线路的电压损耗D.升高U1会提高电能的利用率【答案】D【解析】升高输电电压U1,由于输入功率不变,则I1将减小,又因为I2=I1,所以I2将减小,故A错误;线路功率损耗P损=R,因此功率损耗在减小,电压损失减小,故B、C错误;因线路损耗功率减小,因此利用率将升高,故D正确。二、多项选择题（每小题4分，答案不全得2分，有错不得分，共计24分）9.如图所示,用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器,下列说法中正确的是()A.严重污染时,LDR是高电阻B.轻度污染时,LDR是高电
10、阻C.无论污染程度如何,LDR的电阻不变,阻值大小由材料本身因素决定D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响【答案】AD【解析】严重污染时,透过污水照到LDR上的光线较少,LDR电阻较大,A对,B错;LDR由半导体材料制成,受光照影响电阻会发生变化,C错;白天和晚上自然光强弱不同,或多或少会影响LDR的电阻,D正确。10.空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。时磁感应强度的方向如图所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示。则在到的时间间隔内A. 圆环所受安培
11、力的方向始终不变B. 圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C. 圆环中的感应电流大小为D. 圆环中的感应电动势大小为【答案】BC【解析】解：AB、由楞次定律可知，在到的时间间隔内感应电流始终沿顺时针方向，由左手定则可知：时间内圆环受到的安培力向左，时间内安培力向右，故A错误，B正确；CD、由电阻定律可知，圆环电阻：，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势：，感应电流：，故C正确，D错误；故选：BC。11.如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上
12、同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是A. B. C. D. 【答案】AD【解析】设PQ进入磁场匀速运动的速度为v，匀强磁场的磁感应强度为B，导轨宽度为L，两根导体棒的总电阻为R；根据法拉第电磁感应定律结合闭合电路的欧姆定律可得PQ进入磁场时电流保持不变，根据右手定则可知电流方向；如果PQ离开磁场时MN还没有进入磁场，此时电流为零；当MN进入磁场时也是匀速运动，通过PQ的感应电流大小不变，方向相反；如果PQ没有离开磁场时MN已经进入磁场，此时电流为零，当PQ离
13、开磁场时MN的速度大于v，安培力大于重力沿斜面向下的分力，电流逐渐减小，通过PQ的感应电流方向相反；故AD正确、BC错误。12.如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。时，棒ab以初速度向右滑动。运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用、表示，回路中的电流用I表示。下列图象中可能正确的是A. B. C. D. 【答案】AC【解析】解：AB、金属棒滑动过程中，系统水平方向动量守恒，根据动量守恒定律可得：，则，所以ab的速度逐渐减小，cd的速度逐渐增大，相对速度越来越小，最后为零，则安培力逐渐减小、
14、加速度逐渐减小到零，故A正确、B错误；CD、设两根导体棒的总电阻为R，由于，二者的速度之差越来越小，最后速度之差为0，则感应电流越来越小，最后为零，故C正确、D错误。故选：AC。根据动量守恒定律分析最终的速度大小，根据受力情况确定速度变化情况；根据导体棒切割磁感应线产生的感应电动势大小和闭合电路的欧姆定律分析电流强度的变化。对于电磁感应现象中的图象问题，经常是根据楞次定律或右手定则判断电流方向，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解感应电流随时间变化关系，然后推导出纵坐标与横坐标的关系式，由此进行解答，这是电磁感应问题中常用的方法和思路。13.如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在
15、平面与水平面成角，M、P两端接一电阻R，整个装置处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中.t0时对金属棒施加一平行于导轨的外力F，使金属棒由静止开始沿导轨向上运动，金属棒电阻为r，导轨电阻忽略不计.已知通过电阻R的感应电流I随时间t变化的关系如图乙所示.下列关于棒的运动速度v、外力F、流过R的电荷量q以及闭合回路中磁通量的变化率随时间变化的图象正确的是()【答案】AB【解析】根据题图乙所示的It图象可知Ikt，其中k为比例系数，由闭合电路欧姆定律可得：Ikt，可推出：Ekt(Rr)，而E，所以有：kt(Rr)，t图象是一条过原点且斜率大于零的直线，故B正确；因EBlv，所以vt，vt图象是一条过原
16、点且斜率大于零的直线，说明金属棒做的是初速度为零的匀加速直线运动，即vat，故A正确；对金属棒在沿导轨方向有FBIlma，而I，vat，得到Fma，可见Ft图象是一条斜率大于零且与纵轴正半轴有交点的直线，故C错误；qtt2，qt图象是一条开口向上的抛物线，故D错误.14.如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场、的高和间距均为d，磁感应强度为B.质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场和时的速度相等.金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g.金属杆()A.刚进入磁场时加速度方向竖直向下B.穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间C.穿过两磁场产生的总
17、热量为4mgdD.释放时距磁场上边界的高度h可能小于【答案】BC【解析】穿过磁场后，金属杆在磁场之间做加速运动，在磁场上边缘速度大于从磁场出来时的速度，即进入磁场时的速度等于进入磁场时的速度，大于从磁场出来时的速度，金属棒在磁场中做减速运动，加速度方向向上，A错误；金属棒在磁场中做减速运动，由牛顿第二定律知BILmgmgma，a随着减速过程逐渐变小，即在前一段做加速度减小的减速运动，在磁场之间做加速度为g的匀加速直线运动，两个过程位移大小相等，由vt图象(可能图象如图所示)可以看出前一段用时多于后一段用时，B正确；由于进入两磁场时速度相等，由动能定理知，W安1mg2d0，W安12mgd.即通过
18、磁场产生的热量为2mgd，故穿过两磁场产生的总热量为4mgd，C正确；设刚进入磁场时速度为v，则由机械能守恒定律知mghmv2，进入磁场时BILmgmgma，解得v，由式得h，D错误.三、实验题（每空2分，共20分）15.为测量某微安表G(量程200 A，内阻大约2 200 )的内阻，有以下器材可供选择：A电压表(03 V)；B电压表(015 V)；C滑动变阻器(010 )；D滑动变阻器(01 k)；E电源E(电动势约为6 V)F电阻箱RZ(最大阻值为9 999 )开关S一个，导线若干(1)按图甲所示电路图将乙图中的实物连线 (2)实验过程为：合上开关S，先调节R使电压表读数为U，再调节电阻箱
19、(此时电压表读数几乎不变)，使微安表指示为满偏，记下此时电阻箱阻值为R18 056 ；然后再调节R，使电压表读数为U，再调节电阻箱(此时电压表读数几乎不变)，使微安表指示为满偏，记下此时电阻箱阻值为R2(如图19所示)电压表应选_，滑动变阻器应选_(填字母代号)电阻箱的读数R2_ ，待测微安表的内阻Rg_ .【答案】 (1)(2)AC4 6532 153【解析】(1)根据电路图，实物连线如图所示(2)因为电源电动势约为6 V，B电压表量程太大，故电压表选A，但操作时，需注意不能超过A电压表的量程要使调节电阻箱时电压表读数几乎不变，微安表内阻应远大于滑动变阻器阻值，故滑动变阻器选C；由题图可知，
20、电阻箱的读数R24 653 ；由题意有(RgR1)IgU，(RgR2)IgU，联立解得，待测微安表的内阻Rg2 153 .5. (2019陕西省宝鸡市质检二)某实验小组的同学在实验室发现了一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，于是设计了如图甲所示的电路进行了实验探究，其中MN为电阻丝，R0是阻值为1.0 的定值电阻，实验中调节滑动变阻器的滑片P，记录电压表示数U，电流表示数I以及对应的PN长度x，绘制了UI图线如图乙所示 (1)由图乙求得电池的电动势E_ V，内阻r_ .(2)实验中由于电表内阻的影响，电动势测量值_其真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)(3)根据实验数据可绘出图象如图丙所示图
21、象斜率为k，电阻丝横截面积为S，可求得电阻丝的电阻率_，电表内阻对电阻率的测量_(选填“有”或“没有”)影响【答案】(1)1.490.45(2)小于(3)kS没有【解析】(1)由闭合电路欧姆定律可知：UEI(rR0)，则题图乙中的图象与纵轴交点的坐标表示电动势，故E1.49 V，图象斜率的绝对值大小表示rR0，则rR0 1.45 ，解得：r1.45 1.0 0.45 .(3)根据欧姆定律可知，电阻R，则可知k，解得：kS，若考虑电表内阻，图象的斜率不变，所以电表内阻对电阻率的测量没有影响四、计算题(17题10分，18题11分，19题11分，共计32分）17如图所示，水平放置的U形导轨足够长，置
22、于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=5 T，导轨宽度L=0.4 m，左侧与R=0.5 的定值电阻连接。右侧有导体棒ab跨放在导轨上，导体棒ab质量m=2.0 kg，电阻r=0.5 ，与导轨的动摩擦因数=0.2，其余电阻可忽略不计。导体棒ab在大小为10 N的水平外力F作用下，由静止开始运动了x=40 cm后，速度达到最大，取g=10 m/s2。求：（1）导体棒ab运动的最大速度是多少?（2）当导体棒ab的速度v=1 m/s时，导体棒ab的加速度是多少?（3）导体棒ab由静止达到最大速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少?【答案】（1）vm=1.5 m/s （2）a=1 m/s2 （
23、3）QR=0.075 J【解析】（1）导体棒ab垂直切割磁感线，产生的电动势大小：EBLv，由闭合电路的欧姆定律得：导体棒受到的安培力：FA=BIL当导体棒做匀速直线运动时速度最大，由平衡条件得：解得最大速度：vm=1.5 m/s（2）当速度为v由牛顿第二定律得：解得：a=1 m/s2（3）在整个过程中，由能量守恒定律可得：解得：Q=0.15 J所以QR=0.075 J18.如图甲所示，一边长L2.5 m、质量m0.5 kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置处在方向竖直向上、磁感应强度B0.8 T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合.在水平力F作用下由静止开始向左运动，经
24、过5 s线框被拉出磁场.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图乙所示，在金属线框被拉出的过程中， (1)求通过线框的电荷量及线框的总电阻；(2)分析线框运动性质并写出水平力F随时间变化的表达式；(3)已知在这5 s内力F做功1.92 J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少.【答案】见解析【解析】(1)根据qt，由It图象得，q1.25 C又根据得R4 ；(2)由题图乙可知，感应电流随时间变化的规律：I0.1t由感应电流I，可得金属线框的速度随时间也是线性变化的，v0.2t线框做初速度为0的匀加速直线运动，加速度a0.2 m/s2线框在外力F和安培力F安作用下做匀加速直线运动，FF安ma又
25、F安BIL得F(0.2t0.1) N；(3)5 s时，线框从磁场中拉出时的速度v5at1 m/s由能量守恒得：WQmv52线框中产生的焦耳热QWmv521.67 J19.如图所示，平行倾斜光滑导轨与足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计.质量分别为m和m的金属棒b和c静止放在水平导轨上，b、c两棒均与导轨垂直.图中de虚线往右有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场.质量为m的绝缘棒a垂直于倾斜导轨由静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为h.已知绝缘棒a滑到水平导轨上与金属棒b发生弹性正碰，金属棒b进入磁场后始终未与金属棒c发生碰撞.重力加速度为g.求： (1)绝缘棒a与金属棒b发生弹性正
26、碰后分离时两棒的速度大小；(2)金属棒b进入磁场后，其加速度为其最大加速度的一半时的速度大小；(3)两金属棒b、c上最终产生的总焦耳热.【答案】(1)0(2)(3)mgh【解析】(1)设a棒滑到水平导轨时速度为v0，下滑过程中a棒机械能守恒mv02mgha棒与b棒发生弹性碰撞由动量守恒定律：mv0mv1mv2由机械能守恒定律：mv02mv12mv22解得v10，v2v0(2)b棒刚进磁场时的加速度最大.b、c两棒组成的系统合外力为零，系统动量守恒.由动量守恒定律：mv2mv2v3设b棒进入磁场后某时刻，b棒的速度为vb，c棒的速度为vc，则b、c组成的回路中的感应电动势EBL(vbvc)，由闭合电路欧姆定律得I，由安培力公式得FBILma，联立得a.故当b棒加速度为最大值的一半时有v22(v2v3)联立得v2v2(3)最终b、c以相同的速度匀速运动.由动量守恒定律：mv2(m)v由能量守恒定律：mv22(m)v2Q解得Qmgh.
