江苏2019高考物理课时跟踪检测三十三电磁感应中的电路和图像问题.docx

课时跟踪检测（三十三） 电磁感应中的电路和图像问题对点训练：电磁感应中的电路问题1(2018南京模拟)如图所示，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三个电阻R1、R2、R3的阻值之比为123，导线的电阻不计。当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中感应电流为I；当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中感应电流为5I；当S1、S3闭合，S2断开时，闭合回路中感应电流为()A0B4IC6I D7I解析：选D因为R1R2R3123，可以设R1R，R22R，R33R；由电路图可知，当S1、S2闭合，S3断开时，电阻R1与R2组成闭合回路，设此时感应电动势是E1，由欧姆定律可得E13IR。当S2、S3闭合，S1断开时，电阻R2与R3组成闭合回路，设感应电动势为E2，由欧姆定律可得E25I5R25IR。当S1、S3闭合，S2断开时，电阻R1与R3组成闭合回路，此时感应电动势EE1E228IR，则此时的电流I7I，故选项D正确。2(2018泰州一模)半径为a、右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由确定，如图所示。则()A0时，杆产生的电动势为2BavB时，杆产生的电动势为BavC0时，杆受的安培力大小为D时，杆受的安培力大小为解析：选A0时，产生的感应电动势为E12Bav，A正确；感应电流为I1，所以安培力为F1BI12a，C错误；同理，时，E2Bav，F2，B、D均错误。3(2018宿迁模拟)随着科技进步，无线充电已悄然走入人们的生活。图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中的受电线圈示意图，已知线圈匝数n100，电阻r1 ，面积S1.5103 m2，外接电阻R3 。线圈处在平行于线圈轴线的匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示。求：(1) t0.01 s时线圈中的感应电动势E；(2)00.02 s内通过电阻R的电荷量q；(3)00.03 s内电阻R上产生的热量Q。解析： (1)由题图知，在t0.01 s时，4 T/s由法拉第电磁感应定律知EnS解得E0.6 V。(2)在00.02 s内，IqIt解得q3103 C。(3)在0.020.03 s内EnS1.2 V在一个周期内Q2R2R解得Q4.05103 J。答案：(1)E0.6 V(2)q3103 C(3) Q4.05103 J对点训练：电磁感应中的图像问题4多选(2018苏州六校联考)如图甲所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，磁感线方向与导线框所在平面垂直。规定垂直纸面向里方向为磁场的正方向，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。则()A从0到t2时间内，导线框中电流的方向先为adcba再为abcdaB从0到t2时间内，导线框中电流的方向始终为adcbaC从0到t1时间内，导线框中电流越来越小D从0到t1时间内，导线框ab边受到的安培力越来越小解析：选BD从0到t2时间内，线圈中磁通量的变化率相同，则感应电动势不变，电路中电流大小和方向不变，根据楞次定律可知电流方向为adcba，故A、C错误，B正确；从0到t1时间内，电路中电流大小恒定不变，故由FBIL可知，F与B成正比，因为B逐渐减小，所以安培力越来越小，故D正确。5.如图所示，一个“”形导轨ADC垂直于磁场固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，MN是与导轨材料和规格都相同的导体棒。在外力作用下，导体棒以恒定速度v沿导轨向右运动，导体棒与导轨始终接触良好。以导体棒在如图所示位置为计时起点，则下列物理量随时间变化的图像正确的是(图中E为回路中感应电动势；I为流过金属棒的电流；F为作用在金属棒上的安培力；P为感应电流的热功率)()解析：选D设“”型导轨的顶角为，电阻率为。感应电动势EBLvBvttan vBv2tan t，Et，故A错误。感应电流I，R，得I，式中各量恒定，则感应电流不变，故B错误。根据FBIL可知，FBIvttan ，可见Ft，图像应是过原点的直线，故C错误。由上可知，Rt，I恒定，则功率PI2Rt，故D正确。6多选(2018六盘山高级中学月考)如图1所示，变化的磁场中放置一固定的导体圆形闭合线圈，图1中所示的磁感应强度和电流的方向为设定的正方向，已知线圈中感应电流i随时间t变化的图像如图2所示，则在下面可能是磁感应强度B随时间t变化的图像是()解析：选BDA图中：00.5 s内，磁场方向垂直纸面向外，大小均匀增大，由法拉第电磁感应定律，则磁通量变化率不变，则感应电流大小不变，由楞次定律可知，感应电流方向为正，故A错误。B图中：00.5 s内，磁场方向垂直纸面向里，且均匀增大，感应电流的方向为逆时针方向，则电流为负值。0.51 s内，磁场方向垂直纸面向里，且均匀减小，感应电流的方向为顺时针方向，则电流为正值。在11.5 s内，磁场方向垂直纸面向外，且均匀增大，感应电流的方向为顺时针方向，则电流为正值。在1.52 s内，磁场方向垂直纸面向外，且均匀减小，感应电流的方向为逆时针方向，则电流为负值，故B正确。同理，C错误，D正确。7多选(2018黄陵中学月考)矩形线框abcd固定放在匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示。设t0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，图中i表示线圈中感应电流的大小(规定电流沿顺时针方向为正)，F表示线框ab边所受的安培力的大小(规定ab边中所受的安培力方向向左为正)，则下列图像中可能正确的是()解析：选AC在02 s内，磁感应强度均匀变化，线框的磁通量均匀变化，产生恒定电流。磁场方向先向里后向外，磁通量先减小后增大，由楞次定律可知，感应电流方向为顺时针方向，电流为正值。根据法拉第电磁感应定律得：ES，感应电流I，此段时间内，一定，则知感应电流也一定。同理得知，在24 s内，感应电流方向为逆时针方向，电流为负值，感应电流也一定。故C正确，B错误。在02 s内，线框ab边所受的安培力的大小为FBIL，IL一定，F与B成正比，而由左手定则判断可知，安培力方向先向左后向右，即先为正值后为负值。同理得知，在24 s内，F与B成正比，安培力方向先向左后向右，即先为正值后为负值，与02 s内情况相同。故A正确，D错误。8如图甲所示，矩形导线框ABCD固定在匀强磁场中，磁感线垂直于线框所在平面向里，规定垂直于线框所在平面向里为磁场的正方向；线框中沿着ABCDA方向为感应电流i的正方向，要在线框中产生如图乙所示的感应电流，则磁感应强度B随时间t变化的规律可能为()解析：选B在0t0时间内，磁场垂直纸面向里，且均匀增大，根据楞次定律，知感应电流的方向为ADCBA，与规定的正方向相反，感应电流为负值，故A错误。在0t0时间内，磁场垂直纸面向里，且均匀减小，根据楞次定律，知感应电流的方向为ABCDA，与规定的正方向相同，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为定值，则感应电流为定值，同理，在t02t0时间内，感应电流的方向为ADCBA，与规定的正方向相反，感应电流为负值，且为定值，故B正确。在0t0时间内，磁场垂直纸面向里，且均匀减小，根据楞次定律，知感应电流的方向为ABCDA，与规定的正方向相同，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为定值，则感应电流为定值，在t02t0时间内，磁场方向垂直纸面向外，且均匀增大，根据楞次定律，感应电流的方向仍然为ABCDA，与规定的正方向相同，故C错误。磁感应强度不变，磁通量不变，则不产生感应电流，故D错误。考点综合训练9(2018徐州高三上学期期末质检)如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d0.5 m，电阻不计，左端通过导线与阻值R2 的电阻连接，右端通过导线与阻值RL4 的小灯泡L连接。在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长l2 m，有一阻值r2 的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处(恰好不在磁场中)。CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示。在t0至t4 s 内，金属棒PQ保持静止，在t4 s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动。已知从t0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，小灯泡的亮度没有发生变化。求：(1)通过小灯泡的电流；(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小。解析：(1)在t0至t4 s内，金属棒PQ保持静止，磁场变化导致电路中产生感应电动势。电路为r与R并联，再与RL串联，电路的总电阻R总RL5 此时感应电动势Edl0.520.5 V0.5 V通过小灯泡的电流为：I0.1 A。(2)当棒在磁场区域中运动时，由导体棒切割磁感线产生电动势，电路为R与RL并联，再与r串联，此时电路的总电阻R总r 由于灯泡中电流不变，所以灯泡的电流ILI0.1 A，则流过金属棒的电流为IILIRIL 0.3 A电动势EIR总Bdv解得棒PQ在磁场区域中运动的速度大小v1 m/s。答案：(1)0.1 A(2)1 m/s10如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直，金属线圈所围的面积S200 cm2，匝数n1 000，线圈电阻r1.0 。线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R4.0 。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：(1)在t2.0 s时刻，通过电阻R的感应电流的大小；(2)在t5.0 s时刻，电阻R消耗的电功率；(3)06.0 s内整个闭合电路中产生的热量。解析：(1)根据法拉第电磁感应定律，04.0 s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流，t12.0 s时的感应电动势为：E1n1 000200104 V1 V根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流为：I1 A0.2 A。(2)在46 s时间内有：E2n1 000200104V4 V则5 s时的电流为：I2 A0.8 A在