（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十二）電磁感應(yīng)中的電路和圖像問題（含解析）

（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十二）電磁感應(yīng)中的電路和圖像問題（含解析）對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：電磁感應(yīng)中的電路問題1多選在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n1 500匝，橫截面積S20 cm2，螺線管導(dǎo)線電阻r1.0 ，R14.0 ，R25.0 ，C30 F。在一段時(shí)間內(nèi)，穿過螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。下列說法中正確的是()A螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1 VB閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，電阻R1的電功率為5×102 WC電路中的電流穩(wěn)定后電容器下極板帶正電DS斷開后，流經(jīng)R2的電荷量為1.8×105 C解析：選CD根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EnnS1 500××20×104 V1.2 V，A錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律得電路中的電流I A0.12 A，R1消耗的功率PI2R10.122×4 W5.76×102 W，B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，螺線管感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為逆時(shí)針方向(俯視)，即等效電源為上負(fù)下正，所以電路中電流穩(wěn)定后電容器下極板帶正電，C正確；S斷開后，流經(jīng)R2的電荷量即為S閉合時(shí)C板上所帶電荷量Q，電容器兩端的電壓等于R2兩端電壓，故UIR20.6 V，流經(jīng)R2的電荷量QCU1.8×105C，D正確。2多選如圖甲所示，固定在水平面上電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌間距d0.5 m，導(dǎo)軌右端連接一阻值為4 的小燈泡L，在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，CF長(zhǎng)為2 m。在t0時(shí)刻，金屬棒ab從圖示位置由靜止在恒力F作用下向右運(yùn)動(dòng)，t4 s時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)，并恰好以v1 m/s的速度在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)到EF位置。已知ab金屬棒電阻為1 ，下列分析正確的是()A04 s內(nèi)小燈泡的功率為0.04 WB恒力F的大小為0.2 NC金屬棒的質(zhì)量為0.8 kgD金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后小燈泡的功率為0.06 W解析：選ABC金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，電路總電阻為：R總RLRab5 ，回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E1×2×0.5 V0.5 V，燈泡中的電流強(qiáng)度為：I A0.1 A，小燈泡的功率為PLI2RL0.04 W，選項(xiàng)A正確；因金屬棒在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)，則FBId，又I0.2 A，代入數(shù)據(jù)解得：F0.2 N，選項(xiàng)B正確；金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度a m/s20.25 m/s2，金屬棒的質(zhì)量m kg0.8 kg，選項(xiàng)C正確；金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后小燈泡的功率PLI2RL0.22×4 W0.16 W，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.如圖所示，PN與QM兩平行金屬導(dǎo)軌相距1 m，電阻不計(jì)，兩端分別接有電阻R1和R2，且R16 。金屬桿ab的電阻為2 ，在導(dǎo)軌上可無摩擦地滑動(dòng)，垂直穿過導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T?，F(xiàn)ab桿以恒定速度v3 m/s勻速向右移動(dòng)，這時(shí)ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等，求：(1)R2的阻值；(2)R1與R2消耗的電功率分別為多少？(3)拉ab桿的水平向右的外力F為多大？解析：(1)ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，R1與R2并聯(lián)組成外電路，由題意可知內(nèi)、外電路的功率相等，則內(nèi)、外電路的電阻相等，有r，代入數(shù)據(jù)解得R23 。(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv1×1×3 V3 V，總電流I A0.75 A，路端電壓：UIR外0.75×2 V1.5 V，R1消耗的功率為P1 W0.375 W，R2消耗的功率為P2 W0.75 W。(3)拉ab桿的水平向右的外力：FBIL1×0.75×1 N0.75 N。答案：(1)3 (2)0.375 W0.75 W(3)0.75 N對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：電磁感應(yīng)中的圖像問題4多選如圖甲所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈abdc豎直放置，線圈的兩端M、N接一理想電壓表，線圈內(nèi)有一垂直線圈平面向外的均勻分布的磁場(chǎng)，線圈中的磁通量按圖乙所示規(guī)律變化，下列說法正確的是()A測(cè)電壓時(shí)電壓表“”接線柱接N端BM端的電勢(shì)高于N端的電勢(shì)C在00.4 s時(shí)間內(nèi)磁通量的變化量為0.3 WbD電壓表讀數(shù)為0.25 V解析：選AD由楞次定律可得感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針，線圈等效為電源，而電源中電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì)，則M端比N端的電勢(shì)低，所以電壓表“”接線柱接N端，故A正確，B錯(cuò)誤；由題圖可知，在00.4 s時(shí)間內(nèi)磁通量的變化量為0.1 Wb，故C錯(cuò)誤；整個(gè)線圈磁通量的變化率為 Wb/s0.25 Wb/s，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)En1×0.25 V0.25 V，電壓表所測(cè)即為電動(dòng)勢(shì)0.25 V，故D正確。5多選有一變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于如圖甲所示的線圈平面，若規(guī)定磁場(chǎng)垂直線圈平面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向，電流從a經(jīng)R流向b為電流的正方向。現(xiàn)已知R中的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，那么垂直穿過線圈平面的磁場(chǎng)可能是圖中的()解析：選AB對(duì)于A圖，在01 s內(nèi)，磁場(chǎng)垂直線圈平面向里，磁通量均勻減小，根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，R中電流從a經(jīng)R流向b，為正方向，感應(yīng)電流大小為I；在12 s內(nèi)，磁場(chǎng)垂直線圈平面向里，磁通量均勻增大，由楞次定律可知線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流，R中電流從b經(jīng)R流向a，為負(fù)方向，感應(yīng)電流大小為I，故A正確。同理分析B、C、D三圖，可知B正確，C、D錯(cuò)誤。6如圖甲所示，導(dǎo)體棒MN置于水平導(dǎo)軌上，PQMN所圍的面積為S，P、Q之間有阻值為R的電阻，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻。導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)存在沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，規(guī)定磁場(chǎng)方向豎直向上為正，在02t0時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化情況如圖乙所示，導(dǎo)體棒MN始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是()A在0t0和t02t0時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒受到的導(dǎo)軌的摩擦力方向相同B在0t0時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)閺腘到MC在t02t0時(shí)間內(nèi)，通過電阻R的電流大小為D在0t0時(shí)間內(nèi)，通過電阻R的電荷量為解析：選B由題圖乙可知，0t0時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，穿過回路的磁通量減小，由楞次定律可知，為阻礙磁通量的減少，導(dǎo)體棒具有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，導(dǎo)體棒受到向左的摩擦力，在t02t0時(shí)間內(nèi)，穿過回路的磁通量增加，為阻礙磁通量的增加，導(dǎo)體棒有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，導(dǎo)體棒受到向右的摩擦力，在兩時(shí)間段內(nèi)摩擦力方向相反，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知，在0t0時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，穿過閉合回路的磁通量減少，由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，通過導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)閺腘到M，故B正確；由題圖乙所示圖像，應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律可得，在t02t0時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E，感應(yīng)電流為：I，故C錯(cuò)誤；由題圖乙所示圖像，應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律可得，在0t0時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E1，感應(yīng)電流為：I1，電荷量：qI1t1，故D錯(cuò)誤。7.(2018·揚(yáng)州期末)如圖所示，空間存在垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾葹?L，以磁場(chǎng)左邊界上的O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立x軸。一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬線框abcd，在外力作用下以速度v勻速穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)。從線框cd邊剛進(jìn)磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i、線框ab邊兩端的電壓Uab、線框所受安培力F、穿過線圈的磁通量隨位移x的變化圖像正確的是()解析：選D線框向右移動(dòng)0L進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBLv，電流I，方向?yàn)槟鏁r(shí)針，UabEBLv；安培力FBIL，方向向左；磁通量BLx逐漸變大；線框向右移動(dòng)L2L完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBLv，電流為零；UabEBLv ；安培力為零；磁通量BL2不變；當(dāng)線框向右移動(dòng)2L3L出離磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBLv，電流I，方向?yàn)轫槙r(shí)針；UabEBLv；安培力FBIL，方向向左；磁通量BL(x2L)逐漸變??；綜上所述只有圖像D正確。8.(2018·全國(guó)卷)如圖，在同一水平面內(nèi)有兩根平行長(zhǎng)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域?qū)挾染鶠閘，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向交替向上向下。一邊長(zhǎng)為l的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運(yùn)動(dòng)。線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的正確圖線可能是()解析：選D設(shè)線路中只有一邊切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流為i。線框位移等效電路的連接電流0I2i(順時(shí)針)lI0lI2i(逆時(shí)針)2lI0綜合分析知，只有選項(xiàng)D符合要求?？键c(diǎn)綜合訓(xùn)練9(2019·泰州中學(xué)模擬)如圖甲所示，有理想邊界的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B0.5 T，兩邊界間距s0.1 m。一邊長(zhǎng)L0.2 m的正方形線框abcd由粗細(xì)均勻的電阻絲圍成，總電阻R0.4 。現(xiàn)使線框以v2 m/s的速度從位置勻速運(yùn)動(dòng)到位置。(1)求cd邊未進(jìn)入右方磁場(chǎng)時(shí)線框所受安培力的大小。(2)求整個(gè)過程中線框所產(chǎn)生的焦耳熱。(3)在坐標(biāo)圖乙中畫出整個(gè)過程中線框a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uab隨時(shí)間t變化的圖線。解析：(1)線框cd邊未進(jìn)入右方磁場(chǎng)時(shí)，ab邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv0.5×0.2×2 V0.2 V；由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流大小為I A0.5 A，ab邊受到的安培力大小為F安BIL0.5×0.5×0.2 N0.05 N。(2)設(shè)克服安培力做的功為W安，由功能關(guān)系得，整個(gè)過程中線框所產(chǎn)生的焦耳熱Q2W安2F安s2×0.05×0.1 J0.01 J。(3)線框cd邊未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab兩端電壓UE0.15 V，由楞次定律判斷出感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針方向，則a的電勢(shì)高于b的電勢(shì)，Uab為正；cd邊進(jìn)入右邊磁場(chǎng)后，線框中雖然感應(yīng)電流為零，但ab兩端仍有電勢(shì)差，由右手定則判斷可知，a的電勢(shì)高于b的電勢(shì)，Uab為正，所以UabE0.20 V；ab邊穿出左邊磁場(chǎng)后，只有cd邊切割磁感線，由右手定則知，a點(diǎn)的電勢(shì)高于b的電勢(shì)，UabE0.05 V。整個(gè)過程中線框a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uab隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示。答案：(1)0.05 N(2)0.01 J(3)見解析圖10(2018·江陰四校期中)如圖所示，光滑的金屬導(dǎo)軌放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。平行導(dǎo)軌的寬度d0.2 m，定值電阻R0.5 ?？蚣苌戏胖靡毁|(zhì)量為0.1 kg、電阻為0.5 的金屬桿，框架電阻不計(jì)。若桿以恒定加速度a2 m/s2 由靜止開始做勻變速運(yùn)動(dòng)，則：(1)第5 s末，回路中的電流多大？桿哪端電勢(shì)高？(2)第5 s末時(shí)外力F的功率。(3)畫出理想電壓表示數(shù)U隨時(shí)間t變化關(guān)系圖線。解析：(1)由右手定則可知，桿上端電勢(shì)高第5秒末桿的速度 v1at110 m/s桿上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) E1Bdv10.5×0.2×10 V1 V回路中電流I11 A。(2)第5秒末桿所受安培力F安BI1d0.5×1×0.2 N0.1 N由牛頓第二定律可知：FF安ma解得F0.3 N則第5秒末外力的功率PFv13 W。(3)t時(shí)刻：vat2t (m/s)EBdv0.2t (V)I0.2t (A)則：UIR0.1t (V)圖像如圖所示。答案：(1)1 A桿上端電勢(shì)高(2)3 W(3)見解析圖11(2018·南通二模)如圖甲所示，水平面上矩形虛線區(qū)域內(nèi)有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示(圖中B0、t0已知)。邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的單匝正方形導(dǎo)線框abcd放置在水平面上，一半在磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)。由于水平面粗糙，線框始終保持靜止。(1)求02t0時(shí)間內(nèi)通過線框?qū)Ь€橫截面的電荷量q；(2)求03t0時(shí)間內(nèi)線框產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)通過計(jì)算，在圖丙中作出06t0時(shí)間內(nèi)線框受到的摩擦力f隨時(shí)間t的變化圖線(取水平向右為正方向)。解析：(1)設(shè)02t0時(shí)間內(nèi)線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E1，由法拉第電磁感應(yīng)定律有：E1產(chǎn)生的感應(yīng)電流為：I1通過的電荷量為：qI1·2t0聯(lián)立解得：q。(2)設(shè)2t03t0時(shí)間內(nèi)線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E2，感應(yīng)電流為I2，同理有E2產(chǎn)生的感應(yīng)電流為：I2產(chǎn)生的焦耳熱為：QI12R·2t0I22R·t0聯(lián)立解得：Q。(3)02t0時(shí)間內(nèi)ab邊受到的安培力方向水平向右，其大小：F1BI1LB線框受到方向水平向左的摩擦力大小為：f1F1B2t03t0時(shí)間內(nèi)ab邊受到的安培力方向水平向左，其大小為：F2BI2LB線框受到方向水平向右的摩擦力大小為：f2F2B再由B­t圖畫出摩擦力f隨時(shí)間t的變化圖線如圖所示。答案：(1)(2)(3)見解析圖