2019高考物理一輪復習 第十章 電磁感應 課時規(guī)范練33 電磁感應現(xiàn)象中的電路和圖象問題 新人教版.doc

課時規(guī)范練33電磁感應現(xiàn)象中的電路和圖象問題基礎(chǔ)鞏固組1.(電磁感應中的電路問題)(2017貴州七校聯(lián)考)如圖所示,兩根相距為l的平行直導軌ab、cd,b、d間連有一定值電阻R,導軌電阻可忽略不計。MN為放在ab和cd上的一導體桿,與ab垂直,其電阻也為R。整個裝置處于勻強磁場中,磁感應強度的大小為B,磁場方向垂直于導軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))。現(xiàn)對MN施力使它沿導軌方向以速度v(如圖)做勻速運動。令U表示MN兩端電壓的大小,則()A.U=12Blv,流過定值電阻R的感應電流由b到dB.U=12Blv,流過定值電阻R的感應電流由d到bC.U=Blv,流過定值電阻R的感應電流由b到dD.U=Blv,流過定值電阻R的感應電流由d到b答案A解析由右手定則可知,通過MN的電流方向為NM,電路閉合,流過電阻R的電流方向由b到d,B項、D項錯誤;導體桿切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢E=Blv,導體桿為等效電源,其電阻為等效電源內(nèi)阻,由閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律可知,U=IR=E2RR=12Blv,A項正確,C項錯誤。2.(多選)(電磁感應中的電路問題)(2017山東濰坊統(tǒng)考)在如圖甲所示的電路中,電阻R1=R2=2R,圓形金屬線圈半徑為r1,線圈導線的電阻為R,半徑為r2(r2<r1)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B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示,圖線與橫、縱軸的交點坐標分別為t0和B0,其余導線的電阻不計。閉合S,至t1時刻,電路中的電流已穩(wěn)定,下列說法正確的是()A.電容器上極板帶正電B.電容器下極板帶正電C.線圈兩端的電壓為B0r12t0D.線圈兩端的電壓為4B0r225t0答案BD解析由楞次定律知圓形金屬線圈內(nèi)的感應電流方向為順時針方向,金屬線圈相當于電源,電源內(nèi)部的電流從負極流向正極,則電容器的下極板帶正電,上極板帶負電,A錯,B對。由法拉第電磁感應定律知感應電動勢為E=t=BtS=B0t0r22,由閉合電路歐姆定律得感應電流為I=ER+R1+R2,所以線圈兩端的電壓U=I(R1+R2)=4B0r225t0,C錯,D對。3.(電磁感應中的電路、圖象問題)(2017陜西西安市長安區(qū)期末)如圖所示,螺線管匝數(shù)n=1 500,橫截面積S=20 cm2,螺線管導線電阻r=1 ,電阻R=4 ,磁感應強度B隨時間變化的B-t圖象如圖所示(以向右為正方向),下列說法正確的是()A.電阻R的電流方向是從A到CB.感應電流的大小逐漸增大C.電阻R兩端的電壓為6 VD.C點的電勢為4.8 V答案D解析從題圖可知磁通量在逐漸增大,根據(jù)楞次定律可得通過R的電流方向為從C到A,A錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應定律,有E=nt=nSBt=1 5000.0026-22 V=6 V,而感應電流大小為I=ER+r=64+1 A=1.2 A,B錯誤;根據(jù)閉合電路歐姆定律,有U=IR=1.24 V=4.8 V,C錯誤;因為A端接地,電壓為零,所以C端的電勢為4.8 V,D正確。4.(電磁感應中的圖象問題)(2017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、選項B錯誤;由E=Blv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,選項C正確。5.(電磁感應中的圖象問題)(2017湖北黃岡質(zhì)檢)如圖所示,虛線P、Q、R間存在著磁感應強度大小相等、方向相反的勻強磁場,磁場方向均垂直于紙面,磁場寬度均為l,一等腰直角三角形導線框abc,ab邊與bc邊長度均為l,bc邊與虛線邊界垂直?，F(xiàn)讓線框沿bc方向勻速穿過磁場區(qū)域,從c點經(jīng)過虛線P開始計時,以逆時針方向為導線框中感應電流i的正方向,則下列四個圖象中能正確表示i-t圖象的是()答案A解析由右手定則可知導線框從左側(cè)進入磁場時,電流方向為逆時針方向,即沿正方向,且逐漸增大,導線框剛好完全進入P、Q之間的瞬間,電流由正向最大值變?yōu)榱?然后電流方向變?yōu)轫槙r針且逐漸增加,當導線框剛好完全進入R、Q之間的瞬間,電流由負向最大值變?yōu)榱恪９蔄正確。6.(多選)(電磁感應中的圖象問題)(2017陜西咸陽三模)在絕緣的水平桌面上有MN、PQ兩根平行的光滑金屬導軌,導軌間的距離為l。金屬棒ab和cd垂直放在導軌上,兩棒正中間用一根長l的絕緣細線相連。棒ab右側(cè)有一直角三角形勻強磁場區(qū)域,磁場方向豎直向下,三角形的兩條直角邊長均為l,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中感應電流i和絕緣細線上的張力大小F隨時間t變化的圖象可能正確的是(規(guī)定金屬棒ab中電流方向由a到b為正)()答案AC解析ab向右運動,切割磁感線,由右手定則可知,產(chǎn)生的感應電流方向從b到a(電流為負)。根據(jù)法拉第電磁感應定律,導體棒切割磁感線的有效長度逐漸增大,所以感應電流I隨時間變化圖象,A可能正確,B一定錯誤;在ab切割磁感線運動過程中,由于cd沒有進入磁場中,不受安培力作用,在0t0時間內(nèi),絕緣細線中張力F等于零,在cd進入磁場區(qū)域切割磁感線運動時,受到安培力作用,絕緣細線中張力F=BIl=B2l2vR=B2(vt)2vR=B2v3t2R,絕緣細線中張力F隨時間變化圖象C圖可能正確,D圖一定錯誤。7.(多選)(電磁感應中的電路、圖象問題)(2017江蘇南京二模)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。t=0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t、通過金屬棒的電荷量q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(shè)加速度為a,運動的位移x=12at2,磁通量變化量=Blx=12Blat2,t2,選項A錯誤;感應電動勢E=t=12Blat,故tt,選項B正確;U=RER+r=RBla2(R+r)t,Ut,選項D正確;電荷量q=R,因為t2,所以qt2,選項C錯誤。8.(多選)(電磁感應中的電路問題)(2017河北唐山摸底)如圖甲所示,一個匝數(shù)為n的圓形線圈(圖中只畫了2匝),面積為S,線圈的電阻為R,在線圈外接一個阻值為R的電阻和一個理想電壓表。將線圈放入垂直線圈平面指向紙內(nèi)的磁場中,磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是()A.0t1時間內(nèi)P點電勢低于Q點電勢B.0t1時間內(nèi)電壓表的讀數(shù)為n(B1-B0)S2t1C.t1t2時間內(nèi)R上的電流為nB1S2(t2-t1)RD.0t2時間內(nèi)線圈中的電流方向不變答案BC解析根據(jù)楞次定律可知:0t1時間內(nèi),線圈中感應電流的方向為逆時針,所以P點電勢高,A錯誤;該段時間內(nèi)的感應電動勢E=nBtS=nB1-B0t1S,而電壓表的讀數(shù)是路端電壓,所以U=R2RE=n(B1-B0)S2t1,B正確;t1t2時間內(nèi),感應電動勢E=nt=nB1St2-t1,感應電流I=E2R=nB1S2(t2-t1)R,C正確;t1t2時間內(nèi),感應電流的方向為順時針,D錯誤。導學號06400479能力提升組9.(2017河南聯(lián)考)如圖所示,在平面直角坐標系xOy的第一、三象限內(nèi)有垂直該坐標平面向里的勻強磁場,二者磁感應強度相同,圓心角為90的扇形導線框OPQ以角速度繞O點在圖示坐標平面內(nèi)沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動。規(guī)定與圖中導線框的位置相對應的時刻為t=0,導線框中感應電流逆時針為正。則關(guān)于該導線框轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)感應電流i隨時間t的變化圖象,下列正確的是()答案A解析在線框切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢時,由E=12Bl2知,感應電動勢一定,感應電流大小不變,故B、D錯誤;在T234T內(nèi),由楞次定律判斷可知線框中感應電動勢方向沿逆時針方向,為正,故A正確、C錯誤。導學號0640048010.如圖所示,PN與QM兩平行金屬導軌相距1 m,電阻不計,兩端分別接有電阻R1和R2,且R1=6 ,ab桿的電阻為2 ,可在導軌上無摩擦地滑動,垂直穿過導軌平面的勻強磁場的磁感應強度為1 T?，F(xiàn)ab桿以恒定速度v=3 m/s勻速向右移動,這時ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等。(1)求R2的阻值。(2)R1與R2消耗的電功率分別為多少?(3)拉ab桿的水平向右的外力F為多大?答案(1)3 (2)0.375 W0.75 W(3)0.75 N解析(1)由題意知,ab桿相當于電源,由于內(nèi)外功率相等,則內(nèi)外電阻相等,6R26+R2=2,解得R2=3 。(2)電動勢E=Blv=113 V=3 V,總電流I=ER總=34 A=0.75 A,路端電壓U=IR外=0.752 V=1.5 V,R1消耗的電功率P1=U2R1=1.526 W=0.375 W,R2消耗的電功率P2=U2R2=1.523 W=0.75 W。(3)ab桿受的安培力F安=IlB=0.7511 N=0.75 N。因為ab桿勻速運動,所以ab桿受的外力大小F=F安=0.75 N。11.在周期性變化的勻強磁場中有一圓形閉合線圈,線圈平面與磁場垂直,如圖甲所示,規(guī)定圖中磁場方向為正。已知線圈的半徑為r、匝數(shù)為N,總電阻為R,磁感應強度的最大值為B0,變化周期為T,磁感應強度按圖乙所示規(guī)律變化。(1)求在0T6內(nèi)線圈產(chǎn)生的感應電流I1的大小。(2)規(guī)定甲圖中感應電流的方向為正方向,在圖丙中畫出一個周期內(nèi)的i-t圖象,已知I0=3r2NB0RT。(3)求在一個周期T內(nèi)線圈產(chǎn)生的電熱Q。答案(1)6Nr2B0RT(2)圖象見解析(3)18(Nr2B0)2RT解析(1)在0T6內(nèi)感應電動勢E1=N1t1,磁通量的變化1=B0r2,解得E1=6Nr2B0T,線圈中感應電流大小I1=E1R=6Nr2B0RT。(2)根據(jù)楞次定律可知,0T6時間內(nèi)感應電流為正,大小為2I0;在T6T2時間內(nèi),感應電流為負,大小為I2=E2R,E2=N2t2,所以I2=I0;同理可得出在T25T6時間內(nèi)和5T6T時間內(nèi)的電流,其變化規(guī)律見圖。(3)在0T6和5T6T兩個時間段內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同,有Q1=Q3=I12RT6,在T65T6時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2=I22R4T6,一個周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量Q=Q1+Q2+Q3=18(Nr2B0)2RT。