高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 電磁感應(yīng) 微專題59 電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題試題 粵教版-粵教版高三物理試題

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1、59 電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題 [方法點(diǎn)撥]　(1)產(chǎn)生電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，電源內(nèi)部電流由負(fù)極流向正極，電源兩端電壓為路端電壓；(2)Φ－t圖象、B－t圖象的斜率不變或平行，感應(yīng)電動勢大小不變，電流方向不變． 1．(B－t圖象)(多選)如圖1甲所示，abcd是匝數(shù)為100匝、邊長為10 cm、總電阻為0.1 Ω的正方形閉合導(dǎo)線圈，放在與線圈平面垂直的如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則以下說法正確的是(　　) 圖1 A．導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的是交變電流 B．在t＝2.5 s時導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為1 V C．在0～2 s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的

2、電荷量為20 C D．在t＝1 s時，導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時功率為10 W 2．(I－t圖象)如圖2所示，導(dǎo)體棒沿兩平行金屬導(dǎo)軌從圖中位置以速度v向右勻速通過一正方形磁場區(qū)域abcd，ac垂直于導(dǎo)軌且平行于導(dǎo)體棒，ac右側(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是左側(cè)的2倍且方向相反，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計，下列關(guān)于導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流和所受安培力隨時間變化的圖象正確的是(規(guī)定電流從M經(jīng)R到N為正方向，安培力向左為正方向)(　　) 圖2 3．(線框切割有界磁場)(多選)空間中存在一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁場區(qū)域的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(dǎo)體框abcd的邊長也為L，開始正方

3、形導(dǎo)體框的ab邊與磁場區(qū)域橫截面的斜邊剛好重合，如圖3所示．由圖示的位置開始計時，正方形導(dǎo)體框以平行于bc邊的速度v勻速穿越磁場．若導(dǎo)體框中的感應(yīng)電流為i，a、b兩點(diǎn)間的電壓為Uab，感應(yīng)電流取逆時針方向?yàn)檎?，則導(dǎo)體框穿越磁場的過程中，i、Uab隨時間的變化規(guī)律的圖象正確的是(　　) 圖3 4．(電路問題)(多選)如圖4所示，用粗細(xì)均勻的銅導(dǎo)線制成半徑為r的圓環(huán)，PQ為圓環(huán)的直徑，其左右兩側(cè)存在垂直圓環(huán)所在平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，但方向相反，圓環(huán)的電阻為2R，一根長度為2r、電阻為R的金屬棒MN繞著圓環(huán)的圓心O點(diǎn)緊貼著圓環(huán)以角速度ω沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程

4、中金屬棒MN與圓環(huán)始終接觸良好，則下列說法正確的是(　　) 圖4 A．金屬棒MN兩端的電壓大小為Bωr2 B．圓環(huán)消耗的電功率是恒定的 C．圓環(huán)中電流的大小為 D．金屬棒MN旋轉(zhuǎn)一周的過程中，電路中產(chǎn)生的熱量為 5．(電路問題)(多選)如圖5所示，一個“日”字形金屬框架豎直放置，AB、CD、EF邊水平且間距均為L，阻值均為R，框架其余部分電阻不計．水平虛線下方有一寬度為L的垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場．釋放框架，當(dāng)AB邊剛進(jìn)入磁場時框架恰好勻速，從AB邊到達(dá)虛線至線框穿出磁場的過程中，AB兩端的電勢差UAB、AB邊中的電流I(設(shè)從A到B為正)隨位移s變化的圖象正確的是(　　)

5、圖5 6．如圖6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(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定磁場垂直紙面向里為正，線圈中感應(yīng)電流逆時針方向?yàn)檎畡t線圈感應(yīng)電流隨時間的變化圖象為(　　) 圖6 7．如圖7甲所示，一匝數(shù)N＝10、總電阻為R＝2.5 Ω、邊長L＝0.3 m的均質(zhì)正三角形金屬線框靜置在粗糙水平面上，線框的頂點(diǎn)正好是半徑r＝的圓形磁場的圓心，磁場方向豎直向下(正方向)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示，a、b是磁場邊界與線框的兩個交點(diǎn)，已知線框與水平面間的最大靜摩

6、擦力f＝0.6 N，取π＝3，則(　　) 圖7 A．t＝0時穿過線框的磁通量為0.06 Wb B．線框靜止時，線框中的感應(yīng)電流大小為0.6 A C．線框靜止時，a、b兩點(diǎn)間電壓為 V D．經(jīng)時間t＝0.8 s，線框開始滑動 8．(多選)如圖8,在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導(dǎo)線框,導(dǎo)線框右側(cè)有兩個寬度也為L的有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向分別豎直向下和豎直向上.t＝0時導(dǎo)線框的右邊恰與磁場的左邊界重合,隨后導(dǎo)線框在外力作用下,以速度v勻速進(jìn)入并通過磁場區(qū)域.規(guī)定電流i沿逆時針方向時為正,磁感線豎直向下時磁通量Φ為正,安培力的合力F向左為正.則以下關(guān)于Φ

7、、i、F和導(dǎo)線框中的電功率P隨時間變化的圖象大致正確的是(　　) 圖8 9．如圖9甲所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角，M、P兩端接一電阻為R的定值電阻，電阻為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，其他部分電阻不計．整個裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中．t＝0時對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌向上的外力F，使金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動，通過定值電阻R的電荷量q隨時間的平方t2變化的關(guān)系如圖乙所示．下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量Φ、金屬棒的加速度a、外力F、通過電阻R的電流I隨時間t變化的圖象中正確的是(　　) 圖9 10．

8、(多選)如圖10所示，頂角θ＝45°的金屬導(dǎo)軌MON固定在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．一根與ON垂直的導(dǎo)體棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿導(dǎo)軌MON向右滑動，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為r.導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)為a和b，導(dǎo)體棒在滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸．t＝0時導(dǎo)體棒位于頂角O處，則流過導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度I、導(dǎo)體棒內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q、導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動時水平外力F、導(dǎo)體棒的電功率P各量大小隨時間變化的關(guān)系正確的是(　　) 圖10 11．(多選)直角三角形金屬框abc放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向

9、平行于ab邊向上．若金屬框繞ab邊向紙面外以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動90°(從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動)，如圖11甲所示，c、a兩點(diǎn)間的電勢差為Uca，通過ab邊的電荷量為q.若金屬框繞bc邊向紙面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動90°，如圖乙所示，c、a兩點(diǎn)間的電勢差為Uca′，通過ab邊的電荷量為q′.已知bc、ab邊的長度都為l，金屬框的總電阻為R.下列判斷正確的是(　　) 圖11 A．Uca＝Bωl2 B．Uca′＝Bωl2 C．q＝ D．q′＝ 答案精析 1．ACD　[在0～2 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為＝1 T/s，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1＝nS＝100×0.12×1 V＝

10、1 V；在2～3 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為＝2 T/s，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2＝nS＝100×0.12×2 V＝2 V．導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為方波交變電流，選項(xiàng)A正確．在t＝2.5 s時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2＝2 V，選項(xiàng)B錯誤．在0～2 s內(nèi)，感應(yīng)電流I＝＝10 A，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q＝IΔt＝20 C，選項(xiàng)C正確．在t＝1 s時，導(dǎo)線圈內(nèi)感應(yīng)電流的瞬時功率P＝UI＝I2R＝102× 0.1 W＝10 W，選項(xiàng)D正確．] 2．A　[由E＝BLv可知，導(dǎo)體棒由b運(yùn)動到ac過程中，切割磁感線有效長度L均勻增大，感應(yīng)電動勢E均勻增大，由歐姆定律可知，感應(yīng)電流

11、I均勻增大．由右手定則可知，感應(yīng)電流方向由M經(jīng)R到N，由左手定則可知，導(dǎo)體棒所受安培力水平向左，大小不斷增大，故B、C、D項(xiàng)錯，A項(xiàng)正確．] 3．AD　[由楞次定律可知，導(dǎo)體框進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針，出磁場時感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r針，由E＝Blv可知i＝＝，導(dǎo)體框進(jìn)、出磁場時，有效切割長度l均由L逐漸變?yōu)榱?，所以電流也是從大變小，A正確，B錯誤；進(jìn)磁場時ab邊為電源，Uab為負(fù)值，且大小為BLv，出磁場時ab邊不是電源，電流從b到a，Uab為負(fù)值，且大小為，C錯誤，D正確．] 4．BD　[由右手定則知金屬棒MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相當(dāng)于兩電源串聯(lián)，總電動勢E＝2× Br2ω＝Br2

12、ω，金屬棒MN相當(dāng)于電源，外電路電阻為，因此金屬棒MN兩端的電壓等于E＝Bωr2，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律得總電流I＝，圓環(huán)中電流大小為總電流的一半，為，選項(xiàng)C錯誤；通過圓環(huán)的電流和金屬棒MN兩端的電壓不變，故圓環(huán)消耗的電功率是不變的，選項(xiàng)B正確；金屬棒MN旋轉(zhuǎn)一周的時間t＝，因此電路中產(chǎn)生的熱量W＝EIt＝，選項(xiàng)D正確．] 5．AC　[0～L過程中，此時AB相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源，B為電源正極，電勢較高，AB兩端的電勢差為路端電壓，設(shè)為－U，此時由歐姆定律有：I0＝，U＝I0·R＝，其中E為電源電壓，I0為電路總電流；L～2L過程中，CD相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源，此時UBA＝E－I0R＝

13、E＝U，所以UAB＝－U；2L～3L過程中，EF相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源，此時UBA＝E－I0R＝ E＝U，所以UAB＝－U，則A圖象符合，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；0～L過程中，因?yàn)锳B邊剛進(jìn)入磁場時框架恰好勻速，由受力平衡可知，電流方向從A到B，此時電流I1＝＝；L～2L過程中，CD相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源，電流方向從B到A，此時電流I2＝－I1＝－；2L～3L過程中，EF相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源，電流方向從B到A，此時電流I3＝－I1＝－，則C圖象符合，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤．] 6．A　[由題圖乙可知，在0～內(nèi)，左側(cè)磁場強(qiáng)度大小逐漸增大，右側(cè)磁場強(qiáng)度大小逐漸減小，根據(jù)楞次定律，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針

14、；在～T內(nèi)，左側(cè)磁場強(qiáng)度大小逐漸減小，右側(cè)磁場強(qiáng)度大小逐漸增大，根據(jù)楞次定律，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針．再根據(jù)均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電流知，A正確．] 7．D　[由磁通量的定義可知t＝0時穿過線框的磁通量為Φ＝B0·πr2＝0.01 Wb，A錯；由法拉第電磁感應(yīng)定律知E＝N＝N·πr2＝0.25 V，所以線框中的感應(yīng)電流為I＝＝0.1 A，B錯；由楞次定律及閉合電路歐姆定律可知Uab＝E＝ V，C錯；線框位于磁場中的兩條邊受到的安培力大小為F1＝NBIr，且兩個力的夾角為120°，合力大小等于F1，所以當(dāng)F1等于最大靜摩擦力時，線框就要開始滑動，即NBIr＝f，由題圖乙知B＝2＋5t(T

15、)，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得t＝0.8 s，D對．] 8．BD 9．C　[設(shè)金屬導(dǎo)軌間的距離為l，金屬棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動的位移為s，由題圖乙可得q＝t＝＝kt2，s＝t2，故金屬棒做勻加速直線運(yùn)動，B錯誤；由Φ＝Bl可知，A錯誤；回路中的電流I＝t，由牛頓第二定律有F－mgsin θ－BIl＝ma，故有F＝t＋mgsin θ＋ma，C正確，D錯誤．] 10．AC　[0到t時間內(nèi)，導(dǎo)體棒的位移為：s＝v0t，t時刻，導(dǎo)體棒的長度為：l＝s，導(dǎo)體棒的電動勢為E＝Blv0，回路總電阻為：R＝(2s＋s)r，電流強(qiáng)度為：I＝＝，故I的大小保持不變,電流方向?yàn)閎→a，A項(xiàng)正確;t時刻導(dǎo)體棒的電功率：P＝I2R′＝2 ×v0tr＝，D項(xiàng)錯誤．因?yàn)镻∝t，所以Q＝Pt＝，Q－t圖線是開口向上的拋物線，B項(xiàng)錯誤；導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動，水平外力與安培力平衡，則有F＝BIl＝，C項(xiàng)正確．] 11．AD　[甲圖bc和ac邊切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢Eca＝Ecb＝Bl＝Bωl2.由于穿過閉合電路的磁通量沒有變化，電路中沒有電流，故Uca＝E＝Bωl2，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯誤．乙圖中，只有ca邊切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢是變化的，其最大值為Eca＝Bωl2，且從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的瞬間，其瞬時值為0，這個過程中的平均電動勢為＝＝，通過ab邊的電荷量q′＝t＝t＝，選項(xiàng)B錯誤，選項(xiàng)D正確．]