2025版高考物理全程一輪復(fù)習(xí)課時(shí)分層精練五十六電磁感應(yīng)中的圖像和電路問(wèn)題習(xí)題

課時(shí)分層精練(五十六)電磁感應(yīng)中的圖像和電路問(wèn)題基礎(chǔ)落實(shí)練1．如圖，邊長(zhǎng)為0.1m的正方形金屬框abcd由兩種材料組成，其中ab邊電阻為2Ω，其余3個(gè)邊總電阻為1Ω，框內(nèi)有垂直框面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，變化率eq\f(ΔB,Δt)＝30T/s，則Uab為()A．0.2VB．－0.2VC．－0.125VD．0.125V2．[2024·全國(guó)模擬預(yù)測(cè)]如圖所示，一個(gè)平行于紙面的等腰直角三角形導(dǎo)線(xiàn)框，水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，三角形兩直角邊長(zhǎng)度為2d，線(xiàn)框中產(chǎn)生隨時(shí)間變化的感應(yīng)電流i，規(guī)定逆時(shí)針為感應(yīng)電流的正方向，下列圖形正確的是()3．如圖甲所示，在線(xiàn)圈l1中通入電流i1后，在l2上產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，l1、l2中電流的正方向如圖甲中的箭頭所示．則通入線(xiàn)圈l1中的電流i1隨時(shí)間t變化的圖像是圖中的()4．(多選)一個(gè)圓形金屬框和三根相同的導(dǎo)體棒OA、OC、OD焊接成如圖所示的形狀，金屬框的阻值忽略不計(jì)，導(dǎo)體棒的阻值均為r，長(zhǎng)度均為R，且互成120°，以O(shè)為圓心、R為半徑的90°扇形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，使金屬框繞O點(diǎn)以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．OA棒內(nèi)的電流方向一直為從O指向AB．當(dāng)OA棒在磁場(chǎng)中時(shí)，AO兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為eq\f(BωR2,6)C．OA棒內(nèi)的最大電流為eq\f(2BωR2,3r)D．每轉(zhuǎn)一周，三根導(dǎo)體棒所產(chǎn)總熱量為eq\f(πB2ωR4,4r)5．[2024·山東臨沂高三統(tǒng)考]如圖甲所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌ab、cd與水平面成θ＝30°固定，導(dǎo)軌間距離為l＝1m，電阻不計(jì)，一個(gè)阻值為R0的定值電阻與可變電阻并聯(lián)接在兩金屬導(dǎo)軌的上端，整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝1T．現(xiàn)將一質(zhì)量為m、不計(jì)電阻的金屬棒MN從圖示位置由靜止開(kāi)始釋放，金屬棒下滑過(guò)程中與導(dǎo)軌接觸良好，且始終與導(dǎo)軌保持垂直，改變可變電阻的阻值R，測(cè)定金屬棒的最大速度v，得到eq\f(1,vm)-eq\f(1,R)的關(guān)系如圖乙所示，g取10m/s2.則下列說(shuō)法正確的是()A．金屬棒的質(zhì)量m＝1kgB．金屬棒的質(zhì)量m＝2kgC．定值電阻R0＝2ΩD．定值電阻R0＝4Ω6．[2024·安徽滁州定遠(yuǎn)中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)]如圖甲，光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，電阻不計(jì)．兩導(dǎo)軌間距d＝10cm，導(dǎo)體棒ab、cd放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直．每根棒在導(dǎo)軌間部分的電阻均為R＝1.0Ω.用長(zhǎng)為L(zhǎng)＝20cm的絕緣絲線(xiàn)將兩棒系?。麄€(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．t＝0的時(shí)刻，磁場(chǎng)方向豎直向下，絲線(xiàn)剛好處于未被拉伸的自然狀態(tài)．此后，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示．不計(jì)感應(yīng)電流磁場(chǎng)的影響．整個(gè)過(guò)程絲線(xiàn)未被拉斷．求：(1)0～2.0s的時(shí)間內(nèi)，電路中感應(yīng)電流的大小；(2)t＝1.0s的時(shí)刻絲線(xiàn)的拉力大?。?．[2024·安徽亳州蒙城三模]如圖1所示，n＝10匝的正方形線(xiàn)框用細(xì)線(xiàn)懸掛于天花板上且處于靜止?fàn)顟B(tài)，線(xiàn)框平面在紙面內(nèi)，線(xiàn)框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.1m，總電阻為R＝0.5Ω，線(xiàn)框的下半部分(總面積的一半)處于垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的上、下邊界之間的距離為d＝0.25m，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按照?qǐng)D2變化，0.1s時(shí)刻(磁場(chǎng)均勻增大的最后一瞬間)，懸線(xiàn)的拉力恰好為零，此時(shí)剪斷細(xì)線(xiàn)，線(xiàn)框剛要完全穿出磁場(chǎng)時(shí)，加速度為零，線(xiàn)框在穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中始終在紙面內(nèi)，且不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)．(不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g＝10m/s2)求：(1)線(xiàn)框的總質(zhì)量m；(2)線(xiàn)框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，線(xiàn)框中產(chǎn)生的焦耳熱Q.素養(yǎng)提升練8．如圖所示，光滑的足夠長(zhǎng)的平行水平金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距l(xiāng)，在M、P和N、Q間各連接一個(gè)額定電壓為U、阻值恒為R的燈泡L1、L2，在兩導(dǎo)軌間cdfe矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向上、寬為d0的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，且磁場(chǎng)區(qū)域可以移動(dòng)，一電阻也為R、長(zhǎng)度大小也剛好為l的導(dǎo)體棒ab垂直固定在磁場(chǎng)左邊的導(dǎo)軌上，離燈泡L1足夠遠(yuǎn)．現(xiàn)讓勻強(qiáng)磁場(chǎng)在導(dǎo)軌間以某一恒定速度向左移動(dòng)，當(dāng)棒ab剛處于磁場(chǎng)時(shí)兩燈泡恰好正常工作．棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．(1)求磁場(chǎng)移動(dòng)的速度大??；(2)若保持磁場(chǎng)不移動(dòng)(仍在cdfe矩形區(qū)域)，而使磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t均勻變化，兩燈泡中有一燈泡正常工作且都有電流通過(guò)，設(shè)t＝0時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.試求出經(jīng)過(guò)時(shí)間t時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的可能值Bt.課時(shí)分層精練（五十六）電磁感應(yīng)中的圖像和電路問(wèn)題1．解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E＝eq\f(ΔB·S,Δt)＝eq\f(ΔB·L2,Δt)＝0.3V，由楞次定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針．可把金屬框等效為ab和bcda兩個(gè)電源，則Uab為Uab＝eq\f(E,4)×eq\f(1,3)－eq\f(3E,4)×eq\f(2,3)＝－0.125V，故選C.答案：C2．解析：在0～eq\f(d,v)時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)磁通量向里增加，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向外，因此感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较颍S著線(xiàn)框的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)有效長(zhǎng)度均勻減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均勻減小，感應(yīng)電流均勻減小；在eq\f(d,v)～eq\f(2d,v)時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量均勻減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變；在eq\f(2d,v)～eq\f(3d,v)時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量向里減少，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?，線(xiàn)框有效切割長(zhǎng)度均勻減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均勻減小，感應(yīng)電流均勻減小，故選A.答案：A3．解析：因?yàn)閘2中感應(yīng)電流大小不變，根據(jù)法拉第電磁感定律可知，l1中磁場(chǎng)的變化是均勻的，即l1中電流的變化也是均勻的，A、C錯(cuò)誤；根據(jù)題圖乙可知，0～eq\f(T,4)時(shí)間內(nèi)l2中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向左，所以線(xiàn)圈l1中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向左并且減小，由安培定則可知i為正，或方向向右并且增大，由安培定則可知i為負(fù)，B錯(cuò)誤，D正確．答案：D4．解析：當(dāng)OA在磁場(chǎng)區(qū)域切割磁感線(xiàn)時(shí)，由右手定則知OA中電流方向從O指向A，當(dāng)其他兩棒切割磁感線(xiàn)時(shí)，通過(guò)OA的電流方向從A指向O，A錯(cuò)誤；當(dāng)OA棒在磁場(chǎng)中切割磁感線(xiàn)時(shí)，OA是電源，通過(guò)OA的電流達(dá)到最大，OB與OC是外電路的兩個(gè)并聯(lián)電阻，此時(shí)OA上的電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(1,2)BωR2，則UAO＝eq\f(R外,R外＋R)E＝eq\f(\f(r,2),\f(r,2)＋r)E＝eq\f(BωR2,6)，此時(shí)OA上電流為I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(\f(1,2)BωR2,\f(r,2)＋r)＝eq\f(BωR2,3r)，B正確，C錯(cuò)誤；每根導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)間內(nèi)，閉合回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q0＝IEt＝eq\f(BωR2,3r)·eq\f(1,2)BωR2·eq\f(1,4)·eq\f(2π,ω)＝eq\f(πB2ωR4,12r)，則每轉(zhuǎn)一周，三根導(dǎo)體棒所產(chǎn)總熱量為Q＝3Q0＝eq\f(πB2ωR4,4r)，D正確．故選BD.答案：BD5．解析：金屬棒以速度vm下滑時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝Blvm由閉合電路歐姆定律得E＝I·eq\f(RR0,R＋R0)當(dāng)金屬棒以最大速度vm下滑時(shí)，由平衡條件得BIl－mgsinθ＝0聯(lián)立解得eq\f(1,vm)＝eq\f(B2l2,mgsinθ)·eq\f(1,R)＋eq\f(B2l2,mgsinθ)·eq\f(1,R0)由eq\f(1,vm)-eq\f(1,R)圖像可得eq\f(B2l2,mgsinθ)＝1，eq\f(B2l2,mgsinθ)·eq\f(1,R0)＝0.5解得m＝0.2kg，R0＝2Ω故選C.答案：C6．解析：（1）由圖像可知eq\f(ΔB,Δt)＝0.1T/s則有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS,Δt)＝0.1×0.1×0.2V＝0.002V解得I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(0.002,2)A＝0.001A.（2）導(dǎo)體棒在水平方向上受拉力和安培力，且二力平衡，則有T＝FA＝BId＝0.1×0.001×0.1N＝1×10－5N故t＝1.0s的時(shí)刻絲線(xiàn)的拉力大小1×10－5N答案：（1）0.001A（2）1×10－5N7．解析：（1）0～t0這段時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(nS有效ΔB,Δt)＝eq\f(nB0L2,2t0)感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,R)由題意懸線(xiàn)拉力為零，即所受的安培力為F＝nB0IL＝mg聯(lián)立解得m＝0.4kg（2）設(shè)剛要出磁場(chǎng)時(shí)速度為v，由二力平衡F安＝nB0Il＝mg，且I＝eq\f(nB0lv,R)穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中根據(jù)動(dòng)能定理WG－W克安＝eq\f(1,2)mv2，其中WG＝mg（d＋eq\f(L,2)）克服安培力做的功W克安＝Q，聯(lián)立解得Q＝1.15J答案：（1）0.4kg（2）1.15J8．解析：（1）當(dāng)ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab棒切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，燈泡剛好正常工作，則電路中路端電壓U外＝U由電路的分壓之比得U內(nèi)＝2U則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝U外＋U內(nèi)＝3U由E＝B0lv＝3U，可得v＝eq\f(3U,B0l)（2）若保持磁場(chǎng)不移動(dòng)（仍在cdfe矩形區(qū)域），而使磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t均勻變化，可得棒與L1并聯(lián)后再與L2串聯(lián)，則正常工作的燈泡