2022屆高考物理一輪復習 課時作業(yè)49 電磁感應中的電路和圖象問題

2022屆高考物理一輪復習 課時作業(yè)49 電磁感應中的電路和圖象問題1(2018·江西南昌三校四聯(lián))如圖所示，有一個矩形邊界的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里一個三角形閉合導線框，由位置1(左)沿紙面勻速運動到位置2(右)取線框剛到達磁場邊界的時刻為計時起點(t0)，規(guī)定逆時針方向為電流的正方向，則圖中能正確反映線框中電流與時間關(guān)系的是()答案：A解析：線框進入磁場的過程，磁通量向里增加，根據(jù)楞次定律得知感應電流的磁場向外，由安培定則可知感應電流方向為逆時針，電流方向應為正方向，故B、C錯誤；線框進入磁場的過程，線框有效的切割長度先均勻增大后均勻減小，由EBLv，可知感應電動勢先均勻增大后均勻減小；線框完全進入磁場后，磁通量不變，沒有感應電流產(chǎn)生；線框穿出磁場的過程，磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律得知感應電流的磁場向里，由安培定則可知感應電流方向為順時針，電流方向應為負方向，線框有效的切割長度先均勻增大后均勻減小，由EBLv，可知感應電動勢先均勻增大后均勻減小，故A正確，D錯誤2(2018·山西四校聯(lián)考)如圖所示，一直角三角形金屬框，向左勻速地穿過一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場，磁場僅限于虛線邊界所圍的區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域的形狀與金屬框完全相同，且金屬框的下邊與磁場區(qū)域的下邊在一條直線上若取順時針方向為電流的正方向，則金屬框穿過磁場過程的感應電流i隨時間t變化的圖象是下圖所示的()答案：C解析：根據(jù)楞次定律，在金屬框進入磁場的過程中，感應電流的方向為逆時針方向，在出磁場的過程中，感應電流的方向為順時針方向，選項A、B錯誤；由EBLv可知，金屬框離開磁場過程中切割磁感線的有效長度均勻減小，故感應電動勢均勻減小，由閉合電路歐姆定律可知，金屬框中的感應電流均勻減小，選項D錯誤，C正確3. (2018·河南靈寶月考)如圖所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進入一磁感應強度大小為B的有界勻強磁場，邊界如圖中虛線所示當圓環(huán)運動到圖示位置(aOb90°)時，a、b兩點間的電勢差為()A.BRv B.BRv C.BRv D.BRv答案：D解析：圓環(huán)的ab段切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為EBRv；由歐姆定律得a、b兩點間的電勢差UabEIrabBRv·，選項D正確4(多選)如圖甲所示，面積為S的n匝圓形閉合線圈內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小隨時間周期性變化，如圖乙所示，已知線圈的電阻為R，則下列說法正確的是()甲乙A線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢最大值為SB0B線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電流最小值為C線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢周期為4 sD01 s內(nèi)線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電流沿順時針方向答案：CD解析：根據(jù)法拉第電磁感應定律可知EnS，結(jié)合圖乙分析可知，在01 s內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢最大，最大值為EmaxnSnB0S，A錯誤；12 s內(nèi)線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢最小為零，故感應電流的最小值為零，B錯誤；由圖線可知，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢周期為4 s，C正確；01 s內(nèi)磁感應強度逐漸增大，線圈中的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，01 s內(nèi)線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電流沿順時針方向，D正確5(2018·廣東四校第一次聯(lián)考)如圖所示，在一磁感應強度B0.5 T的勻強磁場中，垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為L0.1 m的平行金屬導軌MN和PQ，導軌電阻忽略不計，在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R0.3 的電阻導軌上正交放置著金屬棒ab，其電阻r0.2 .當金屬棒在水平拉力作用下以速度v4.0 m/s向左做勻速運動時()Aab棒所受安培力大小為0.02 NBN、Q間電壓為0.2 VCa端電勢比b端電勢低D回路中感應電流大小為1 A答案：A解析：ab棒產(chǎn)生的電動勢EBLv0.5×0.1×4.0 V0.2 V，電流I0.4 A，ab棒受的安培力FBIL0.5×0.4×0.1 N0.02 N，A正確，D錯誤；N、Q之間的電壓UE0.12 V，B錯誤；由右手定則得a端電勢較高，C錯誤6. (2018·江蘇南京二模)(多選)如圖所示，光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成角，M、P兩端接一阻值為R的定值電阻，阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置，其他部分電阻不計整個裝置處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向下t0時對金屬棒施加一平行于導軌的外力F，金屬棒由靜止開始沿導軌向上做勻加速直線運動下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量變化量、磁通量的瞬時變化率、通過金屬棒的電荷量q隨時間t變化以及a、b兩端的電勢差U隨時間t變化的圖象中，正確的是() 答案：BD解析：設加速度為a，運動的位移xat2，磁通量變化量BLxBLat2，t2，選項A錯誤；感應電動勢EBLat，故t，選項B正確；Ut，Ut，選項D正確；電荷量q，因為t2，所以qt2，選項C錯誤7.(2018·湖南衡陽八中月考)(多選)如圖甲所示的電路中，電阻R1R，R22R，單匝圓形金屬線圈半徑為r2，圓心為O，線圈導線的電阻為R，其余導線的電阻不計半徑為r1(r1<r2)、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應強度大小B隨t變化的關(guān)系圖象如圖乙所示，電容器的電容為C.閉合開關(guān)S，t1時刻開始電路中的電流穩(wěn)定不變，下列說法正確的是()甲乙A電容器上極板帶正電Bt1時刻，電容器所帶的電荷量為Ct1時刻之后，線圈兩端的電壓為Dt1時刻之后，R1兩端的電壓為答案：AC解析：根據(jù)楞次定律可知，線圈產(chǎn)生了沿逆時針方向的感應電流，則電容器上極板帶正電，故A正確；根據(jù)法拉第電磁感應定律有ESr，電流為I，UR2I·2R·2R，電容器所帶的電荷量QCUR2，故B錯誤；t1時刻之后，線圈兩端的電壓UI·(R1R2)，故C正確；t1時刻之后，R1兩端的電壓為UIR1，故D錯誤能力提升8(2018·山東德州期末)(多選)如圖所示為三個有界勻強磁場，磁感應強度大小均為B，方向分別垂直紙面向外、向里和向外，磁場寬度均為L.在磁場區(qū)域的左側(cè)邊界處有一邊長為L的正方形導體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場方向垂直現(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域，以初始位置為計時起點，規(guī)定電流沿逆時針方向時的電動勢E為正，磁感線垂直紙面向里時的磁通量為正值，外力F向右為正則以下能反映線框中的磁通量、感應電動勢E、外力F和電功率P隨時間變化規(guī)律的圖象是() 答案：ABD解析：在0時間內(nèi)，磁通量BLvt，為負值，逐漸增大；在t時，磁通量為零；當t時，磁通量BL2為最大正值；在時間內(nèi)，磁通量為正，逐漸減??；t時，磁通量為零；時間內(nèi)，磁通量為負，逐漸增大；t時，磁通量為負的最大值；時間內(nèi)，磁通量為負，逐漸減小，由此可知選項A正確在0時間內(nèi)，EBLv，為負值；在時間內(nèi)，兩個邊切割磁感線，感應電動勢E2BLv，為正值；在時間內(nèi)，兩個邊切割磁感線，感應電動勢E2BLv，為負值；在時間內(nèi)，一個邊切割磁感線，EBLv，為正值，B正確.0時間內(nèi)，安培力向左，外力向右，F(xiàn)0F安BI0L，電功率P0IR；時間內(nèi)，外力向右，F(xiàn)12B·2I0L4F0，電功率P1IR4P0；時間內(nèi)，外力向右，F(xiàn)22B·2I0L4F0，電功率P2IR4P0；在時間內(nèi)，外力向右，F(xiàn)3BI0LF0，電功率P3IRP0，選項C錯誤，D正確9如圖所示，間距L1 m的兩根足夠長的固定水平平行導軌間存在著勻強磁場，其磁感應強度大小B1 T、方向垂直于紙面向里，導軌上有一金屬棒MN與導軌垂直且在水平拉力F作用下以v2 m/s的速度水平向左勻速運動R18 ，R212 ，C6 F，導軌和棒的電阻及一切摩擦均不計開關(guān)S1、S2閉合，電路穩(wěn)定后，求：(1)通過R2的電流I的大小和方向；(2)拉力F的大?。?3)開關(guān)S1切斷后通過R2的電荷量Q.答案：(1)0.1 A，方向是ba(2)0.1 N(3)7.2×106 C解析：(1)開關(guān)S1、S2閉合后，根據(jù)右手定則知棒中的感應電流方向是由MN，所以通過R2的電流方向是由baMN中產(chǎn)生的感應電動勢的大小EBLv流過R2的電流I代入數(shù)據(jù)解得I0.1 A.(2)棒受力平衡有FF安F安BIL代入數(shù)據(jù)解得F0.1 N.(3)開關(guān)S1、S2閉合，電路穩(wěn)定后，電容器所帶電荷量Q1CIR2S1切斷后，流過R2的電荷量Q等于電容器所帶電荷量的減少量，即QQ10代入數(shù)據(jù)解得Q7.2×106 C.10如圖甲所示，兩根足夠長的光滑金屬導軌ef、cd與水平面成30°角固定，導軌間距離為l1 m，導軌電阻不計，一個阻值為R0的定值電阻與電阻箱并聯(lián)接在兩金屬導軌的上端整個系統(tǒng)置于勻強磁場中，磁感應強度方向與導軌所在平面垂直，磁感應強度大小為B1 T現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止釋放，金屬棒下滑過程中與導軌接觸良好改變電阻箱的阻值R，測定金屬棒的最大速度vm，得到 ­的關(guān)系如圖乙所示取g10 m/s2. (1)求金屬棒的質(zhì)量m和定值電阻R0的阻值；(2)當電阻箱的阻值R取2 ，且金屬棒的加速度為g時，求金屬棒的速度大小答案：(1)0.2 kg2 (2)0.5 m/s解析：(1)金屬棒以速度vm下滑時，根據(jù)法拉第電磁感應定律有EBlvm，由閉合電路歐姆定律有EI·，根據(jù)平衡條件有BIlmgsin ，整理得，由 ­圖象可知1 m1·s·，·0.5 m1·s.解得m0.2 kg，R02 .(2)設此時金屬棒下滑的速度大小為v，根據(jù)法拉第電磁感應定律有EBlv，由閉合電路歐姆定律有EI·，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin BIl，聯(lián)立解得v0.5 m/s.