2019屆高考物理一輪復習 第九章 電磁感應 課時作業(yè)30 電磁感應中的電路與圖象問題.doc

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課時作業(yè)（三十）電磁感應中的電路與圖象問題 [基礎小題練] 1.如圖所示是兩個互連的金屬圓環(huán)，小金屬環(huán)的電阻是大金屬環(huán)電阻的二分之一，磁場垂直穿過大金屬環(huán)所在區(qū)域．當磁感應強度隨時間均勻變化時，在大環(huán)內產生的感應電動勢為E，則a、b兩點間的電勢差為(　　) A.E B．E C.E D．E 【解析】　a、b間的電勢差等于路端電壓，而小環(huán)電阻占電路總電阻的，故Uab＝E，B正確． 【答案】　B 2．如圖所示，用兩根相同的導線繞成匝數分別為n1和n2的圓形閉合線圈A和B，兩線圈平面與勻強磁場垂直，當磁感應強度隨時間均勻變化時，兩線圈中的感應電流之比IA∶IB為(　　) A. B． C. D． 【解析】　導線相同，則電阻R相同，制作成匝數分別為n1、n2的圓形線圈后，設其半徑分別為r1、r2，則n12πr1＝n22πr2，＝，面積之比為＝＝，兩線圈產生的感應電動勢之比為＝＝，由于電阻R相等，故感應電流之比為＝＝＝，B正確． 【答案】　B 3．(2018洛陽高三質檢)如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導軌水平平行放置，間距為l＝1 m，cd間、de間、cf間分別接阻值為R＝10 Ω的電阻，一阻值為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為B＝0.5 T、方向豎直向下的勻強磁場．下列說法中正確的是(　　) 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 【解析】　由右手定則可判知A項錯；由法拉第電磁感應定律E＝Blv＝0.514 V＝2 V，Ucd＝E＝1 V，B項正確；由于de、cf間電阻沒有電流流過，故Ucf＝Ude＝0，所以Ufe＝Ucd＝1 V，C項錯誤，D項正確． 【答案】　BD 4．(2018福建泉州高三月考)粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行．現使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊a、b兩點間的電勢差絕對值最大的是(　　) 【解析】　線框各邊電阻相等，切割磁感線的那個邊為電源，電動勢相同均為Blv.在A、C、D中，Ua b＝Blv，B中，Ua b＝Blv，選項B正確． 【答案】　B 5.有一種信號發(fā)生器的工作原理可簡化為如圖所示的情形，豎直面內有半徑均為R且相切于O點的兩圓形區(qū)域，其內存在水平恒定的勻強磁場，長為2R的導體桿OA，以角速度ω繞過O點的固定軸，在豎直平面內順時針勻速旋轉．已知t＝0時刻，導體桿恰好位于兩圓的共切線上，下列描述導體桿兩端電勢差UAO隨時間變化的圖象可能正確的是(　　) 【解析】　由右手定則可知，感應電流始終由O指向A，故UAO始終大于零(或始終小于零)，選項B、C錯誤；又因為E＝BωL2，其中B、ω均不變，L是有效切割長度，在導體桿經過兩個磁場圓的過程中，有效切割長度L先逐漸增大后逐漸減小，再逐漸增大，再逐漸減小，且為非線性變化，故選項A正確，D錯誤． 【答案】　A 6．(2018長郡中學高三實驗班選拔考試)如圖所示，x軸上方第一象限和第二象限分別有垂直紙面向里和垂直紙面向外的勻強磁場，且磁感應強度大小相同，現有四分之一圓形線框OMN繞O點逆時針勻速轉動，若規(guī)定線框中感應電流I順時針方向為正方向，從圖示時刻開始計時，則感應電流I及ON邊所受的安培力大小F隨時間t的變化示意圖正確的是(　　) 【解析】　在0～t0時間內，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷出感應電流方向為逆時針方向(為負值)；在t0～2t0時間內，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷出感應電流方向為順時針方向(為正值)，且大小為在0～t0時間內產生的電流大小的2倍；在2t0～3t0時間內，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷出感應電流方向為逆時針方向(為負值)，且大小與在0～t0時間內產生感應電流大小相等．因此感應電流I隨時間t的變化示意圖與選項A中圖象相符，選項A正確，B錯誤．在0～t0時間內，ON邊雖然有電流但沒有進入磁場區(qū)域，所受安培力為零；在t0～2t0時間內，感應電流大小為在2t0～3t0時間內產生的2倍，ON邊所受安培力為在2t0～3t0時間內的2倍，因此ON邊所受的安培力大小F隨時間t的變化示意圖與選項D中圖象相符，選項C錯誤，D正確． 【答案】　AD [創(chuàng)新導向練] 7．考查法拉第電磁感應定律與圖象的綜合應用 如圖甲所示，矩形線圈abcd固定于方向相反的兩個磁場中，兩磁場的分界線OO′恰好把線圈分成對稱的左右兩部分，兩磁場的磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定磁場垂直紙面向內為正，線圈中感應電流逆時針方向為正．則線圈感應電流隨時間的變化圖象為(　　) 【解析】　因磁場是均勻變化的，由法拉第電磁感應定律和歐姆定律知，感應電流的大小不變，故C、D項錯誤；在開始階段OO′左側磁場增強，OO′右側磁場減弱，由楞次定律可知線圈中有逆時針方向的感應電流，A項對，B項錯． 【答案】　A 8．科技生活——磁卡的電磁感應原理應用 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．當以速度v0刷卡時，在線圈中產生感應電動勢，其Et關系如圖所示．如果只將刷卡速度改為，線圈中的Et關系圖可能是(　　) 【解析】　當以不同速度刷卡時，磁卡的不同的磁化區(qū)經過線圈時，線圈內的磁通量的變化量ΔΦ是相同的，刷卡速度由v0變?yōu)闀r，完成相同磁通量變化的時間Δt變?yōu)樵瓉淼?倍，由E＝n得線圈產生的感應電動勢相應的都變?yōu)樵瓉淼?，故D選項正確． 【答案】　D 9．科技生活——電磁感應原理在高頻焊接技術中的應用 如圖是一種焊接方法的原理示意圖．將圓形待焊接金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以某種電流，待焊接工件中會產生感應電流，感應電流在焊縫處產生大量的熱量將焊縫兩邊的金屬熔化，待焊接工件就焊接在一起．我國生產的自行車車圈就是用這種辦法焊接的．下列說法中正確的是(　　) A．線圈中的電流是很強的恒定電流 B．線圈中的電流是交變電流，且頻率很高 C．待焊接工件焊縫處的接觸電阻比非焊接部分電阻小 D．待焊接工件中的感應電流方向與線圈中的電流方向總是相反 【解析】　線圈中的電流是交變電流，且頻率很高，選項B正確，A錯誤；待焊接工件焊縫處的接觸電阻比非焊接部分電阻大，選項C錯誤；根據楞次定律，當線圈中的電流增大時，待焊接工件中的感應電流方向與線圈中的電流方向相反；當線圈中的電流減小時，待焊接工件中的感應電流方向與線圈中的電流方向相同，選項D錯誤． 【答案】　B 10．科技生活——電磁感應原理在安檢中的應用 如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈等距離排列，且與傳送帶以相同的速度勻速運動．為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于傳送帶運動方向，根據穿過磁場后線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈．通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是(　　) A．若線圈閉合，進入磁場時，線圈中感應電流方向從上向下看為逆時針方向 B．若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運動時，磁場對線圈的作用力增大 C．從圖中可以看出，第2個線圈是不合格線圈 D．從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈 【解析】　由楞次定律知，若線圈閉合，進入磁場時，線圈中感應電流方向從上向下看為順時針方向，故A錯誤；若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運動時，線圈通過磁場區(qū)域更快，由法拉第電磁感應定律可知，產生的感應電動勢更大，感應電流更大，所受的安培力也更大，故B正確；由圖知1、2、4……線圈都滑動了相同的距離，而第3個線圈沒有，則第3個線圈為不合格線圈，故C錯誤，D正確． 【答案】　BD [綜合提升練] 11．(2018惠州市高三第一次調研)如圖甲所示，放置在水平桌面上的兩條光滑導軌間的距離L＝1 m，質量m＝1 kg的光滑導體棒放在導軌上，導軌左端與阻值R＝4 Ω的電阻相連，導軌所在位置有磁感應強度為B＝2 T的勻強磁場，磁場的方向垂直導軌平面向下，現在給導體棒施加一個水平向右的恒定拉力F，并每隔0.2 s測量一次導體棒的速度，圖乙是根據所測數據描繪出的導體棒的vt圖象(設導軌足夠長，導體棒、導軌電阻忽略不計)． (1)求力F的大??； (2)t＝1.6 s時，求導體棒的加速度a； (3)若1.6 s內導體棒的位移x＝8 m，試計算1.6 s內電阻上產生的熱量Q. 【解析】　(1)導體棒做切割磁感線運動，有E＝Blv I＝，F安＝BIL 當導體棒速度最大為vm時，F＝F安 解得F＝＝10 N. (2)當t＝1.6 s時，v1＝8 m/s，此時F安1＝＝8 N F－F安1＝ma，a＝2 m/s2. (3)由能量守恒定律可知Fx＝Q＋，解得Q＝48 J. 【答案】　(1)10 N　(2)2 m/s2　(3)48 J 12．為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學設計了一種“閃爍”裝置．如圖所示，自行車后輪由半徑r1＝5.010－2m的金屬內圈、半徑r2＝0.40 m的金屬外圈和絕緣輻條構成．后輪的內、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯有一電阻值為R的小燈泡．在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應強度B＝0.10 T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強磁場，其內半徑為r1、外半徑為r2、張角θ＝.后輪以角速度ω＝2π rad/s相對于轉軸轉動．若不計其他電阻，忽略磁場的邊緣效應． (1)當金屬條ab進入“扇形”磁場時，求感應電動勢E，并指出ab上的電流方向． (2)當金屬條ab進入“扇形”磁場時，畫出“閃爍”裝置的電路圖． (3)從金屬條ab進入“扇形”磁場時開始，經計算畫出輪子轉一圈過程中，內圈與外圈之間電勢差Uab隨時間t變化的Uabt圖象． 【解析】　(1)根據E＝Blv得： 金屬條ab進入磁場切割磁感線產生的感應電動勢E＝B(r2－r1)＝Bω(r－r)＝4.910－2V 根據右手定則，可知電流方向為b→a. (2)金屬條ab進入磁場，金屬條ab相當于一個電源，電路圖如圖所示． (3)由電路圖可得電路總電阻R總＝R＋＝ a、b兩端的電勢差Uab＝E－IR＝E－R＝＝1.210－2V，以ab剛進入磁場區(qū)域為t＝0時刻，設ab離開磁場區(qū)域的時刻為t1，下一根金屬條進入磁場區(qū)域的時刻為t2，則t1＝＝ s，t2＝＝ s，輪子轉一周的時間T＝＝1 s. 在T＝1 s內，金屬條有四次進出，后三次與第一次相同，畫出Uabt圖象如圖所示． 【答案】　(1)4.910－2V　方向b→a　(2)見解析圖 (3)見解析圖