2025版新教材高考物理全程一輪總復(fù)習(xí)課時(shí)分層作業(yè)46電磁感應(yīng)中的圖像和電路問(wèn)題

課時(shí)分層作業(yè)(四十六)電磁感應(yīng)中的圖像和電路問(wèn)題基礎(chǔ)強(qiáng)化練1.[2024·江蘇蘇州開(kāi)學(xué)考]如圖所示，邊長(zhǎng)為2L的等邊三角形區(qū)域abc內(nèi)部的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面對(duì)里，b點(diǎn)處于x軸的坐標(biāo)原點(diǎn)O處；始終角閉合金屬線框ABC與三角形區(qū)域abc等高，∠ABC＝60°，BC邊在x軸上，在B點(diǎn)恰好位于原點(diǎn)O的位置時(shí)，讓金屬線框ABC沿x軸正方向以恒定的速度v穿過(guò)磁場(chǎng)．規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)榫€框中感應(yīng)電流的正方向，在下列四個(gè)i-x圖像中，能正確表示線框中感應(yīng)電流隨位移改變關(guān)系的是()2．[2024·河南一般中學(xué)適應(yīng)性測(cè)試](多選)如圖甲所示，虛線右側(cè)有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，取磁場(chǎng)垂直于紙面對(duì)里的方向?yàn)檎较?，磁感?yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t改變的關(guān)系如圖乙所示，固定的閉合導(dǎo)線框abcd一部分在磁場(chǎng)內(nèi)．取線框中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎较颍才嗔ο蜃鬄檎较颍畯膖＝0時(shí)刻起先，下列關(guān)于線框中感應(yīng)電流i、線框cd邊所受安培力F分別隨時(shí)間t改變的圖像，可能正確的是()3．[2024·河南鄭州質(zhì)檢]如圖甲所示，同心放置的兩個(gè)圓環(huán)a、b是由同一根導(dǎo)線裁制而成的，半徑分別為r和2r.過(guò)圓環(huán)直徑的虛線為磁場(chǎng)邊界，在虛線的右側(cè)存在一個(gè)足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．t＝0時(shí)刻磁場(chǎng)方向垂直于圓環(huán)平面對(duì)里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的改變關(guān)系如圖乙所示，不考慮兩圓環(huán)之間的相互作用，在0～t1時(shí)間內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是()A．兩圓環(huán)中的感應(yīng)電流均為順時(shí)針?lè)较虻暮愣娏鰾．兩圓環(huán)受到的安培力始終為向右的恒力C．兩圓環(huán)a、b中的感應(yīng)電流大小之比為2∶1D．兩圓環(huán)a、b中的電功率之比為1∶4

4．(多選)如圖所示，一不計(jì)電阻的導(dǎo)體圓環(huán)，半徑為r、圓心在O點(diǎn)，過(guò)圓心放置一長(zhǎng)度為2r、電阻為R的輻條，輻條與圓環(huán)接觸良好，現(xiàn)將此裝置放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面對(duì)里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)邊界恰與圓環(huán)直徑在同始終線上，現(xiàn)使輻條以角速度ω繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，右側(cè)電路通過(guò)電刷與圓環(huán)中心和環(huán)的邊緣相接觸，R1＝eq\f(R,2)，S處于閉合狀態(tài)，不計(jì)其他電阻，則下列推斷正確的是()A．通過(guò)R1的電流方向?yàn)樽韵露螧．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2Br2ωC．志向電壓表的示數(shù)為eq\f(1,6)Br2ωD．志向電流表的示數(shù)為eq\f(4Br2ω,3R)5．(多選)在如圖甲所示的電路中，電阻R1＝R2＝2R，圓形金屬線圈半徑為r1，線圈導(dǎo)線的電阻為R，半徑為r2(r2<r1)的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t改變的關(guān)系圖線如圖乙所示，圖線與橫、縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為(t0，0)和(0，B0)，其余導(dǎo)線的電阻不計(jì)，閉合S，至t1時(shí)刻，電路中的電流已穩(wěn)定，下列說(shuō)法正確的是()A．電容器上極板帶正電B．電容器下極板帶正電C．線圈兩端的電壓為eq\f(B0πreq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)),t0)D．線圈兩端的電壓為eq\f(4B0πreq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)),5t0)實(shí)力提升練6．(多選)如圖1所示為汽車在足夠長(zhǎng)水平路面上以恒定功率P啟動(dòng)的模型，假設(shè)汽車啟動(dòng)過(guò)程中所受阻力F阻恒定；如圖2所示為一足夠長(zhǎng)的水平的光滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，左端接有定值電阻R，導(dǎo)軌處在垂直于導(dǎo)軌平面對(duì)上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，將一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直擱在導(dǎo)軌上并用水平恒力F向右拉動(dòng)，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)且兩者始終接觸良好．圖3、圖4分別是汽車、導(dǎo)體棒起先運(yùn)動(dòng)后的v-t圖像．則下列關(guān)于汽車和導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是()A．vm1＝eq\f(P,F阻)B．vm2＝eq\f(FR,B2L2)C．若圖3中的t1已知，則依據(jù)題給信息可求出汽車從啟動(dòng)到速度達(dá)到最大所運(yùn)動(dòng)的距離x1＝eq\f(Pt1,F阻)D．若圖4中的t2已知，則依據(jù)題給信息可求出導(dǎo)體棒從起先運(yùn)動(dòng)到速度達(dá)到最大所運(yùn)動(dòng)的距離x2＝eq\f(FRt2,B2L2)－eq\f(mFR2,B4L4)7.[2024·江西撫州檢測(cè)]2024年7月20日，世界首套時(shí)速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)在青島亮相，這是當(dāng)前速度最快的地面交通工具，如圖甲所示．超導(dǎo)磁懸浮列車是通過(guò)周期性變換磁極方向而獲得推動(dòng)動(dòng)力，其原理如下：固定在列車下端的矩形導(dǎo)線框隨車平移，導(dǎo)線框與軌道平行的一邊長(zhǎng)為d.軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)線框平面的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨到MN邊界的距離大小而按圖乙所呈現(xiàn)的正弦規(guī)律改變，其最大值為B0，磁場(chǎng)以速度v1、列車以速度v2沿相同的方向勻速行駛，且v1>v2，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)線框受到的安培力即為列車行駛的驅(qū)動(dòng)力，設(shè)導(dǎo)線框電阻為R，軌道寬為l，t＝0時(shí)刻導(dǎo)線框左右兩邊恰好和磁場(chǎng)Ⅰ兩邊界重合，如圖丙所示，求：(1)列車行駛過(guò)程中受到的最大驅(qū)動(dòng)力Fm；(2)寫(xiě)出導(dǎo)線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間改變的表達(dá)式；(3)從t＝0時(shí)刻起列車勻速行駛s距離的過(guò)程，導(dǎo)線框產(chǎn)生的焦耳熱Q.課時(shí)分層作業(yè)（四十六）1．解析：線圈從0～L過(guò)程中，產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，切割磁感線的有效長(zhǎng)度從0增大到eq\f(\r(3),2)L，故感應(yīng)電流漸漸變大；從L～2L過(guò)程中，產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，切割磁感線的有效長(zhǎng)度從eq\f(\r(3),2)L漸漸減小到0，感應(yīng)電流漸漸變小；從2L～3L過(guò)程中，產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，切割磁感線的有效長(zhǎng)度從eq\r(3)L漸漸減小到0，感應(yīng)電流漸漸變?。梢陨戏治隹芍珼正確，A、B、C錯(cuò)誤．答案：D2．解析：在eq\f(T,4)～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)向外且增加，由楞次定律可推斷，感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?，與規(guī)定的正方向相同，故A正確，B錯(cuò)誤；在eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较颍琧d邊受到安培力向右，與規(guī)定正方向相反，為負(fù)值，且安培力F＝BIL隨B的減小而減小，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：AD3．解析：兩環(huán)中磁通量向里減小，由楞次定律得兩環(huán)中感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较颍x項(xiàng)A正確；在向里的磁通量減小為零前，兩環(huán)受到的安培力均向右，感應(yīng)電流大小恒定，但磁感應(yīng)強(qiáng)度大小減小，安培力漸漸減小，當(dāng)磁通量反向增加時(shí)，感應(yīng)電流方向不變，磁場(chǎng)反向，安培力向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，安培力增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；a、b兩環(huán)有磁場(chǎng)區(qū)域的面積之比為1∶4，由E＝eq\f(ΔB,Δt)S得a、b兩環(huán)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為1∶4，a、b兩環(huán)的電阻之比為1∶2，則a、b兩環(huán)的感應(yīng)電流大小之比為1∶2，感應(yīng)電流的功率之比為1∶8，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．答案：A4．解析：由右手定則可知圓環(huán)中心為電源的正極、圓環(huán)邊緣為電源的負(fù)極，因此通過(guò)R1的電流方向?yàn)樽韵露?，選項(xiàng)A正確；由題意可知，始終有長(zhǎng)度為r的輻條在轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為eq\f(1,2)Br2ω，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由圖可知，在磁場(chǎng)內(nèi)部的半根輻條相當(dāng)于電源，磁場(chǎng)外部的半根輻條與R1并聯(lián)，因此志向電壓表的示數(shù)為eq\f(1,6)Br2ω，選項(xiàng)C正確；志向電流表的示數(shù)為eq\f(Br2ω,3R)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：AC5．解析：依據(jù)楞次定律可知，線圈產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，則電容器下極板帶正電，A錯(cuò)誤，B正確；依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律，則有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S＝eq\f(B0,t0)πreq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))，電流為I＝eq\f(E,5R)，U＝I·4R＝eq\f(E,5R)×4R＝eq\f(4B0πreq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)),5t0)，C錯(cuò)誤，D正確．答案：BD6．解析：vm代表的是勻速運(yùn)動(dòng)的速度，也就是平衡時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)速度，對(duì)汽車啟動(dòng)問(wèn)題，有F′－F阻＝0、P＝F′vm1，得vm1＝eq\f(P,F阻)，對(duì)導(dǎo)體棒問(wèn)題，有F－ILB＝0、I＝eq\f(BLvm2,R)，得vm2＝eq\f(FR,B2L2)，故A、B正確；由動(dòng)能定理可知，eq\f(1,2)m車veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m1))－0＝Pt1－F阻x1，由于題中沒(méi)有給出汽車的質(zhì)量，故無(wú)法求出x1的大小，故C錯(cuò)誤；由E＝Neq\f(ΔΦ,Δt)得，在導(dǎo)體棒從起先運(yùn)動(dòng)到速度達(dá)到最大過(guò)程中，eq\o(E,\s\up6(－))＝Beq\f(ΔS,t2)＝BLeq\f(x2,t2)，由歐姆定律可知eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)，故eq\o(F,\s\up6(－))安＝BLeq\o(I,\s\up6(－))，由動(dòng)量定理可知，F(xiàn)t2－eq\o(F,\s\up6(－))安t2＝mvm2，計(jì)算可知x2＝eq\f(FRt2,B2L2)－eq\f(mFR2,B4L4)，故D正確．答案：ABD7．解析：（1）因v1>v2，導(dǎo)線框相對(duì)于磁場(chǎng)向相反的方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線框切割磁感線的邊到達(dá)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大位置處時(shí)有Em＝2B0l（v1－v2），左右兩邊受到的安培力都向前，導(dǎo)線框受到的最大安培力為Fm＝2B0Iml＝eq\f(4Beq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))l2（v1－v2）,R).（2）由題意可知B＝B0sineq\f(π,d)x，又x＝（v1－v2）t，解得B＝B0sineq\f(π（v1－v2）t,d).電流的最大值為Im＝eq\f(2B0l（v1－v2）,R)，電流的瞬時(shí)值為i＝eq\f(2B0l（v1－v2）,R)sineq\f(π（v1－v2）t,d).（3）由（2）中分析可知，該電流為正弦式交變電流，其有效值為I＝eq\f(Im,\r(2)).列車勻速行駛s距離經(jīng)驗(yàn)時(shí)間為t＝eq\f(s,v2)，故矩形導(dǎo)線框產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I2Rt聯(lián)立解得Q＝eq