高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)第講電磁感應(yīng)中的電路與圖像問(wèn)題

1、第3講電磁感應(yīng)中的電路與圖像問(wèn)題A組基礎(chǔ)題組1.如圖所示,兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd。b、d間連有一定值電阻R,導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)。MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿,與ab垂直,其電阻也為R。整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向紙面內(nèi)?，F(xiàn)對(duì)MN施力使它沿導(dǎo)軌以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)。用U表示MN兩端電壓的大小,則( A.U=Blv B.U=Blv C.U=Blv D.U=2Blv2.(2015江蘇宿遷月考如圖所示,豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán),半徑為a,總電阻為R(指拉直時(shí)兩端的電阻,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面,在環(huán)的最高點(diǎn)A用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a

2、、電阻為的導(dǎo)體棒AB。AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下,當(dāng)擺到豎直位置時(shí),B點(diǎn)的線速度為v,則這時(shí)AB兩端的電壓大小為(A. B. C. D.Bav3.(2016陜西西工大附中模擬空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),將一個(gè)不會(huì)變形的單匝金屬圓線圈放入該磁場(chǎng)中,規(guī)定圖甲所示的線圈中的電流方向?yàn)檎．?dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙所示的規(guī)律變化時(shí),能正確表示線圈中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖線的是(4.邊長(zhǎng)為a的閉合金屬正三角形框架,完全處于垂直于框架平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,現(xiàn)把框架勻速拉出磁場(chǎng),如圖所示,則選項(xiàng)圖中電動(dòng)勢(shì)、外力、外力功率與位移圖像規(guī)律與這一過(guò)程相符合的是(5.(2016廣東廣州模擬(多選如圖所示,垂直紙

3、面的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),有一位于紙面且電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd,現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以v0、3v0速度勻速拉出磁場(chǎng),則導(dǎo)體框從兩個(gè)方向移出磁場(chǎng)的兩過(guò)程中(A.導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同B.導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同C.導(dǎo)體框ad邊兩端電勢(shì)差相同D.通過(guò)導(dǎo)體框截面的電荷量相同6.(2014課標(biāo),18,6分如圖(a,線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上。在ab線圈中通以變化的電流。用示波器測(cè)得線圈cd間電壓如圖(b所示。已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流成正比,則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中,可能正確的是(7.(多選如圖所示,abcd是一邊長(zhǎng)為l、具有質(zhì)量的剛性導(dǎo)線框,位于水

4、平面內(nèi),bc邊串接有電阻R。虛線表示一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的邊界,它與線框ab邊平行,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為2l,磁場(chǎng)方向豎直向下。線框在一垂直于ab邊的水平恒定拉力F作用下,沿光滑水平面運(yùn)動(dòng),直到通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。已知ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框做勻速運(yùn)動(dòng),下面定性畫(huà)出的回路中電流i大小與位移x圖像可能正確的是(8.(2015北京理綜,22,16分如圖所示,足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,寬度L=0.4 m,一端連接R=1 的電阻。導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T。導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上,其長(zhǎng)度恰好等于導(dǎo)軌間距,與導(dǎo)軌接觸良好。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)。在平行于導(dǎo)軌的拉力F作用下,導(dǎo)

5、體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng),速度v=5 m/s。求:(1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I;(2在0.1 s時(shí)間內(nèi),拉力的沖量IF的大小;(3若將MN換為電阻r=1 的導(dǎo)體棒,其他條件不變,求導(dǎo)體棒兩端的電壓U。B組提升題組9.(2016內(nèi)蒙古赤峰寧城統(tǒng)考(多選如圖所示,兩根等高光滑的圓弧軌道,半徑為r、間距為L(zhǎng),軌道電阻不計(jì)。在軌道頂端連有一阻值為R的電阻,整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B?，F(xiàn)有一根長(zhǎng)度稍大于L、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道最低位置cd開(kāi)始,在拉力作用下以初速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)至ab處,則該過(guò)程中(A.通過(guò)R的電流方向由外向內(nèi)B.通過(guò)R的電流方向由內(nèi)向外C.R上產(chǎn)生

6、的熱量為D.流過(guò)R的電荷量為10.(2015山東理綜,19,6分如圖甲,R0為定值電阻,兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)。左端連接在一周期為T(mén)0的正弦交流電源上,經(jīng)二極管整流后,通過(guò)R0的電流i始終向左,其大小按圖乙所示規(guī)律變化。規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢(shì)高于b端時(shí),a、b間的電壓uab為正,下列uab-t圖像可能正確的是(圖甲圖乙11.(2016山東濰坊一模(多選如圖甲所示,正方形金屬線圈abcd位于豎直平面內(nèi),其質(zhì)量為m,電阻為R。在線圈的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),MN和M'N'是磁場(chǎng)的水平邊界,并與bc邊平行,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里?，F(xiàn)使金屬線框從MN上方某一高度處由靜止開(kāi)始下落,圖乙是線

7、圈由開(kāi)始下落到完全穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域瞬間的v-t圖像,圖中字母均為已知量。重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是(A.金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向沿adcba方向B.金屬線框的邊長(zhǎng)為v1(t2-t1C.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為D.金屬線框在0t4時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為2mgv1(t2-t1+m(-12.(2015湖北八市聯(lián)考(多選如圖所示,等腰直角三角形OPQ區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,磁場(chǎng)區(qū)域的OP邊在x軸上且長(zhǎng)為L(zhǎng)。紙面內(nèi)一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的單匝閉合正方形導(dǎo)線框(線框電阻為R的一條邊在x軸上,且線框在外力作用下沿x軸正方向以恒定的速度v穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域,在t=0時(shí)該線框恰

8、好位于圖中所示的位置。現(xiàn)規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)閷?dǎo)線框中感應(yīng)電流的正方向,則下列說(shuō)法正確的有(A.在0時(shí)間內(nèi)線框中有正向電流,在時(shí)間內(nèi)線框中有負(fù)向電流B.在時(shí)間內(nèi)流經(jīng)線框某處橫截面的電荷量為C.在時(shí)間內(nèi)線框中最大電流為D.0時(shí)間內(nèi)線框中電流的平均值不等于有效值13.如圖所示,邊長(zhǎng)L=0.20 m的正方形導(dǎo)體框ABCD由粗細(xì)均勻的同種材料制成,正方形導(dǎo)線框每邊的電阻R0=1.0 ,金屬棒MN與正方形導(dǎo)線框的對(duì)角線長(zhǎng)度恰好相等,金屬棒MN的電阻r=0.20 。導(dǎo)線框放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T,方向垂直導(dǎo)線框所在平面向里。金屬棒MN與導(dǎo)線框接觸良好,且與導(dǎo)線框?qū)蔷€BD垂直放置在導(dǎo)線

9、框上,金屬棒的中點(diǎn)始終在BD連線上。若金屬棒以v=4.0 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)金屬棒運(yùn)動(dòng)至AC的位置時(shí),求:(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字(1金屬棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小;(2金屬棒MN上通過(guò)的電流大小和方向;(3導(dǎo)線框消耗的電功率。14.(2015湖南十三校第一次聯(lián)考如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.30 m,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間接有固定電阻R=0.40 。導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m=0.10 kg、電阻r=0.20 的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向豎直向下。利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止

10、開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,并獲得U與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示。求:(1金屬桿加速度的大小;(2第2 s末外力的瞬時(shí)功率。答案全解全析A組基礎(chǔ)題組1.A電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Blv,則MN兩端電壓的大小U=·R=Blv。2.A當(dāng)擺到豎直位置時(shí),AB切割磁感線的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=B·2a·(v=Bav。由閉合電路歐姆定律得UAB=·=Bav,故選A。3.B根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,可得線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=,根據(jù)閉合電路歐姆定律,可得產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I=,由圖乙可知,01 s時(shí)間內(nèi),B均勻增大,所以穿過(guò)線圈的豎直向

11、上的磁通量增大,由楞次定律和安培定則可得產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)檎?在12 s內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,所以穿過(guò)線圈的磁通量不變,故感應(yīng)電流為零;在24 s內(nèi),B均勻減小,穿過(guò)線圈的豎直向上的磁通量減小,根據(jù)楞次定律和安培定則可知,感應(yīng)電流方向?yàn)樨?fù),因?yàn)镮正比于,即圖像的斜率越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大,所以B正確。4.B該過(guò)程中,框架切割磁感線的有效長(zhǎng)度等于框架與磁場(chǎng)右邊界兩交點(diǎn)的間距,根據(jù)幾何關(guān)系有l(wèi)有效=x,所以E電動(dòng)勢(shì)=Bl有效v=Bvxx,A錯(cuò)誤,B正確?？蚣軇蛩龠\(yùn)動(dòng),故F外力=F安=x2,C錯(cuò)誤。P外力功率=F外力vF外力x2,D錯(cuò)誤。5.AD由右手定則可得兩種情況導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同

12、,A項(xiàng)正確;設(shè)導(dǎo)體框邊長(zhǎng)為l,電阻為R,則導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt=R×=,導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤;通過(guò)導(dǎo)體框截面的電荷量q=It=×=,電荷量與速度無(wú)關(guān),D項(xiàng)正確;以速度v0拉出時(shí),Uad=Blv0,以速度3v0拉出時(shí),Uad=Bl·3v0,C項(xiàng)錯(cuò)誤。6.CA選項(xiàng)中只有電流方向改變的瞬間,線圈cd間才會(huì)產(chǎn)生電壓,其他時(shí)間cd間電壓為零,不符合題意,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤。通電線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)B=ki(k為比例系數(shù);在另一線圈中的磁通量=BS=kiS,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,在另一線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=n,由圖(b可知,|Ucd|不變,則

13、不變,故不變,故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤,C正確。7.ABD由題意知,當(dāng)線框在x=0至x=l間運(yùn)動(dòng)時(shí)電流恒為i0;當(dāng)線框在x=l至x=2l間運(yùn)動(dòng)時(shí),磁通量不變化,故i=0,線框做勻加速運(yùn)動(dòng);當(dāng)ab邊剛出磁場(chǎng)(x=2l時(shí),線框的速度大于剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度,cd邊切割磁感線產(chǎn)生的電流i>i0,同時(shí)受到的安培力大于F,線框做減速運(yùn)動(dòng),隨著速度的減小,安培力變小,加速度變小,速度變小,又i=,則選項(xiàng)C錯(cuò);當(dāng)cd邊剛出磁場(chǎng)時(shí),線框速度可能還沒(méi)減速到ab邊剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度,故選項(xiàng)B對(duì);也可能恰好減速到ab邊剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度,故選項(xiàng)D對(duì);還可能早就減速到ab邊剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度以后做勻速運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)A對(duì)。8.答案(

14、12 V2 A(20.08 N·s(31 V解析(1由法拉第電磁感應(yīng)定律可得,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=1×0.4×5 V=2 V感應(yīng)電流I= A=2 A(2拉力大小等于安培力大小F=BIL=1×2×0.4 N=0.8 N沖量大小IF=Ft=0.8×0.1 N·s=0.08 N·s(3由閉合電路歐姆定律可得,電路中電流I'= A=1 A由歐姆定律可得,導(dǎo)體棒兩端電壓U=I'R=1 VB組提升題組9.AC金屬棒從cd處運(yùn)動(dòng)至ab處的過(guò)程中,穿過(guò)閉合回路的磁通量逐漸減小,再由楞次定律及安培定則可知,回路中的

15、電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?從上向下看,則通過(guò)R的電流為由外向內(nèi),故A對(duì),B錯(cuò)。通過(guò)R的電荷量為q=,D錯(cuò)。R上產(chǎn)生的熱量為Q=t=,C對(duì)。10.C圓環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)的變化周期為0.5T0,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化周期也一定是0.5T0,四個(gè)圖像中,只有C的變化周期是0.5T0,根據(jù)排除法可知,C正確。11.BCD由右手定則可知,金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向沿abcda方向,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題圖分析可知,線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中勻速運(yùn)動(dòng),故可知金屬線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=v1(t2-t1,選項(xiàng)B正確;由平衡條件可知:mg=,解得:B=,選項(xiàng)C正確;由能量關(guān)系可知,金屬線框在0t4時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為Q=2mgv1(t

16、2-t1+m(-,故選項(xiàng)D正確。12.BD在0時(shí)間內(nèi),線框中磁通量增加,感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?A錯(cuò)誤;在時(shí)間內(nèi),線框中磁通量變化量為=BL2,流過(guò)線框某一橫截面的電荷量為q=,B正確;在時(shí)間內(nèi),線框中最大電流Im=,C錯(cuò)誤;經(jīng)分析知0時(shí)間內(nèi)線框中電流的平均值不等于有效值,D正確。13.答案(10.57 V(20.48 A電流方向從M到N(30.23 W解析(1金屬棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小為:E=BLv=×0.50×0.20×4.0 V=0.57 V。(2金屬棒運(yùn)動(dòng)到AC位置時(shí),導(dǎo)線框左、右兩側(cè)電阻并聯(lián),其并聯(lián)電阻大小為R并=1.0 ,由閉合電路歐姆定律有I=0.48 A,由右手定則知