（江苏专版）2020版高考物理课时跟踪检测（三十二）电磁感应中的电路和图像问题（含解析）.docx

课时跟踪检测（三十二） 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多选在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n1 500匝，横截面积S20 cm2，螺线管导线电阻r1.0 ，R14.0 ，R25.0 ，C30 F。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。下列说法中正确的是()A螺线管中产生的感应电动势为1 VB闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5102 WC电路中的电流稳定后电容器下极板带正电DS断开后，流经R2的电荷量为1.8105 C解析：选CD根据法拉第电磁感应定律可得螺线管中产生的感应电动势为EnnS1 50020104 V1.2 V，A错误；根据闭合电路欧姆定律得电路中的电流I A0.12 A，R1消耗的功率PI2R10.1224 W5.76102 W，B错误；根据楞次定律，螺线管感应电动势为逆时针方向(俯视)，即等效电源为上负下正，所以电路中电流稳定后电容器下极板带正电，C正确；S断开后，流经R2的电荷量即为S闭合时C板上所带电荷量Q，电容器两端的电压等于R2两端电压，故UIR20.6 V，流经R2的电荷量QCU1.8105C，D正确。2多选如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨间距d0.5 m，导轨右端连接一阻值为4 的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，CF长为2 m。在t0时刻，金属棒ab从图示位置由静止在恒力F作用下向右运动，t4 s时进入磁场，并恰好以v1 m/s的速度在磁场中匀速运动到EF位置。已知ab金属棒电阻为1 ，下列分析正确的是()A04 s内小灯泡的功率为0.04 WB恒力F的大小为0.2 NC金属棒的质量为0.8 kgD金属棒进入磁场后小灯泡的功率为0.06 W解析：选ABC金属棒未进入磁场时，电路总电阻为：R总RLRab5 ，回路中感应电动势为：E120.5 V0.5 V，灯泡中的电流强度为：I A0.1 A，小灯泡的功率为PLI2RL0.04 W，选项A正确；因金属棒在磁场中匀速运动，则FBId，又I0.2 A，代入数据解得：F0.2 N，选项B正确；金属棒未进入磁场时的加速度a m/s20.25 m/s2，金属棒的质量m kg0.8 kg，选项C正确；金属棒进入磁场后小灯泡的功率PLI2RL0.224 W0.16 W，选项D错误。3.如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R16 。金属杆ab的电阻为2 ，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T。现ab杆以恒定速度v3 m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求：(1)R2的阻值；(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？(3)拉ab杆的水平向右的外力F为多大？解析：(1)ab切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，R1与R2并联组成外电路，由题意可知内、外电路的功率相等，则内、外电路的电阻相等，有r，代入数据解得R23 。(2)感应电动势EBLv113 V3 V，总电流I A0.75 A，路端电压：UIR外0.752 V1.5 V，R1消耗的功率为P1 W0.375 W，R2消耗的功率为P2 W0.75 W。(3)拉ab杆的水平向右的外力：FBIL10.751 N0.75 N。答案：(1)3 (2)0.375 W0.75 W(3)0.75 N对点训练：电磁感应中的图像问题4多选如图甲所示，一固定的矩形导体线圈abdc竖直放置，线圈的两端M、N接一理想电压表，线圈内有一垂直线圈平面向外的均匀分布的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示规律变化，下列说法正确的是()A测电压时电压表“”接线柱接N端BM端的电势高于N端的电势C在00.4 s时间内磁通量的变化量为0.3 WbD电压表读数为0.25 V解析：选AD由楞次定律可得感应电流的方向为顺时针，线圈等效为电源，而电源中电流由低电势流向高电势，则M端比N端的电势低，所以电压表“”接线柱接N端，故A正确，B错误；由题图可知，在00.4 s时间内磁通量的变化量为0.1 Wb，故C错误；整个线圈磁通量的变化率为 Wb/s0.25 Wb/s，感应电动势En10.25 V0.25 V，电压表所测即为电动势0.25 V，故D正确。5多选有一变化的匀强磁场垂直于如图甲所示的线圈平面，若规定磁场垂直线圈平面向里为磁感应强度B的正方向，电流从a经R流向b为电流的正方向。现已知R中的感应电流I随时间t变化的图像如图乙所示，那么垂直穿过线圈平面的磁场可能是图中的()解析：选AB对于A图，在01 s内，磁场垂直线圈平面向里，磁通量均匀减小，根据楞次定律可知线圈中产生顺时针方向的电流，R中电流从a经R流向b，为正方向，感应电流大小为I；在12 s内，磁场垂直线圈平面向里，磁通量均匀增大，由楞次定律可知线圈中产生逆时针方向的电流，R中电流从b经R流向a，为负方向，感应电流大小为I，故A正确。同理分析B、C、D三图，可知B正确，C、D错误。6如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQMN所围的面积为S，P、Q之间有阻值为R的电阻，不计导轨和导体棒的电阻。导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在02t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态。下列说法正确的是()A在0t0和t02t0时间内，导体棒受到的导轨的摩擦力方向相同B在0t0时间内，通过导体棒的电流方向为从N到MC在t02t0时间内，通过电阻R的电流大小为D在0t0时间内，通过电阻R的电荷量为解析：选B由题图乙可知，0t0时间内磁感应强度减小，穿过回路的磁通量减小，由楞次定律可知，为阻碍磁通量的减少，导体棒具有向右的运动趋势，导体棒受到向左的摩擦力，在t02t0时间内，穿过回路的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，导体棒有向左的运动趋势，导体棒受到向右的摩擦力，在两时间段内摩擦力方向相反，故A错误；由题图乙可知，在0t0时间内磁感应强度减小，穿过闭合回路的磁通量减少，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，通过导体棒的电流方向为从N到M，故B正确；由题图乙所示图像，应用法拉第电磁感应定律可得，在t02t0时间内感应电动势：E，感应电流为：I，故C错误；由题图乙所示图像，应用法拉第电磁感应定律可得，在0t0时间内感应电动势：E1，感应电流为：I1，电荷量：qI1t1，故D错误。7.(2018扬州期末)如图所示，空间存在垂直纸面向里的有界匀强磁场，磁场区域宽度为2L，以磁场左边界上的O点为坐标原点建立x轴。一边长为L的正方形金属线框abcd，在外力作用下以速度v匀速穿过匀强磁场。从线框cd边刚进磁场开始计时，线框中产生的感应电流i、线框ab边两端的电压Uab、线框所受安培力F、穿过线圈的磁通量随位移x的变化图像正确的是()解析：选D线框向右移动0L进入磁场时产生的电动势EBLv，电流I，方向为逆时针，UabEBLv；安培力FBIL，方向向左；磁通量BLx逐渐变大；线框向右移动L2L完全进入磁场时产生的电动势EBLv，电流为零；UabEBLv ；安培力为零；磁通量BL2不变；当线框向右移动2L3L出离磁场时产生的电动势EBLv，电流I，方向为顺时针；UabEBLv；安培力FBIL，方向向左；磁通量BL(x2L)逐渐变小；综上所述只有图像D正确。8.(2018全国卷)如图，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是()解析：选D设线路中只有一边切割磁感线时产生的感应电流为i。线框位移等效电路的连接电流0I2i(顺时针)lI0lI2i(逆时针)2lI0综合分析知，只有选项D符合要求。考点综合训练9(2019泰州中学模拟)如图甲所示，有理想边界的两个匀强磁场，磁感应强度均为B0.5 T，两边界间距s0.1 m。一边长L0.2 m的正方形线框abcd由粗细均匀的电阻丝围成，总电阻R0.4 。现使线框以v2 m/s的速度从位置匀速运动到位置。(1)求cd边未进入右方磁场时线框所受安培力的大小。(2)求整个过程中线框所产生的焦耳热。(3)在坐标图乙中画出整个过程中线框a、b两点的电势差Uab随时间t变化的图线。解析：(1)线框cd边未进入右方磁场时，ab边切割磁感线产生感应电动势EBLv0.50.22 V0.2 V；由闭合电路欧姆定律得感应电流大小为I A0.5 A，ab边受到的安培力大小为F安BIL0.50.50.2 N0.05 N。(2)设克服安培力做的功为W安，由功能关系得，整个过程中线框所产生的焦耳热Q2W安2F安s20.050.1 J0.01 J。(3)线框cd边未进入磁场时，ab两端电压UE0.15 V，由楞次定律判断出感应电流方向沿顺时针方向，则a的电势高于b的电势，Uab为正；cd边进入右边磁场后，线框中虽然感应电流为零，但ab两端仍有电势差，由右手定则判断可知，a的电势高于b的电势，Uab为正，所以UabE0.20 V；ab边穿出左边磁场后，只有cd边切割磁感线，由右手定则知，a点的电势高于b的电势，UabE0.05 V。整个过程中线框a、b两点的电势差Uab随时间t变化的图线如图所示。答案：(1)0.05 N(2)0.01 J(3)见解析图10(2018江阴四校期中)如图所示，光滑的金属导轨放在磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中。平行导轨的宽度d0.2 m，定值电阻R0.5 。框架上放置一质量为0.1 kg、电阻为0.5 的金属杆，框架电阻不计。若杆以恒定加速度a2 m/s2 由静止开始做匀变速运动，则：(1)第5 s末，回路中的电流多大？杆哪端电势高？(2)第5 s末时外力F的功率。(3)画出理想电压表示数U随时间t变化关系图线。解析：(1)由右手定则可知，杆上端电势高第5秒末杆的速度 v1at110 m/s杆上产生的电动势 E1Bdv10.50.210 V1 V回路中电流I11 A。(2)第5秒末杆所受安培力F安BI1d0.510.2 N0.1 N由牛顿第二定律可知：FF安ma解得F0.3 N则第5秒末外力的功率PFv13 W。(3)t时刻：vat2t (m/s)EBdv0.2t (V)I0.2t (A)则：UIR0.1t (V)图像如图所示。答案：(1)1 A杆上端电势高(2)3 W(3)见解析图11(2018南通二模)如图甲所示，水平面上矩形虚线区域内有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(图中B0、t0已知)。边长为L、电阻为R的单匝正方形导线框abcd放置在水平面上，一半在磁场区内。由于水平面粗糙，线框始终保持静止。(1)求02t0时间内通过线框导线横截面的电荷量q；(2)求03t0时间内线框产生的焦耳热Q；(3)通过计算，在图丙中作出06t0时间内线框受到的摩擦力f随时间t的变化图线(取水平向右为正方向)。解析：(1)设02t0时间内线框产生的电动势为E1，由法拉第电磁感应定律有：E1产生的感应电流为：I1通过的电荷量为：qI12t0