（天津?qū)Ｓ茫?020屆高考物理一輪復習 考點規(guī)范練50 電磁感應中的電路與圖像問題（含解析）新人教版

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1、考點規(guī)范練50　電磁感應中的電路與圖像問題 一、單項選擇題 1.有一個勻強磁場邊界是EF,在EF右側無磁場,左側是勻強磁場區(qū)域,如圖甲所示。現(xiàn)有一個閉合的金屬線框以恒定速度從EF右側水平進入勻強磁場區(qū)域。線框中的電流隨時間變化的i-t圖像如圖乙所示,則可能的線框是下列四個選項中的(　　) 2.A、B兩閉合圓形導線環(huán)用相同規(guī)格的導線制成,它們的半徑之比rA∶rB=2∶1,在兩導線環(huán)包圍的空間內(nèi)存在一正方形邊界的勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直于兩導線環(huán)所在的平面,如圖所示。在磁場的磁感應強度隨時間均勻增大的過程中,下列說法正確的是(　　) A.兩導線環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應電動勢相等 B

2、.A環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應電動勢大于B環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應電動勢 C.流過A、B兩導線環(huán)的感應電流的大小之比為1∶4 D.流過A、B兩導線環(huán)的感應電流的大小之比為1∶1 3.(2018·全國Ⅱ卷)如圖所示,在同一水平面內(nèi)有兩根平行長導軌,導軌間存在依次相鄰的矩形勻強磁場區(qū)域,區(qū)域?qū)挾染鶠閘,磁感應強度大小相等、方向交替向上向下,一邊長為32l的正方形金屬線框在導軌上向左勻速運動。線框中感應電流i隨時間t變化的正確圖線可能是(　　) 4.如圖甲所示,光滑導軌水平放置在斜向下且與水平方向夾角為60°的勻強磁場中,勻強磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為B的正方向),導

3、體棒ab垂直導軌放置且與導軌接觸良好,除電阻R的阻值外,其余電阻不計,導體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止狀態(tài)。規(guī)定a→b的方向為電流的正方向,水平向右的方向為外力的正方向,則在0~t1時間內(nèi),能正確反映流過導體棒ab的電流I和導體棒ab所受水平外力F隨時間t變化的圖像是(　　) 5.如圖所示,水平桌面上固定有一半徑為R的金屬細圓環(huán),環(huán)面水平,圓環(huán)每單位長度的電阻為r,空間有一勻強磁場,磁感應強度大小為B,方向豎直向下;一長度為2R、電阻可忽略的導體棒置于圓環(huán)左側并與環(huán)相切,切點為棒的中點。棒在拉力的作用下以恒定加速度a從靜止開始向右運動,運動過程中棒與圓環(huán)接觸良好。下列說法正確的

4、是(　　) A.拉力的大小在運動過程中保持不變 B.棒通過整個圓環(huán)所用的時間為2Ra C.棒經(jīng)過環(huán)心時流過棒的電流為B2aRπr D.棒經(jīng)過環(huán)心時所受安培力的大小為8B2R2aRπr 6.(2018·天津河西區(qū)模擬)如圖所示,兩條平行虛線之間存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里,虛線間的距離為l,金屬圓環(huán)的直徑也為l。自圓環(huán)從左邊界進入磁場開始計時,以垂直于磁場邊界的恒定速度v穿過磁場區(qū)域。規(guī)定逆時針方向為感應電流i的正方向,則圓環(huán)中感應電流i隨其移動距離x變化的i-x圖像最接近圖中的(　　) 二、多項選擇題 7.(2018·河南焦作模擬)如圖所示,兩根足夠長的光滑金屬

5、導軌水平平行放置,間距為l=1 m,cd間、de間、cf間分別接著阻值R=10 Ω的電阻。一阻值R=10 Ω的導體棒ab以速度v=4 m/s勻速向左運動,導體棒與導軌接觸良好;導軌所在平面存在磁感應強度大小B=0.5 T、方向豎直向下的勻強磁場。下列說法正確的是(　　) A.導體棒ab中電流的流向為由b到a B.cd兩端的電壓為1 V C.de兩端的電壓為1 V D.fe兩端的電壓為1 V 8.空間存在一垂直紙面向里的勻強磁場,磁場區(qū)域橫截面為等腰直角三角形,底邊水平,其斜邊長度為l。一正方形導體框abcd邊長也為l,開始時正方形導體框的ab邊與磁場區(qū)域橫截面的斜邊剛好重合,如圖

6、所示。由圖示的位置開始計時,正方形導體框以平行于bc邊的速度v勻速穿越磁場。若導體框中的感應電流為i,a、b兩點間的電壓為Uab,感應電流取逆時針方向為正,則導體框穿越磁場的過程中,i、Uab隨時間的變化規(guī)律正確的是(　　) 9.(2017·全國Ⅱ卷)兩條平行虛線間存在一勻強磁場,磁感應強度方向與紙面垂直。邊長為0.1 m、總電阻為0.005 Ω的正方形導線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場邊界平行,如圖甲所示。已知導線框一直向右做勻速直線運動,cd邊于t=0時刻進入磁場。線框中感應電動勢隨時間變化的圖線如圖乙所示(感應電流的方向為順時針時,感應電動勢取正)。下列說法正確的是(　　)

7、 A.磁感應強度的大小為0.5 T B.導線框運動速度的大小為0.5 m/s C.磁感應強度的方向垂直于紙面向外 D.在t=0.4 s至t=0.6 s這段時間內(nèi),導線框所受的安培力大小為0.1 N 10.(2018·江蘇南京二模)如圖所示,光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角,M、P兩端接一阻值為R的定值電阻,阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置,其他部分電阻不計。整個裝置處在磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直導軌平面向下。t=0時對金屬棒施一平行于導軌的外力F,金屬棒由靜止開始沿導軌向上做勻加速直線運動。下列關于穿過回路abPMa的磁通量變化量ΔΦ、磁通量的瞬時變

8、化率ΔΦΔt、通過金屬棒的電荷量q隨時間t變化以及a、b兩端的電勢差U隨時間t變化的圖像中,正確的是(　　) 三、非選擇題 11.如圖所示,勻強磁場垂直銅環(huán)所在的平面,導體棒a的一端固定在銅環(huán)的圓心O處,另一端緊貼圓環(huán),可繞O勻速轉動。通過電刷把銅環(huán)、環(huán)心與兩豎直平行金屬板P、Q連接成如圖所示的電路,R1、R2是定值電阻。帶正電的小球通過絕緣細線掛在兩板間M點,被拉起到水平位置;閉合開關S,無初速度釋放小球,小球沿圓弧經(jīng)過M點正下方的N點最遠可到另一側的H點。已知:磁感應強度為B;導體棒的角速度大小為ω,長度為l,電阻為r;R1=R2=2r,銅環(huán)電阻不計;P、Q兩板間距為d;帶電小

9、球質(zhì)量為m、電荷量為q;重力加速度為g。求: (1)導體棒勻速轉動的方向; (2)P、Q間電場強度E的大小; (3)小球通過N點時對細線拉力FT的大小。 考點規(guī)范練50　電磁感應中的電路與圖像問題 1.A　解析由題圖乙可知,電流先是均勻增加,后均勻減小,又i=ER=BlvR∝l,所以金屬線框切割磁感線的有效長度應先是均勻增加,后均勻減小,A項符合;B項線框中間部分進入磁場后切割磁感線的有效長度不變;C項切割磁感線的有效長度不變,D項切割磁感線的有效長度不是均勻地增加和減小。 2.A　解析某一時刻穿過A、B兩導線環(huán)的磁通量均為穿過磁場所在區(qū)域面積上的磁通量,設磁場區(qū)域的面積為

10、S,則Φ=BS,由E=ΔΦΔt=ΔBΔtS(S為磁場區(qū)域面積),對A、B兩導線環(huán),有EAEB=1,所以A正確,B錯誤;I=ER,R=ρlS1(S1為導線的橫截面積),l=2πr,所以IAIB=EArBEBrA=12,C、D錯誤。 3.D　解析在0~0.5l過程,前、后兩邊均切割磁感線,產(chǎn)生相同方向(順時針)、等大不變的電動勢,產(chǎn)生同方向、不變的電流;在0.5l~l過程,前、后兩邊均切割磁感線,產(chǎn)生反向、等大不變的電動勢,線框中總電動勢為零,電流為零;在l~1.5l過程,前、后兩邊均切割磁感線,產(chǎn)生相同方向(逆時針)、等大不變的電動勢,產(chǎn)生同方向、不變的電流,選項D正確。 4.D　解析由楞次

11、定律可判定回路中的電流方向始終為b→a,由法拉第電磁感應定律可判定回路中的電流大小恒定,A、B錯誤;由F安=BIl可得F安隨B的變化而變化,在0~t0時間內(nèi),F安方向水平向右,故外力F與F安等值反向,方向水平向左為負值;在t0~t1時間內(nèi),F安方向改變,故外力F方向也改變?yōu)檎?綜上所述,D正確。 5.D　解析導體棒做勻加速運動,合外力恒定,由于受到的安培力隨速度的變化而變化,故拉力一直變化,選項A錯誤;設棒通過整個圓環(huán)所用的時間為t,由勻變速直線運動的基本關系式可得2R=12at2,解得t=4Ra,選項B錯誤;由v2-v02=2ax可知棒經(jīng)過環(huán)心時的速度v=2aR,此時的感應電動勢E=2B

12、Rv,此時金屬圓環(huán)的兩側并聯(lián),等效電阻r總=πRr2,故棒經(jīng)過環(huán)心時流過棒的電流為I=Er總=4B2aRπr,選項C錯誤;由對選項C的分析可知棒經(jīng)過環(huán)心時所受安培力的大小為F=2BIR=8B2R2aRπr,選項D正確。 6.A　解析根據(jù)楞次定律,在進磁場的過程中,感應電流的方向為逆時針方向;在出磁場的過程中,感應電流的方向為順時針方向。在進磁場的過程中,切割的有效長度先增加后減小,出磁場的過程中,切割的有效長度先增加后減小。所以感應電流的大小在進磁場的過程中先增大后減小,出磁場的過程中也是先增大后減小,A正確,B、C、D錯誤。 7.BD　解析由右手定則可知ab中電流方向為a→b,A錯誤;導

13、體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢E=Blv,ab為電源,cd間電阻R為外電路負載,de和cf間電阻中無電流,de間和cf間無電壓,因此cd和fe兩端電壓相等,即U=E2R×R=Blv2=1V,B、D正確,C錯誤。 8.AD　解析在ab邊到e點的過程中,ab邊切割磁感線的有效長度減小,則感應電動勢逐漸減小,感應電流沿逆時針方向,a、b兩點間的電壓Uab為負值,大小為電動勢的34且均勻減小,ab邊越過e點后,在cd邊接觸磁場之前,線框中磁通量不變,沒有感應電動勢和感應電流;之后,cd邊切割磁感線,產(chǎn)生順時針感應電流并逐漸減小,Uab仍為負值,大小等于感應電動勢的14,選項A、D正確,B、C錯誤

14、。 9.BC　解析cd邊進入磁場向右運動切割磁感線,產(chǎn)生的感應電流方向為順時針,由右手定則可知,磁感應強度方向垂直紙面向外,故選項C正確;導線框在磁場中一直做勻速直線運動,線框的邊長l=0.1m,由E-t圖像可知,bc邊進入磁場的時間為0.2s,所以線框的運動速度v=0.10.2m/s=0.5m/s,故選項B正確;由E-t圖像可知,t=0至t=0.2s,產(chǎn)生的感應電動勢E=0.01V,由E=Blv得B=0.2T,故選項A錯誤;t=0.4s至t=0.6s,線框受到的安培力F=BER總l=0.04N,故選項D錯誤。 10.BD　解析設加速度為a,運動的位移x=12at2,磁通量變化量ΔΦ=Bl

15、x=12Blat2,ΔΦ∝t2,選項A錯誤;感應電動勢E=ΔΦΔt=12Blat,故ΔΦΔt∝t,選項B正確;U=RER+r=RBla2(R+r)t,U∝t,選項D正確;電荷量q=ΔΦR,因為ΔΦ∝t2,所以q∝t2,選項C錯誤。 11.解析(1)依題意,小球從水平位置釋放后,能沿圓弧向下擺動,故小球受到電場力的方向水平向右,P板帶正電,Q板帶負電。由右手定則可知,導體棒a順時針轉動。 (2)導體棒a轉動切割磁感線,由法拉第電磁感應定律得電動勢大小 E'=ΔΦΔt=12Bl2ωΔtΔt=12Bl2ω① 由閉合電路歐姆定律得I=E'R1+R2+r② 由歐姆定律可知,P、Q兩板間的電壓為UPQ=IR2③ 故P、Q間勻強電場的電場強度大小E=UPQd④ 聯(lián)立①②③④,代入R1=R2=2r,可得E=Bωl25d。⑤ (3)設細線長度為l,小球到達N點時速度為v,由動能定理可得 mgl-Eql=12mv2⑥ 又FT-mg=mv2l⑦ 由⑤⑥⑦得FT=3mg-2Bqωl25d。 答案(1)順時針轉動　(2)Bωl25d　(3)3mg-2Bqωl25d 6