高考物理二輪復習小題狂做專練二十三電磁感應中的圖象與電路問題2

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1、 23 電磁感應中的圖象與電路問題 一、選擇題 1．【江門調研】(多選)如圖所示，矩形線圈位于通電長直導線附近，線圈與導線在同一平面內。通電直導線中電流i與時間t的關系有以下四種情況，在0~t0時間內，矩形線圈中有方向不變的感應電流的是(　　) 2．【青島2019屆調研】如圖甲，A、B為兩個相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放置。若A線圈中通有如圖乙所示的變化電流i，則下列說法正確的是(　　) A．t1到t2時間內B線圈電流方向與A線圈內電流方向相反 B．t1到t3時間內B線圈電流方向一直沒有發(fā)生變化 C．t1時刻兩線圈間作用力最大 D．t2時刻兩線圈間作

2、用力最大 3．【2019屆模擬預測卷】如圖所示，導體直導軌OM和PN平行且OM與x軸重合，兩導軌間距為d，兩導軌間垂直紙面向里的勻強磁場沿y軸方向的寬度按的規(guī)律分布，兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內，內、外圓環(huán)與兩導軌接觸良好，與兩導軌接觸良好的導體棒從OP開始始終垂直導軌沿x軸正方向以速度v做勻速運動，規(guī)定內圓環(huán)a端電勢高于b端時，a、b間的電壓uab為正，下列uab－x圖象可能正確的是(　　) 4．【上饒月考】(多選)如圖所示，導體棒沿兩平行導軌從圖中位置以速度v向右勻速通過一正方形abcd磁場區(qū)域，ac垂直于導軌且平行于導體棒，ac右側的磁感應強度是左側的2倍且方向相反，導軌

3、和導體棒的電阻均不計，下列關于導體棒中感應電流和所受安培力隨時間變化的圖象正確的是(規(guī)定電流由M經R到N為正方向，安培力向左為正方向)(　　) 5．【邯鄲調研】如圖所示，光滑水平面上有豎直向下的勻強磁場，圖中y軸為磁場區(qū)域的右邊界。一個長方形的金屬線框從圖示位置開始以初速度v沿x軸正方向運動，穿出磁場。該過程中，線框中感應電流的大小隨時間變化的圖象是(　　) 6．【安徽質檢】如圖甲所示，光滑導軌水平放置在斜向下且與水平方向夾角為60°的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示規(guī)定斜向下為B的正方向，導體棒ab垂直導軌放置且與導軌接觸良

4、好，除導體棒電阻R的阻值外，其余電阻不計，導體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止狀態(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~t1時間內，能正確反映流過導體棒ab的電流I和導體棒ab所受水平外力F隨時間t變化的圖象是(　　) 7．【遼寧省六校協作體2019屆聯考】如圖所示，邊長為L的菱形由兩個等邊三角形abd和bcd構成，在三角形abd內存在垂直紙面向外的磁感應強度為B的勻強磁場，在三角形bcd內存在垂直紙面向里的磁感應強度也為B的勻強磁場。一個邊長為L的等邊三角形導線框efg在紙面內向右勻速穿過磁場，頂點e始終在直線ab上，底邊gf始終與直線dc重合。規(guī)定

5、逆時針方向為電流的正方向，在導線框通過磁場的過程中，感應電流隨位移變化的圖象是(　　) 二、解答題 8．【天一中學考前熱身】如圖所示，MN、PQ為足夠長的光滑平行導軌，間距L＝0.5 m。導軌平面與水平面間的夾角θ＝30°。NQ⊥MN，NQ間連接有一個R＝3 Ω的電阻。有一勻強磁場垂直于導軌平面，磁感應強度B0＝1 T。將一根質量m＝0.02 kg的金屬棒ab緊靠NQ 放置在導軌上，且與導軌接觸良好，金屬棒的電阻r＝2 Ω，其余部分電阻不計?，F由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與NQ平行。當金屬棒滑行至cd處時速度大小開始保持不變，cd距離NQ為s＝0

6、.5 m，g＝10 m/s2。 (1)金屬棒達到穩(wěn)定時的速度是多大？ (2)若將金屬棒滑行至cd處的時刻記作t＝0，從此時刻起，讓磁感應強度逐漸減小，可使金屬棒中不產生感應電流，則t＝1 s時磁感應強度應為多大? 9．【浙江省9月聯考】如圖所示，一個半徑r＝0.4 m的圓形金屬導軌固定在水平面上，一根長為r的金屬棒ab的a端位于圓心，b端與導軌接觸良好。從a端和圓形金屬導軌分別引出兩條導線與傾角θ＝37°、間距l(xiāng)＝0.5 m的平行金屬導軌相連。質量m＝0.1 kg、電阻R＝1 Ω的金屬棒cd垂直導軌放置在平行導軌上，并與導軌接觸良好，且棒cd與

7、兩導軌間的動摩擦因數μ＝0.5。導軌間另一支路上有一規(guī)格為“2.5 V 0.3 A”的小燈泡L和一阻值范圍為0~10 Ω的滑動變阻器R0。整個裝置置于垂直向上的勻強磁場中，磁感應強度大小B＝1 T。金屬棒ab、圓形金屬導軌、平行導軌及導線的電阻不計，從上往下看金屬棒ab做逆時針轉動，角速度大小為ω。假設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。 (1)當ω＝40 rad/s時，求金屬棒ab中產生的感應電動勢E1，并指出哪端電勢較高； (2)在小燈泡正常發(fā)光的情況下，求ω與滑動變阻器接入電路的阻值R0間的關系；(已知通過小燈泡的電流與金屬棒cd是否滑動

8、無關) (3)在金屬棒cd不發(fā)生滑動的情況下，要使小燈泡能正常發(fā)光，求ω的取值范圍。 答案與解析 1．【解析】由法拉第電磁感應定律得，電路里得感應電流，圖象的斜率代表電動勢的大小以及方向，B、C圖象的斜率始終大于零，代表電動勢方向沒有改變，所以電路里的電流方向也沒有改變，故B、C正確。 【答案】BC 2．【解析】在t1到t2時間內，若設逆時針（從左向右看）方向為正，則線圈A電流方向逆時針且大小減小，所以根據右手螺旋定則可判定穿過線圈B方向向右的磁通量大小減小，由楞次定律可知，線圈B的電流方向逆時針方向，因此A、B中電流方

9、向相同，出現相互吸引現象，故A錯誤；由上可知在t1到t2時間內，線圈B的電流方向逆時針方向，在t2到t3時間內，線圈A電流方向順時針且大小增大，所以根據右手螺旋定則可判定穿過線圈B方向向左的磁通量大小增大，由楞次定律可知，線圈B的電流方向逆時針方向，所以在t1到t3時間內B線圈電流方向一直沒有發(fā)生變化，故B正確；由題意可知，在t1時刻，線圈A中的電流最大，而磁通量的變化率是最小的，所以線圈B感應電流也是最小，因此兩線圈間作用力為零，故C錯誤；在t2時刻，線圈A中的電流最小，而磁通量的變化率是最大的，所以線圈B感應電流也是最大，但A、B間的相互作用力最小，故D錯誤。 【答案】B 3．【解析】

10、導體棒向右勻速運動切割磁感線產生感應電動勢，e＝Byv＝Bdvsinx，大環(huán)內的電流為正弦交變電流；在第一個磁場區(qū)域的前一半時間內，通過大圓環(huán)的電流為順時針增加的，由楞次定律可判斷內球內a端電勢高于b端，因電流的變化率逐漸減小故內環(huán)的電動勢逐漸減小，同理可知，在第一個磁場區(qū)域的后一半時間內，通過大圓環(huán)的電流為順時針逐漸減小；則由楞次定律可知，a環(huán)內電勢低于b端，因電流的變化率逐漸變大，故內環(huán)的電動勢變大，故D正確。 【答案】D 4．【解析】設ac左側磁感應強度是B，則右側的為2B，導軌間距為L，金屬棒通過bac區(qū)域時，由右手定則可知感應電流從M到N，為正方向，有，金屬棒剛要到ac時，；金屬

11、棒通過bdc區(qū)域時，由右手定則可知感應電流從N到M，為負方向，有，可知I隨時間均勻減小，金屬棒剛離開ac時，，故A正確，B錯誤。金屬棒通過bac區(qū)域時，安培力大小為；金屬棒通過bdc區(qū)域時，安培力大小為，根據數學知識可知C正確，D錯誤。 【答案】AC 5．【解析】根據題意，一個長方形的金屬線框以初速度v向右運動，穿出磁場過程中，要切割磁感線，從而產生感應電動勢，形成感應電流。而線框在光滑水平面上，只受到安培阻力，根據牛頓第二定律，假設線框勻減速運動，則有，但根據安培力公式，可知安培力受到速度的影響，則加速度a在減小，因此線框中感應電流的大小隨時間變化的圖象斜率會減小，故B正確。 【答案】

12、B 6．【解析】，由圖乙知，B的變化率不變，即保持不變，則感應電動勢保持不變，電路中電流I不變；根據楞次定律判斷得知ab中感應電流沿b→a，為負值，故A、B錯誤；由安培力F＝BIL可知，電路中安培力隨B的變化而變化，當B為負值時，根據楞次定律判斷可知ab中感應電流從b到a，安培力的方向垂直于磁感線斜向右下方，如圖所示，根據平衡條件可知，水平外力水平向左，為負，大小為，同理，B為正值時，水平外力水平向右，為正，大小為，故C錯誤，D正確。 【答案】D 7．【解析】感應電動勢，電流，三角形egf向右運動，根據右手定則，開始時ef切割磁感線，產生順時針電流，大小設為I0，0~過程，en切割磁感線

13、產生向下的電流，nf產生向上的電流，em產生向下電流，切割磁感線的有效長度為，隨著三角形的運動在減小，感應電流減小，當運動時，，電流為零；~L過程，繼續(xù)移動根據等邊三角形的幾何關系，nf＋em大于en，，逐漸變大，電流變大，當efg與bcd重合時，eg邊和ef切割磁感線，產生電流方向均為逆時針，大小變?yōu)?I0；L~2L過程中，gm切割磁感線產生感應電動勢，電流為順時針方向，，逐漸減小，直至全部出磁場電流為零，A正確。 【答案】A 8．【解析】(1)在達到穩(wěn)定速度前，金屬棒的加速度逐漸減小，速度逐漸增大，達到穩(wěn)定速度時，有 mgsin θ＝FA FA＝BIL E＝BLv 由以上四

14、式代入數據解得v＝2 m/s。 (2)當回路中的總磁通量不變時，金屬棒中不產生感應電流，此時金屬棒將沿導軌做勻加速運動 mgsin θ＝ma 設t時刻磁感應強度為B，總磁通量不變有：BLs＝B'L(s＋x) 當t=1 s時，代入數據解得，此時磁感應強度B'＝0.1 T。 9．【解析】(1)由法拉第電磁感應定律得： 由右手定則知，b端電勢較高。 (2)由并聯電路的特點可知，當小燈泡正常發(fā)光時，有： 代入數據后解得：。 (3)由于μ