（浙江選考）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第九章 3 第3節(jié) 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題練習(xí)（含解析）

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1、電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題 1．磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈，當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢．其E－t關(guān)系如圖所示．如果只將刷卡速度改為，線圈中的E－t關(guān)系圖可能是(　　) 解析：選D.若將刷卡速度改為，線圈切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小將會減半，周期將會加倍，故D項(xiàng)正確，其他選項(xiàng)錯(cuò)誤． 2．(2019·嘉興質(zhì)檢)如圖所示，質(zhì)量為m、高為h的矩形導(dǎo)線框在豎直面內(nèi)自由下落，其上下兩邊始終保持水平，途中恰好勻速穿過一有理想邊界、高亦為h的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，線框在此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為(　　) A．mgh B．2mgh C．大于

2、mgh而小于2mgh D．大于2mgh 解析：選B.因線框勻速穿過磁場，在穿過磁場的過程中合外力做功為零，克服安培力做功為2mgh，產(chǎn)生的內(nèi)能亦為2mgh，故選B. 3．如圖甲，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖乙所示．已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(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(　　) 解析：選C.由題圖乙可知在cd間不同時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生的電壓是恒定的，所以在該時(shí)間段內(nèi)線圈ab中的磁場是均勻變化的，則線圈ab中的電流是均勻變化的，故選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確． 4．(2019·嘉

3、興調(diào)研)如圖，在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a點(diǎn)接觸，構(gòu)成“V”字形導(dǎo)軌．空間存在垂直于紙面的均勻磁場．用力使MN向右勻速運(yùn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，運(yùn)動(dòng)中MN始終與∠bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸．下列關(guān)于回路中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線，可能正確的是(　　) 解析：選A.設(shè)圖示位置時(shí)a距棒的距離為l0，導(dǎo)體棒勻速切割磁感線的速度為v，單位長度金屬棒的電阻為R0，導(dǎo)軌夾角為θ，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t時(shí)，切割磁感線的導(dǎo)體棒長度l＝2(l0＋vt)tan，有效電路中導(dǎo)體棒長度l總＝l＋，導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢e＝Blv＝2Bv(l0＋vt

4、)tan，電路中總電阻R＝R0l總＝R0， 所以i＝＝ ＝，即i為恒定值與t無關(guān)，選項(xiàng)A正確． 5．(2019·浙江溫嶺月考)如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L＝0.2 m，電阻R＝0.4 Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m＝0.1 kg、電阻r＝0.1 Ω的金屬桿，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，若理想電壓表的示數(shù)U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示． 　 (1)試分析說明金屬桿的運(yùn)動(dòng)情況； (2)試寫出外力F隨時(shí)間變化的表達(dá)式； (3)第2 s末

5、外力F的瞬時(shí)功率為多大？ 解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬桿運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝BLv， 根據(jù)閉合電路歐姆定律，理想電壓表的示數(shù)為 U＝·E＝∝v， 又由題圖乙知，U隨時(shí)間均勻增大，故v也隨時(shí)間均勻增大，金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)． . (2)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律有，F(xiàn)－F安＝ma， 又F安＝BIL＝＝0.05t， 則外力F隨時(shí)間變化的表達(dá)式為 F＝F安＋ma＝(0.05t＋0.25) N. (3)第2 s末外力F的瞬時(shí)功率 P＝Fv＝(0.05t＋0.25) N·at＝1.75 W. 答案：(1)金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng) (2)F＝(0.05t＋0.25

6、) N　(3)1.75 W 【課后達(dá)標(biāo)檢測】 一、選擇題 1．(2019·溫州調(diào)研)在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面中，有兩根平行的、電阻不計(jì)的金屬導(dǎo)軌，兩根金屬滑桿ab、cd平行擱在導(dǎo)軌上方，金屬滑桿電阻RabF2，Uab

7、架，左邊豎直且與磁場右邊界平行，完全處于垂直框架平面向里的勻強(qiáng)磁場中．現(xiàn)把框架勻速水平向右拉出磁場，如圖所示，則下列圖象與這一過程相符合的是(　　) 答案：B 3．(2019·湖州質(zhì)檢)將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內(nèi)．回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場Ⅰ中．回路的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場Ⅱ，以向里為磁場Ⅱ的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示．用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖象是(　　) 答案：B 4.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)

8、強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直穿過金屬環(huán)所在平面，與環(huán)的最高點(diǎn)M用鉸鏈連接的長度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒MN由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，N點(diǎn)的線速度為v，則這時(shí)MN兩端的電壓大小為(　　) A. B. C. D．Bav 解析：選A.擺到豎直位置時(shí)，MN切割磁感線的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢E＝B·2a·＝Bav.由閉合電路歐姆定律得，UMN＝·＝Bav，故選A. 5．(2019·紹興檢測)用相同導(dǎo)線繞制的邊長為L或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框、以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場，如圖所示．在每個(gè)線框進(jìn)入磁場的過程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是(　　) A

9、．Ua＜Ub＜Uc＜Ud B．Ua＜Ub＜Ud＜Uc C．Ua＝Ub＝Uc＝Ud D．Ub＜Ua＜Ud＜Uc 解析：選B.線框進(jìn)入磁場后切割磁感線，a、b產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是c、d電動(dòng)勢的一半，而不同的線框電阻不同．設(shè)a線框電阻為4r，b、c、d線框的電阻分別為6r、8r、6r.在線框進(jìn)入磁場的過程中，MN兩端的電壓等于線框回路中的路端電壓，根據(jù)線框長度和電阻的關(guān)系依據(jù)閉合電路歐姆定律，可知Ua＝BLv，Ub＝BLv，Uc＝B·2Lv＝BLv，Ud＝B·2Lv＝BLv，所以Ua＜Ub＜Ud＜Uc，故B對． 6.(2019·舟山調(diào)研)如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置，間距為

10、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(dǎo)體棒ab以速度v＝4 m/s勻速向左運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好；導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.5 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場．下列說法中正確的是(　　) A．導(dǎo)體棒ab中電流的流向?yàn)橛蒪到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3 V 解析：選B.由右手定則可知ab中電流方向?yàn)閍→b，A錯(cuò)誤．導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝Blv，ab為電源，cd間電阻R為外電路負(fù)載，de和cf間電阻中無電流，de間無電壓，因此cd和fe兩端電壓相等，即U＝

11、×R＝＝1 V，B正確，C、D錯(cuò)誤． 7.(2019·衢州質(zhì)檢)如圖所示，將一根絕緣硬金屬導(dǎo)線彎曲成一個(gè)完整的正弦曲線形狀，它通過兩個(gè)小金屬環(huán)與長直金屬桿導(dǎo)通，圖中a、b間距離為L，導(dǎo)線組成的正弦圖形頂部或底部到桿的距離都是d.右邊虛線范圍內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于彎曲導(dǎo)線所在平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁場區(qū)域的寬度為.現(xiàn)在外力作用下導(dǎo)線沿桿以恒定的速度v向右運(yùn)動(dòng)，t＝0時(shí)刻a環(huán)剛從O點(diǎn)進(jìn)入磁場區(qū)域．則下列說法正確的是(　　) A．t＝時(shí)刻，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢為Bdv B．t＝時(shí)刻，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢為2Bdv C．t＝時(shí)刻，回路中的感應(yīng)電流第一次開始改變方向 D．t＝時(shí)刻，回路

12、中的感應(yīng)電流第一次開始改變方向 解析：選D.在t＝時(shí)刻導(dǎo)線切割磁感線的有效長度為零，故回路中感應(yīng)電動(dòng)勢為零，根據(jù)右手定則可知在0～時(shí)間內(nèi)回路中的感應(yīng)電流沿桿從a到b，以后將改為從b到a，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)，D對．在t＝時(shí)刻導(dǎo)線切割磁感線的有效長度為d，故回路中感應(yīng)電動(dòng)勢為Bdv，B錯(cuò)． 8．(2019·金華一中月考)如圖所示，MN、PQ是間距為L的平行金屬導(dǎo)軌，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直導(dǎo)軌所在平面向里的勻強(qiáng)磁場中，M、P間接有一阻值為R的電阻．一根與導(dǎo)軌接觸良好、有效阻值為的金屬導(dǎo)線ab垂直導(dǎo)軌放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，則(不計(jì)導(dǎo)軌電阻)(　　) A．通過電阻R的

13、電流方向?yàn)镻→R→M B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電壓為BLv C．外力F做的功等于電阻R和金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的焦耳熱之和 D．外力F做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱 解析：選C.由右手定則可知通過金屬導(dǎo)線的電流由b到a，即通過電阻R的電流方向?yàn)镸→R→P，A錯(cuò)誤；金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的電動(dòng)勢為BLv，而a、b兩點(diǎn)間的電壓為等效電路路端電壓，由閉合電路歐姆定律可知，a、b兩點(diǎn)間電壓為BLv，B錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律可知，外力做功等于電阻R和金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的焦耳熱之和，C正確，D錯(cuò)誤． 9．(2019·杭州高三檢測)水平放置的金屬框架cdef處于如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒ab處于粗糙的框架上且與框架接觸良好，從

14、某時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，金屬棒ab始終保持靜止，則(　　) A．a(chǎn)b中電流增大，ab棒所受摩擦力也增大 B．a(chǎn)b中電流不變，ab棒所受摩擦力也不變 C．a(chǎn)b中電流不變，ab棒所受摩擦力增大 D．a(chǎn)b中電流增大，ab棒所受摩擦力不變 解析：選C.磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，磁通量的變化率恒定，故回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流都是恒定的；又棒ab所受的摩擦力等于安培力，即Ff＝F安＝BIL，故當(dāng)B增加時(shí)，摩擦力增大，選項(xiàng)C正確． 10．(2019·嘉興質(zhì)檢)如圖甲所示，線圈ABCD固定于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向外，當(dāng)磁場變化時(shí)，線圈AB邊所受安培力向右且變化規(guī)律如圖乙所示，則

15、磁場的變化情況可能是圖中的(　　) 解析：D.由題意可知，安培力的方向向右，根據(jù)左手定則可知感應(yīng)電流的方向由B到A，再由右手定則可知，當(dāng)垂直向外的磁場在增加時(shí)，會產(chǎn)生由B到A的感應(yīng)電流，由法拉第電磁感應(yīng)定律，結(jié)合閉合電路歐姆定律，則安培力的表達(dá)式F＝BIL＝BL，因安培力的大小不變，則B是定值，因磁場B增大，則減小，故D選項(xiàng)正確，A、B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤． 二、非選擇題 11．(2019·寧波九校聯(lián)考)如圖甲所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，匝數(shù)n＝100匝，面積S＝0.04 m2，總電阻r＝1.0 Ω，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場，變化規(guī)律如圖乙，線圈的左端

16、接一電阻R＝9.0 Ω的小燈泡，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值的表達(dá)式為e＝nBmScost，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場變化的周期，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求： (1)流經(jīng)燈泡的電流的最大值Im. (2)小燈泡消耗的電功率P. (3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化的～時(shí)間段，通過小燈泡的電荷量q. 解析：(1)由題意可知，線圈中的最大電動(dòng)勢為 Em＝nBmS 流經(jīng)小燈泡的電流最大值Im＝＝0.8 A. (2)流經(jīng)小燈泡的電流有效值I＝＝0.4 A 則小燈泡消耗的電功率P＝I2R＝2.88 W. (3)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢的平均值＝n＝n 平均電流＝

17、＝ 在～時(shí)間段，流過小燈泡的電荷量 q＝Δt＝＝0.004 C. 答案：(1)0.8 A　(2)2.88 W　(3)0.004 C 12．(2019·溫州期末聯(lián)考)在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝1 500匝，橫截面積S＝20 cm2.螺線管導(dǎo)線電阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF.在一段時(shí)間內(nèi)，穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化． (1)求螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢． (2)閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，求電阻R1的電功率． (3)S斷開后，求流經(jīng)R2的電荷量． 解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝＝nS 求出E＝1.2 V. (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得I＝＝0.12 A 根據(jù)P＝I2R1 求出P＝5.76×10－2 W. (3)S斷開后，流經(jīng)R2的電荷量即為S閉合時(shí)電容器兩板上所帶的電荷量Q 電容器兩端的電壓U＝IR2＝0.6 V 流經(jīng)R2的電荷量Q＝CU＝1.8×10－5 C. 答案：(1)1.2 V　(2)5.76×10－2 W　(3)1.8×10－5 C - 9 -