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1、(江蘇專版)2019高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測(三十三)電磁感應中的電路和圖像問題課時跟蹤檢測(三十三)電磁感應中的電路和圖像問題對點訓練:電磁感應中的電路問題1(2018南京模擬)如圖所示,虛線框內(nèi)存在均勻變化的勻強磁場,三個電阻R1、R2、R3的阻值之比為123,導線的電阻不計。當S1、S2閉合,S3斷開時,閉合回路中感應電流為I;當S2、S3閉合,S1斷開時,閉合回路中感應電流為5I;當S1、S3閉合,S2斷開時,閉合回路中感應電流為()A0B4IC6ID7I解析:選D因為R1R2R3123,可以設(shè)R1R,R22R,R33R;由電路圖可知,當S1、S2閉合,S3斷開時,電阻R1與R2
2、組成閉合回路,設(shè)此時感應電動勢是E1,由歐姆定律可得E13IR。當S2、S3閉合,S1斷開時,電阻R2與R3組成閉合回路,設(shè)感應電動勢為E2,由歐姆定律可得E25I5R25IR。當S1、S3閉合,S2斷開時,電阻R1與R3組成閉合回路,此時感應電動勢EE1E228IR,則此時的電流I7I,故選項D正確。2(2018泰州一模)半徑為a、右端開小口的導體圓環(huán)和長為2a的導體直桿,單位長度電阻均為R0。圓環(huán)水平固定放置,整個內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強磁場,磁感應強度為B。桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運動,桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸,從圓環(huán)中心O開始,桿的位置由確定,如圖所示。則(
3、)A0時,桿產(chǎn)生的電動勢為2BavB時,桿產(chǎn)生的電動勢為BavC0時,桿受的安培力大小為D時,桿受的安培力大小為解析:選A0時,產(chǎn)生的感應電動勢為E12Bav,A正確;感應電流為I1,所以安培力為F1BI12a,C錯誤;同理,時,E2Bav,F(xiàn)2,B、D均錯誤。3(2018宿遷模擬)隨著科技進步,無線充電已悄然走入人們的生活。圖甲為興趣小組制作的無線充電裝置中的受電線圈示意圖,已知線圈匝數(shù)n100,電阻r1,面積S1.5103m2,外接電阻R3。線圈處在平行于線圈軸線的勻強磁場中,磁場的磁感應強度隨時間變化如圖乙所示。求:(1)t0.01s時線圈中的感應電動勢E;(2)00.02s內(nèi)通過電阻R
4、的電荷量q;(3)00.03s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q。解析:(1)由題圖知,在t0.01s時,4T/s由法拉第電磁感應定律知EnS解得E0.6V。(2)在00.02s內(nèi),IqIt解得q3103C。(3)在0.020.03s內(nèi)EnS1.2V在一個周期內(nèi)Q2R2R解得Q4.05103J。答案:(1)E0.6V(2)q3103C(3)Q4.05103J對點訓練:電磁感應中的圖像問題4多選(2018蘇州六校聯(lián)考)如圖甲所示,矩形導線框固定在勻強磁場中,磁感線方向與導線框所在平面垂直。規(guī)定垂直紙面向里方向為磁場的正方向,磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。則()A從0到t2時間內(nèi),導線框中電流的方
5、向先為adcba再為abcdaB從0到t2時間內(nèi),導線框中電流的方向始終為adcbaC從0到t1時間內(nèi),導線框中電流越來越小D從0到t1時間內(nèi),導線框ab邊受到的安培力越來越小解析:選BD從0到t2時間內(nèi),線圈中磁通量的變化率相同,則感應電動勢不變,電路中電流大小和方向不變,根據(jù)楞次定律可知電流方向為adcba,故A、C錯誤,B正確;從0到t1時間內(nèi),電路中電流大小恒定不變,故由FBIL可知,F(xiàn)與B成正比,因為B逐漸減小,所以安培力越來越小,故D正確。5.如圖所示,一個“”形導軌ADC垂直于磁場固定在磁感應強度為B的勻強磁場中,MN是與導軌材料和規(guī)格都相同的導體棒。在外力作用下,導體棒以恒定速
6、度v沿導軌向右運動,導體棒與導軌始終接觸良好。以導體棒在如圖所示位置為計時起點,則下列物理量隨時間變化的圖像正確的是(圖中E為回路中感應電動勢;I為流過金屬棒的電流;F為作用在金屬棒上的安培力;P為感應電流的熱功率)()解析:選D設(shè)“”型導軌的頂角為,電阻率為。感應電動勢EBLvBvttanvBv2tant,Et,故A錯誤。感應電流I,R,得I,式中各量恒定,則感應電流不變,故B錯誤。根據(jù)FBIL可知,F(xiàn)BIvttan,可見Ft,圖像應是過原點的直線,故C錯誤。由上可知,Rt,I恒定,則功率PI2Rt,故D正確。6多選(2018六盤山高級中學月考)如圖1所示,變化的磁場中放置一固定的導體圓形閉
7、合線圈,圖1中所示的磁感應強度和電流的方向為設(shè)定的正方向,已知線圈中感應電流i隨時間t變化的圖像如圖2所示,則在下面可能是磁感應強度B隨時間t變化的圖像是()解析:選BDA圖中:00.5s內(nèi),磁場方向垂直紙面向外,大小均勻增大,由法拉第電磁感應定律,則磁通量變化率不變,則感應電流大小不變,由楞次定律可知,感應電流方向為正,故A錯誤。B圖中:00.5s內(nèi),磁場方向垂直紙面向里,且均勻增大,感應電流的方向為逆時針方向,則電流為負值。0.51s內(nèi),磁場方向垂直紙面向里,且均勻減小,感應電流的方向為順時針方向,則電流為正值。在11.5s內(nèi),磁場方向垂直紙面向外,且均勻增大,感應電流的方向為順時針方向,
8、則電流為正值。在1.52s內(nèi),磁場方向垂直紙面向外,且均勻減小,感應電流的方向為逆時針方向,則電流為負值,故B正確。同理,C錯誤,D正確。7多選(2018黃陵中學月考)矩形線框abcd固定放在勻強磁場中,磁場方向與線框平面垂直,磁感應強度B隨時間t變化的圖像如圖所示。設(shè)t0時刻,磁感應強度的方向垂直紙面向里,圖中i表示線圈中感應電流的大小(規(guī)定電流沿順時針方向為正),F(xiàn)表示線框ab邊所受的安培力的大小(規(guī)定ab邊中所受的安培力方向向左為正),則下列圖像中可能正確的是()解析:選AC在02s內(nèi),磁感應強度均勻變化,線框的磁通量均勻變化,產(chǎn)生恒定電流。磁場方向先向里后向外,磁通量先減小后增大,由楞
9、次定律可知,感應電流方向為順時針方向,電流為正值。根據(jù)法拉第電磁感應定律得:ES,感應電流I,此段時間內(nèi),一定,則知感應電流也一定。同理得知,在24s內(nèi),感應電流方向為逆時針方向,電流為負值,感應電流也一定。故C正確,B錯誤。在02s內(nèi),線框ab邊所受的安培力的大小為FBIL,IL一定,F(xiàn)與B成正比,而由左手定則判斷可知,安培力方向先向左后向右,即先為正值后為負值。同理得知,在24s內(nèi),F(xiàn)與B成正比,安培力方向先向左后向右,即先為正值后為負值,與02s內(nèi)情況相同。故A正確,D錯誤。8如圖甲所示,矩形導線框ABCD固定在勻強磁場中,磁感線垂直于線框所在平面向里,規(guī)定垂直于線框所在平面向里為磁場的
10、正方向;線框中沿著ABCDA方向為感應電流i的正方向,要在線框中產(chǎn)生如圖乙所示的感應電流,則磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律可能為()解析:選B在0t0時間內(nèi),磁場垂直紙面向里,且均勻增大,根據(jù)楞次定律,知感應電流的方向為ADCBA,與規(guī)定的正方向相反,感應電流為負值,故A錯誤。在0t0時間內(nèi),磁場垂直紙面向里,且均勻減小,根據(jù)楞次定律,知感應電流的方向為ABCDA,與規(guī)定的正方向相同,根據(jù)法拉第電磁感應定律,產(chǎn)生的感應電動勢為定值,則感應電流為定值,同理,在t02t0時間內(nèi),感應電流的方向為ADCBA,與規(guī)定的正方向相反,感應電流為負值,且為定值,故B正確。在0t0時間內(nèi),磁場垂直紙面向里,且
11、均勻減小,根據(jù)楞次定律,知感應電流的方向為ABCDA,與規(guī)定的正方向相同,根據(jù)法拉第電磁感應定律,產(chǎn)生的感應電動勢為定值,則感應電流為定值,在t02t0時間內(nèi),磁場方向垂直紙面向外,且均勻增大,根據(jù)楞次定律,感應電流的方向仍然為ABCDA,與規(guī)定的正方向相同,故C錯誤。磁感應強度不變,磁通量不變,則不產(chǎn)生感應電流,故D錯誤。考點綜合訓練9(2018徐州高三上學期期末質(zhì)檢)如圖甲所示,水平面上的兩光滑金屬導軌平行固定放置,間距d0.5m,電阻不計,左端通過導線與阻值R2的電阻連接,右端通過導線與阻值RL4的小燈泡L連接。在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場,CE長l2m,有一阻值r2的金屬棒
12、PQ放置在靠近磁場邊界CD處(恰好不在磁場中)。CDFE區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應強度B隨時間變化如圖乙所示。在t0至t4s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止,在t4s時使金屬棒PQ以某一速度進入磁場區(qū)域并保持勻速運動。已知從t0開始到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中,小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化。求:(1)通過小燈泡的電流;(2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大小。解析:(1)在t0至t4s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止,磁場變化導致電路中產(chǎn)生感應電動勢。電路為r與R并聯(lián),再與RL串聯(lián),電路的總電阻R總RL5此時感應電動勢Edl0.520.5V0.5V通過小燈泡的電流為:I0.1A。(2)當棒在磁場區(qū)域中運動時,由
13、導體棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢,電路為R與RL并聯(lián),再與r串聯(lián),此時電路的總電阻R總r由于燈泡中電流不變,所以燈泡的電流ILI0.1A,則流過金屬棒的電流為IILIRIL0.3A電動勢EIR總Bdv解得棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大小v1m/s。答案:(1)0.1A(2)1m/s10如圖甲所示,在一個正方形金屬線圈區(qū)域內(nèi),存在著磁感應強度B隨時間變化的勻強磁場,磁場的方向與線圈平面垂直,金屬線圈所圍的面積S200cm2,匝數(shù)n1000,線圈電阻r1.0。線圈與電阻R構(gòu)成閉合回路,電阻R4.0。勻強磁場的磁感應強度隨時間變化的情況如圖乙所示,求:(1)在t2.0s時刻,通過電阻R的感應電流的大小;(2)在t5.0s時刻,電阻R消耗的電功率;(3)06.0s內(nèi)整個閉合電路中產(chǎn)生的熱量。解析:(1)根據(jù)法拉第電磁感應定律,04.0s時間內(nèi)線圈中磁通量均勻變化,產(chǎn)生恒定的感應電流,t12.0s時的感應電動勢為:E1n1000200104V1V根據(jù)閉合電路歐姆定律,閉合回路中的感應電流為:I1A0.2A。(2)在46s時間內(nèi)有:E2n1000200104V4V則5s時
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