（通用版）2022-2023版高中物理 第1章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 微型專題3 電磁感應(yīng)中的電路問題和圖像問題練習(xí) 滬科版選修3-2

《（通用版）2022-2023版高中物理 第1章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 微型專題3 電磁感應(yīng)中的電路問題和圖像問題練習(xí) 滬科版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2022-2023版高中物理 第1章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 微型專題3 電磁感應(yīng)中的電路問題和圖像問題練習(xí) 滬科版選修3-2（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、（通用版）2022-2023版高中物理 第1章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 微型專題3 電磁感應(yīng)中的電路問題和圖像問題練習(xí) 滬科版選修3-2 一、選擇題 考點一　電磁感應(yīng)中的圖像問題 1．一矩形線框位于一隨時間t變化的勻強磁場內(nèi)，磁場方向垂直線框所在的平面(紙面)向里，如圖1甲所示，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示．以i表示線框中的感應(yīng)電流，以圖甲中線框上箭頭所示方向為電流的正方向(即順時針方向為正方向)，則以下的i－t圖中正確的是(　　) 圖1 答案　C 2．如圖2甲所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵心上．在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖乙所示

2、．已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是(　　) 圖2 答案　C 3．如圖3甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直方向的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導(dǎo)體棒ab在水平外力F的作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．規(guī)定a→b的方向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在0～2t0時間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流與時間或外力與時間關(guān)系的圖線是 (　　) 圖3 答案　D 解析　在0～t0時間內(nèi)磁通量為

3、向上減少，t0～2t0時間內(nèi)磁通量為向下增加，兩者等效，且根據(jù)B－t圖線可知，兩段時間內(nèi)磁通量的變化率相等，根據(jù)楞次定律可判斷0～2t0時間內(nèi)均產(chǎn)生由b到a的大小不變的感應(yīng)電流，選項A、B均錯誤；在0～t0可判斷所受安培力的方向水平向右，則所受水平外力方向向左，大小F＝BIL隨B的減小呈線性減??；在t0～2t0時間內(nèi)，可判斷所受安培力的方向水平向左，則所受水平外力方向向右，大小F＝BIL隨B的增加呈線性增大，選項D正確． 4．如圖4所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.一個電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界上)，周

4、期為T，從圖示位置開始計時，則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的圖像為(規(guī)定電流順時針方向為正) (　　) 圖4 答案　A 解析　(1)正確利用法拉第電磁感應(yīng)定律，在本題中由于扇形導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動，因此導(dǎo)線框進入磁場的過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是恒定的．(2)注意只有線框在進入磁場和離開磁場時，才有感應(yīng)電流產(chǎn)生，當(dāng)完全進入時，由于磁通量不變，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生．故A正確． 5.如圖5所示，在空間中存在兩個相鄰的、磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反的有界勻強磁場，其寬度均為L.現(xiàn)將寬度也為L的矩形閉合線圈，從圖示位置垂直于磁場方向勻速拉過磁場區(qū)域，則在該過程中，能正確反映線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流或其所受

5、的外力隨時間變化的圖像是(　　) 圖5 答案　D 解析　當(dāng)矩形閉合線圈進入磁場時，由法拉第電磁感應(yīng)定律判斷，當(dāng)線圈處在兩個磁場中時，兩個邊切割磁感線，此過程中感應(yīng)電流的大小是最大的，所以選項A、B是錯誤的．由楞次定律可知，當(dāng)矩形閉合線圈進入磁場和離開磁場時，磁場力總是阻礙線圈的運動，方向始終向左，所以外力F始終水平向右．外力F和安培力的大小相等，線圈處在兩個磁場中時安培力最大．故選項D是正確的，選項C是錯誤的． 6．如圖6所示，寬度為d的有界勻強磁場，方向垂直于紙面向里．在紙面所在平面內(nèi)有一對角線長也為d的正方形閉合導(dǎo)線框ABCD，沿AC方向垂直磁場邊界勻速穿過該磁場區(qū)域．規(guī)定

6、逆時針方向為感應(yīng)電流的正方向，t＝0時C點恰好進入磁場，則從C點進入磁場開始到A點離開磁場為止，下圖中能正確描述閉合導(dǎo)線框中感應(yīng)電流隨時間的變化圖像的是 (　　) 圖6 答案　A 解析　導(dǎo)線框在進磁場的過程中，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向為CBADC方向，即為正值，在出磁場的過程中，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的方向為ABCDA，即為負(fù)值．在導(dǎo)線框進入磁場直到進入一半的過程中，切割的有效長度均勻增大，感應(yīng)電動勢均勻增大，則感應(yīng)電流均勻增大，在導(dǎo)線框繼續(xù)運動至全部進入磁場的過程中，切割的有效長度均勻減小，感應(yīng)電動勢均勻減小，則感應(yīng)電流均勻減?。辉趯?dǎo)線框出磁場直到離開一半的過程中

7、，切割的有效長度均勻增大，感應(yīng)電流均勻增大，在導(dǎo)線框全部出磁場的過程中，切割的有效長度均勻減小，感應(yīng)電流均勻減?。蔄正確，B、C、D錯誤． 考點二　電磁感應(yīng)中的電路問題 7．如圖7所示，設(shè)磁感應(yīng)強度為B，ef長為l，ef的電阻為r，外電阻為R，其余電阻不計．當(dāng)ef在外力作用下向右以速度v勻速運動時，則ef兩端的電壓為(　　) 圖7 A．Blv B. C. D. 答案　B 8.如圖8所示，兩個相同導(dǎo)線制成的開口圓環(huán)，大環(huán)半徑為小環(huán)半徑的2倍，現(xiàn)用電阻不計的導(dǎo)線將兩環(huán)連接在一起，若將大環(huán)放入一均勻變化的磁場中，小環(huán)處在磁場外，a、b兩點間電壓為U1，若將小環(huán)放入這個磁場

8、中，大環(huán)在磁場外，a、b兩點間電壓為U2，則 (　　) 圖8 A.＝1 B.＝2 C.＝4 D.＝ 答案　B 解析　根據(jù)題意設(shè)小環(huán)的電阻為R，則大環(huán)的電阻為2R，小環(huán)的面積為S，則大環(huán)的面積為4S，且＝k，當(dāng)大環(huán)放入一均勻變化的磁場中時，大環(huán)相當(dāng)于電源，小環(huán)相當(dāng)于外電路，所以E1＝4kS，U1＝R＝kS；當(dāng)小環(huán)放入磁場中時，同理可得U2＝2R＝kS，故＝2.選項B正確． 9.如圖9所示，豎直平面內(nèi)有一粗細(xì)均勻的金屬圓環(huán)，半徑為a、總電阻為R(指剪開拉直時兩端的電阻)，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面，與環(huán)的最高點A用鉸鏈連接長度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒AB，AB由水

9、平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時，B點的線速度為v，則這時AB兩端的電壓大小為(　　) 圖9 A. B. C. D．Bav 答案　A 解析　擺到豎直位置時，AB切割磁感線的瞬時感應(yīng)電動勢E′＝B·2a·(v)＝Bav.由閉合電路歐姆定律有UAB＝·＝Bav，故選A. 10．(多選)如圖10甲所示，螺線管匝數(shù)n＝1 000匝，橫截面積S＝10 cm2，螺線管導(dǎo)線電阻r＝1 Ω，電阻R＝4 Ω，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的圖像如圖乙所示(以向右為正方向)，下列說法正確的是(　　) 圖10 A．電阻R兩端電壓為4.8 V B．感應(yīng)電流的大小保持不變 C．電阻R兩端的

10、電壓為6 V D．C點的電勢為4.8 V 答案　AB 解析　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝n＝nS＝1 000×10×10－4×6 V＝6 V，而感應(yīng)電流大小為I＝＝ A＝1.2 A，故B正確．根據(jù)閉合電路歐姆定律，電阻R兩端的電壓U＝IR＝1.2×4 V＝4.8 V，故A正確，C錯誤．當(dāng)螺線管左端是正極時，C點的電勢為4.8 V，當(dāng)右端是正極時，則C點的電勢為－4.8 V，故D錯誤． 二、非選擇題 11.如圖11所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝0.2 T，磁場寬度l＝4 m，一正方形金屬框邊長為l′＝1 m，各邊的電阻r＝0.2 Ω，金屬框以v＝10 m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)域，其平面

11、始終保持與磁感線方向垂直，cd邊始終與磁場邊界平行．求： 圖11 (1)畫出金屬框穿過磁場區(qū)域的過程中，各階段的等效電路圖； (2)畫出金屬框穿過磁場區(qū)域的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的i－t圖線；(設(shè)電流逆時針方向為正，要求寫出作圖依據(jù)) (3)畫出ab兩端電壓大小的U－t圖線．(要求寫出作圖依據(jù)) 答案　見解析 解析　(1)如圖a所示，金屬框的運動過程分為三個階段：第Ⅰ階段cd相當(dāng)于電源；第Ⅱ階段cd和ab相當(dāng)于開路時兩并聯(lián)的電源；第Ⅲ階段ab相當(dāng)于電源，各階段的等效電路圖分別如圖b、c、d所示． (2)、(3)第Ⅰ階段，有I1＝＝＝2.5 A. 感應(yīng)電流方向沿逆時

12、針方向，持續(xù)時間為 t1＝＝0.1 s. ab兩端的電壓為U1＝I1·r＝2.5×0.2 V＝0.5 V 在第Ⅱ階段，有I2＝0，ab兩端的電壓U2＝E＝Bl′v＝2 V t2＝＝ s＝0.3 s 在第Ⅲ階段，有I3＝＝2.5 A 感應(yīng)電流方向為順時針方向 ab兩端的電壓U3＝I3·3r＝1.5 V，t3＝0.1 s 因逆時針方向為電流的正方向，故i－t圖像和ab兩端電壓大小的U－t圖像分別如圖甲、乙所示． 12．把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，如圖12所示，一長度為2a、電阻等于R、粗細(xì)均勻的金屬棒MN放

13、在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好接觸，當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心O時，求： 圖12 (1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN； (2)圓環(huán)消耗的熱功率和在圓環(huán)及金屬棒上消耗的總熱功率． 答案　(1)　N→M　Bav　(2)　 解析　(1)金屬棒MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BLv＝2Bav. 外電路的總電阻為R外＝＝R 金屬棒上電流的大小為 I＝＝＝，電流方向從N到M 金屬棒兩端的電壓為電源的路端電壓 UMN＝IR外＝Bav. (2)圓環(huán)消耗的熱功率為外電路的總功率 P外＝I2R外＝ 圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率為電路的總功率 P總＝IE＝.