（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)48 電磁感應(yīng)中的電路與圖像專題（含解析）新人教版

電磁感應(yīng)中的電路與圖像專題一、選擇題1(多選)如圖所示，垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi)，有一位于紙面且電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd，現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以v、3v速度勻速拉出磁場，則導(dǎo)體框從兩個(gè)方向移出磁場的兩過程中()A導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同B導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同C導(dǎo)體框ad邊兩端電勢差相同D通過導(dǎo)體框截面的電荷量相同答案AD解析由右手定則可得兩種情況導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，A項(xiàng)正確；熱量QI2Rt()2R·，可知導(dǎo)體框產(chǎn)生的焦耳熱與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電荷量qIt·，故通過截面的電荷量與速度無關(guān)，電荷量相同，D項(xiàng)正確；以速度v拉出時(shí)，UadBLv，以速度3v拉出時(shí)，UadBL·3v，C項(xiàng)錯(cuò)誤2.如圖甲所示，電阻R1 、半徑r10.2 m的單匝圓形導(dǎo)線框P內(nèi)有一個(gè)與P共面的圓形磁場區(qū)域Q，P、Q的圓心相同，Q的半徑r20.1 mt0時(shí)刻，Q內(nèi)存在著垂直于圓面向里的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系是B2t(T)若規(guī)定逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，則線框P中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像應(yīng)該是圖乙中的()答案C解析由B2t(T)知，1 T/s，且磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小，由楞次定律得P內(nèi)電流沿順時(shí)針方向，為負(fù)值，故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由閉合電路的歐姆定律得I0.01(A)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確3.(2018·唐山一模)如圖所示，在水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌左端接一定值電阻R，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中現(xiàn)給導(dǎo)體棒一向右的初速度，不考慮導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌電阻，下列圖線中，導(dǎo)體棒速度隨時(shí)間的變化和通過電阻R的電荷量q隨導(dǎo)體棒位移的變化描述正確的是()答案B解析導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中受向左的安培力F，安培力阻礙棒的運(yùn)動(dòng)，速度減小，由牛頓第二定律得棒的加速度大小a，則a減小，v­t圖線斜率的絕對(duì)值減小，故B項(xiàng)正確，A項(xiàng)錯(cuò)誤通過R的電荷量qItt·tx，可知C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤4(2018·天津模擬)在水平桌面上，一個(gè)面積為S的圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁場垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(甲)所示，01 s內(nèi)磁場方向垂直線框平面向下圓形金屬框與兩根水平的平行金屬導(dǎo)軌相連接，導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒的長為L、電阻為R，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒處于另一勻強(qiáng)磁場中，如圖(乙)所示若導(dǎo)體棒始終保持靜止，則其所受的靜摩擦力f隨時(shí)間變化的圖像是圖中的(設(shè)向右的方向?yàn)殪o摩擦力的正方向)()答案B解析由(甲)圖可知在01 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，產(chǎn)生穩(wěn)恒感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，導(dǎo)體棒受到的安培力的方向是水平向左，棒靜止不動(dòng)，摩擦力方向水平向右，為正方向同理，分析以后幾秒內(nèi)摩擦力的方向，從而得出f­t圖像為B圖故B項(xiàng)正確，A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤5.(2018·貴陽一模)如圖甲所示，在x0的區(qū)域有在垂直于xOy平面(紙面)向里的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)用力使一個(gè)等邊三角形閉合導(dǎo)線(粗細(xì)均勻)框，沿x軸向右勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中線框平面與紙面平行，底邊BC與y軸平行，從頂點(diǎn)A剛?cè)氪艌鲩_始計(jì)時(shí)，在線框全部進(jìn)入磁場過程中，其感應(yīng)電流I(取順時(shí)針方向?yàn)檎?與時(shí)間t的關(guān)系圖線為圖乙中的()答案B解析線框進(jìn)入磁場的過程：磁通量從零開始增加，根據(jù)楞次定律分析可知，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，電流為負(fù)值，故排除C、D兩項(xiàng)；線框的有效切割長度l2vttan30°，感應(yīng)電動(dòng)勢大小EBlv2Blv2tan30°t感應(yīng)電流大小Itt，感應(yīng)電流大小與時(shí)間成正比，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確6.(2018·南昌聯(lián)考)如圖所示，有一個(gè)等腰直角三角形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域直角邊長為L，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外，一邊長為L、總電阻為R的正方形閉合導(dǎo)線框abcd，從圖示位置開始沿x軸正方向以速度v垂直磁場勻速穿過磁場區(qū)域取電流沿abcda的方向?yàn)檎?，則圖中表示線框中感應(yīng)電流i隨bc邊位置坐標(biāo)x變化的圖像正確的是()答案C解析線框進(jìn)入磁場前電流為零線框進(jìn)入磁場時(shí)，由楞次定律判斷：電流為正方向，切割的有效長度均勻增大，感應(yīng)電動(dòng)勢均勻增大，電流均勻增大線框進(jìn)離開磁場時(shí)，由楞次定律判斷：電流為負(fù)方向，切割的有效長度均勻增大，感應(yīng)電動(dòng)勢均勻增大，電流均勻增大7.如圖所示，在光滑水平面上，有一個(gè)粗細(xì)均勻的單匝正方形閉合線框abcd.t0時(shí)刻，線框在水平外力的作用下，從靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，bc邊剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻為t1，ad邊剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻為t2，設(shè)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小為i，ad邊兩端電壓大小為U，水平拉力大小為F，則下列i、U、F隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間t變化關(guān)系圖像正確的是()答案C解析由題得到，金屬桿的速度與時(shí)間的關(guān)系式為vat，a是加速度由EBLv和I得，感應(yīng)電流與時(shí)間的關(guān)系式為It，B、L、a均不變，當(dāng)0t1時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流為零，t1t2時(shí)間內(nèi)，電流I與t成正比，t2時(shí)間后無感應(yīng)電流故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤由EBLv和I得，感應(yīng)電流與時(shí)間的關(guān)系式為It，當(dāng)0t1時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流為零，ad的電壓為零，t1t2時(shí)間內(nèi)，電流I與t成正比，UabIRab×R，電壓隨時(shí)間均勻增加，t2時(shí)間后無感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動(dòng)勢，UadEBLat電壓隨時(shí)間均勻增加，故C項(xiàng)正確D項(xiàng)，根據(jù)推論得知：金屬桿所受的安培力為FA，由牛頓第二定律得FFAma，得Ftma，當(dāng)0t1時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流為零，F(xiàn)ma，為定值，t1t2時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)與t成正比，F(xiàn)與t是線性關(guān)系，但不過原點(diǎn)，t2時(shí)間后無感應(yīng)電流，F(xiàn)ma，為定值，故D項(xiàng)錯(cuò)誤8.將一均勻?qū)Ь€圍成一圓心角為90°的扇形導(dǎo)線框OMN，其中OMR，圓弧MN的圓心為O點(diǎn)，將導(dǎo)線框的O點(diǎn)置于如圖所示的直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，其中第二和第四象限存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，第三象限存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B.從t0時(shí)刻開始讓導(dǎo)線框以O(shè)點(diǎn)為圓心，以恒定的角速度沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假定沿ONM方向的電流為正，則線框中的電流隨時(shí)間的變化規(guī)律描繪正確的是()答案B解析在0t0時(shí)間內(nèi)，線框從圖示位置開始(t0)轉(zhuǎn)過90°的過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E1B·R2，由閉合電路歐姆定律得，回路中的電流為I1，根據(jù)楞次定律判斷可知，線框中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向(沿ONM方向)在t02t0時(shí)間內(nèi)，線框進(jìn)入第三象限的過程中，回路中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(沿OMN方向)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E2B·R2·2B·R2BR23E1；感應(yīng)電流為I23I1.在2t03t0時(shí)間內(nèi)，線框進(jìn)入第四象限的過程中，回路中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向(沿ONM方向)，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E3B·R2·2B·R2B·R23E1；感應(yīng)電流為I33I1.在3t04t0時(shí)間內(nèi)，線框出第四象限的過程中，回路中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(沿OMN方向)，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E4B·R2，由閉合電路歐姆定律，回路電流為I4I1，B對(duì)9(2018·茂名二模)(多選)如圖甲所示，一粗細(xì)均勻的單匝正方形銅線框，質(zhì)量m1 kg，放置在光滑絕緣水平面上，兩平行虛線間存在與水平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁場邊界線與線框ab邊平行現(xiàn)用垂直于ab邊的水平恒力F拉動(dòng)線框，線框到達(dá)位置I開始計(jì)時(shí)，此時(shí)線框開始進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，速度v03 m/s，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢為2V.在t3 s時(shí)線框到達(dá)位置，線框開始離開勻強(qiáng)磁場，此過程中線框v­t圖像如圖乙所示，那么()At0時(shí)，ab間的電壓為0.75 VB恒力F的大小為0.5 NC線框進(jìn)入磁場與離開磁場的過程中線框內(nèi)感應(yīng)電流的方向相同D線框完全離開磁場瞬間的速度大小為2 m/s答案BD解析t0時(shí)，ab相當(dāng)于電源，外阻為內(nèi)阻的3倍，ab間電壓應(yīng)為電動(dòng)勢的，即UabE×21.5 V，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B、C兩項(xiàng)，當(dāng)線圈完全進(jìn)入磁場到剛要穿出磁場過程，即13 s過程中，由于穿過線圈的磁通量不變，所以沒有感應(yīng)電流，不受安培力作用，外力F即為線圈受到的合力，根據(jù)牛頓第二定律可得Fma1×0.5 N，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，線圈進(jìn)入磁場過程中，穿過線圈的磁通量增加，而線圈離開磁場過程中，穿過線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知兩個(gè)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，因?yàn)榫€圈剛要離開磁場時(shí)的速度和線框開始進(jìn)入場時(shí)速度正好相等，所以受力情況、運(yùn)動(dòng)情況也是一樣，線框剛離開磁場瞬間速度和剛進(jìn)入磁場瞬間速度相等，即為2 m/s，D項(xiàng)正確10(多選)如圖甲所示，光滑的平行水平金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，在M、P之間接一個(gè)阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間cdfe矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向上、寬為d的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電阻為r、長度也剛好為L的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場左邊界相距d0.現(xiàn)用一個(gè)水平向右的力F拉棒ab，使它由靜止開始運(yùn)動(dòng)，棒ab離開磁場前已做勻速直線運(yùn)動(dòng)，棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，F(xiàn)隨ab與初始位置的距離x變化的情況如圖乙所示，F(xiàn)0已知下列判斷正確的是()A棒ab在ac之間的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)B棒ab在ce之間不可能一直做勻速運(yùn)動(dòng)C棒ab在ce之間可能先做加速度減小的運(yùn)動(dòng)，再做勻速運(yùn)動(dòng)D棒ab經(jīng)過磁場的過程中，通過電阻R的電荷量為答案AC解析A項(xiàng)，棒ab在ac之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向只受到水平拉力的作用，做勻加速運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確；B、C兩項(xiàng)，棒ab進(jìn)入磁場后受到水平拉力和安培力的作用，根據(jù)兩個(gè)力的大小關(guān)系，可能存在三種情況：拉力大于安培力，則棒先做加速運(yùn)動(dòng)，但隨速度的增大，安培力增大，合力減小，所以棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到安培力等于拉力，開始做勻速運(yùn)動(dòng)；故C項(xiàng)正確；安培力等于拉力，棒在磁場中始終做勻速運(yùn)動(dòng)；故B項(xiàng)錯(cuò)誤；拉力小于安培力，則棒先做減速運(yùn)動(dòng)，但隨速度的減小，安培力減小，合力減小，所以棒做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，直到安培力等于拉力，開始做勻速運(yùn)動(dòng)；D項(xiàng)，金屬棒通過磁場的過程通過R上的電量q，故D項(xiàng)錯(cuò)誤11.(2018·咸陽模擬)(多選)在絕緣的水平桌面上有MN、PQ兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間的距離為l.金屬棒ab和cd垂直放在導(dǎo)軌上，兩棒正中間用一根長l的絕緣細(xì)線相連棒ab右側(cè)有一直角三角形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向豎直向下，三角形的兩條直角邊長均為l，整個(gè)裝置的俯視圖如圖所示從圖示位置在棒ab上加水平拉力，使金屬棒ab和cd向右勻速穿過磁場區(qū)，則金屬棒ab中感應(yīng)電流i和絕緣細(xì)線上的張力大小F隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是(規(guī)定金屬棒ab中電流方向由a到b為正)()答案AC解析ab向右運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，由右手定則可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閺腷到a(電流為負(fù)值)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度逐漸增大，所以感應(yīng)電流i隨時(shí)間變化圖像A可能正確，B項(xiàng)一定錯(cuò)誤在ab切割磁感線運(yùn)動(dòng)過程中，由于cd沒有進(jìn)入磁場中，不受安培力作用，在0t0時(shí)間內(nèi)，絕緣細(xì)線中張力F等于零，在cd進(jìn)入磁場區(qū)域切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到安培力作用，絕緣細(xì)線中張力FBIl，絕緣細(xì)線中張力F隨時(shí)間變化圖像C項(xiàng)圖可能正確，D項(xiàng)圖一定錯(cuò)誤12(2018·鹽城統(tǒng)考)(多選)半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線，分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接，兩板間距為d，如圖甲所示有一變化的磁場垂直于紙面，規(guī)定垂直于紙面向里為正方向，磁場變化規(guī)律如圖乙所示在t0時(shí)刻兩平行金屬板之間中心有一重力不計(jì)、電荷量為q的靜止微粒，則以下說法中正確的是()A第2 s內(nèi)上極板為正極B第3 s內(nèi)上極板為負(fù)極C第2 s末微粒回到了原來位置D第3 s末兩極板之間的電場強(qiáng)度大小為答案AD解析假設(shè)微粒帶正電，則01 s內(nèi)的情況：由楞次定律可知，金屬板上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，微粒所受電場力方向豎直向上，微粒向上做勻加速運(yùn)動(dòng).12 s內(nèi)的情況：金屬板上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，微粒所受電場力方向豎直向下，微粒向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，第2 s末速度減小為零.23 s內(nèi)的情況：金屬板上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，微粒所受電場力方向豎直向下，微粒向下做勻加速運(yùn)動(dòng)兩極板間的電場強(qiáng)度大小E.34 s內(nèi)的情況：金屬板上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，微粒所受電場力方向豎直向上，微粒向下做勻減速運(yùn)動(dòng)，第4 s末速度減小為零，同時(shí)回到了原來的位置若微粒帶負(fù)電，運(yùn)動(dòng)情況相反，4 s末速度減小為零，同時(shí)回到了原來位置綜上所述，A、D兩項(xiàng)正確二、非選擇題13如圖甲所示，垂直于水平桌面向上的有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.8 T，寬度L2.5 m光滑金屬導(dǎo)軌OM、ON固定在桌面上，O點(diǎn)位于磁場的左邊界，且OM、ON與磁場左邊界均成45°角金屬棒ab放在導(dǎo)軌上，且與磁場的右邊界重合t0時(shí)，ab在水平向左的外力F作用下勻速通過磁場，測得回路中的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示已知OM、ON接觸點(diǎn)的電阻為R，其余電阻不計(jì)(1)利用圖像求出這個(gè)過程中通過ab棒截面的電荷量及電阻R；(2)寫出水平力F隨時(shí)間變化的表達(dá)式答案(1)5 C1 (2)F2×(20.4t)2 N解析(1)根據(jù)qI·t，由i­t圖像得：q×2.0×5 C5 C又q解得R1 .(2)由圖像知，感應(yīng)電流i(20.4t)A棒的速度vm/s0.5 m/s有效長度l2(Lvt)tan45°(5t)m棒在力F和安培力FA作用下勻速運(yùn)動(dòng)，有FBil0.8×(20.4t)×(5t)N2×(20.4t)2N.14如圖(a)所示是某人設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置，它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)半徑為r0.1 m的20匝線圈，線圈套在永久磁鐵槽中，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布，其右視圖如圖(b)在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為0.2 T線圈的電阻為2 ，它的引出線接有8 的燈L，外力推動(dòng)線圈的P端做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便有電流通過電燈當(dāng)線圈向右的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖(c)所示時(shí)(x取向右為正)：(1)試畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像(在圖(b)中取逆時(shí)針電流為正)；(2)求每一次推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)過程中的作用力；(3)求該發(fā)電機(jī)的輸出功率解析(1)從圖可以看出，線圈往返的每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小為vm/s0.8 m/s線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小每次運(yùn)動(dòng)過程中都是恒定不變的由于感應(yīng)電動(dòng)勢EnBLv，式中L是線圈每一周的長度，即2r，所以En2rBv2V感應(yīng)電流IA0.2 A從圖中可以看出線圈沿x正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流是順時(shí)針的(從右向左看)于是可得到如圖所示的電流隨時(shí)間變化的圖像(2)由于線圈每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以每次運(yùn)動(dòng)過程中推力必須等于安培力F推F安InLBIn(2r)B0.5 N(3)發(fā)電機(jī)的輸出功率即燈的電功率PI2R20.32 W.11