2018届高考物理一轮复习专题7电磁感应现象中的电路和图象问题考点规范练.docx

电磁感应现象中的电路和图象问题一、单项选择题1.(2016江苏南京模拟)如图所示是两个互连的金属圆环,小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之一,磁场垂直穿过大金属环所在区域,当磁感应强度随时间均匀变化时,在大环内产生的感应电动势为E,则a、b两点间的电势差为()A.EB.EC.ED.E解析大金属环相当于电源,a、b两点间的电势差等于路端电压,而小金属环电阻占电路总电阻的,故Uab=E,B正确。答案B2.(2016广东江门模拟)如图所示,螺线管匝数n=1 500,横截面积S=20 cm2,螺线管导线电阻r=1 ,电阻R=4 ,磁感应强度B随时间变化的B-t图象如图所示(以向右为正方向),下列说法正确的是()A.电阻R的电流方向是从A到CB.感应电流的大小逐渐增大C.电阻R两端的电压为6 VD.C点的电势为4.8 V解析从题图可知磁通量在逐渐增大,根据楞次定律可得通过R的电流方向为从C到A,A错误;根据法拉第电磁感应定律,有E=n=n=1 5000.002 V=6 V,而感应电流大小为I= A=1.2 A,B错误;根据闭合电路欧姆定律,有U=IR=1.24 V=4.8 V,C错误;因为A端接地,电压为零,所以C端的电势为4.8 V,D正确。答案D3.如图所示,竖直平面内有一粗细均匀的金属环,其半径为a,总电阻为2r,磁感应强度为B0的匀强磁场垂直穿过环平面,环的最高点A处用铰链连接长度为2a、电阻为r的导体棒AB,AB由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,B点的线速度为v,则此时A、B两端的电压大小为()A.B0avB.B0avC.B0avD.B0av解析棒摆到竖直位置时整根棒处在匀强磁场中,切割磁感线的长度为2a,导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=B02a,而,得E=B02a=B0av。此时外电路的总电阻R=,根据闭合电路欧姆定律I=,得总电流I=,A、B两端的电压大小U=IR=B0av,选项A正确。答案A4.(2016河北唐山模拟)如图甲所示,矩形导线框abcd固定在变化的磁场中,产生了如图乙所示的电流(电流方向沿abcda为正)。若规定垂直纸面向里的方向为磁场正方向,则能够产生上述电流的磁场为()解析由题图乙可知,0t内,线圈中的电流的大小与方向都不变,根据法拉第电磁感应定律可知,线圈中的磁通量的变化率相同,故0t内磁感应强度与时间的关系是一条斜线。又由于0t时间内电流的方向为正,由楞次定律可知,电路中感应电流的磁场方向垂直纸面向里,所以可能是向里的磁场减小,或向外的磁场增大;同理,在t2t的时间内,可能是向里的磁场增大,或向外的磁场减小。综上所述,只有选项D正确。答案D5.(2016河南三市联考)如图所示,在平面直角坐标系xOy的第一、三象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场,二者磁感应强度相同,圆心角为90的扇形导线框OPQ以角速度绕O点在坐标平面内沿顺时针方向匀速转动。规定图示时刻t=0,导线框中感应电流逆时针方向为正。则关于该导线框在转一周的时间内感应电流i随时间t的变化图象,下列选项正确的是()导学号17420360解析线框切割磁感线产生感应电动势,由E=BL2知,感应电动势大小为一定值,则感应电流大小不变,故B、D错误;在T内,由楞次定律判断可知线框中感应电流方向沿逆时针方向,为正,故A正确,C错误。答案A6.将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中,回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场,以向里为磁场的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图象是()解析0时间内,回路中产生顺时针方向、大小不变的感应电流,根据左手定则可以判定ab边所受安培力向左,T时间内,回路中产生逆时针方向、大小不变的感应电流,根据左手定则可以判定ab边所受安培力向右,故B正确。答案B二、多项选择题7.(2016广东广州模拟)如图所示,在垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框abcd,现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场,则导体框分别从两个方向移出磁场的过程中()A.导体框中产生的感应电流方向相同B.导体框中产生的焦耳热相同C.导体框ad边两端电势差相同D.通过导体截面的电荷量相同解析由右手定则可知两种情况导体框中产生的感应电流方向相同,A项正确;热量Q=I2Rt=R,导体框产生的焦耳热与运动速度有关,B项错误;电荷量q=It=,电荷量与速度无关,即两种速度下电荷量相同,D项正确;以速度v拉出时,Uad=Blv,以速度3v拉出时,Uad=Bl3v,C项错误。答案AD8.如图所示,两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置,间距为l=1 m,cd间、de间、cf间分别接着阻值R=10 的电阻。一阻值R=10 的导体棒ab以速度v=4 m/s匀速向左运动,导体棒与导轨接触良好。导轨所在平面存在磁感应强度大小B=0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场。下列说法中正确的是()A.导体棒ab中电流的流向为由b到aB.cd两端的电压为1 VC.de两端的电压为1 VD.fe两端的电压为1 V解析由右手定则可知ab中电流方向为ab,A错误。导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势E=Blv,ab为电源,cd间电阻R为外电路负载,de和cf间电阻中无电流,de和cf间无电压,因此cd和fe两端电压相等,即U=R=1 V,B、D正确,C错误。答案BD9.(2016江西新余模拟)如图所示,在坐标系xOy中,有边长为L的正方形金属线框abcd,其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处。在y轴的右侧,在第、象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合,左边界与y轴重合,右边界与y轴平行。t=0时刻,线框以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域。取沿abcda方向的感应电流为正,则在线框穿过磁场区域的过程中,感应电流i、ab间的电势差Uab随时间t变化的图线是下列选项中的()导学号17420361解析在从d点运动到O点过程中,ab边切割磁感线,根据右手定则可以确定线框中电流方向为逆时针方向,即正方向,电动势均匀减小到0,则电流均匀减小到0;然后cd边开始切割磁感线,感应电流的方向为顺时针方向,即负方向,电动势均匀减小到0,则电流均匀减小到0,故A正确,B错误;从d点运动到O点过程中,ab边切割磁感线,ab相当于电源,电流由a到b,b点的电势高于a点,ab间的电势差Uab为负值,大小等于电流乘bc、cd、da三条边的电阻,并逐渐减小。ab边出磁场后,cd边开始切割,cd边相当于电源,电流由b到a,ab间的电势差Uab为负值,大小等于电流乘ab边的电阻,并逐渐减小,故C错误,D正确。答案AD10.(2016湖北七市(州)联考)在绝缘的水平桌面上有MN、PQ两根平行的光滑金属导轨,导轨间的距离为l。金属棒ab和cd垂直放在导轨上,两棒正中间用一根长l的绝缘细线相连。棒ab右侧有一直角三角形匀强磁场区域,磁场方向竖直向下,三角形的两条直角边长均为l,如图所示。从图示位置在棒ab上加水平拉力,使金属棒ab和cd向右匀速穿过磁场区,则金属棒ab中感应电流i和绝缘细线上的张力大小F随时间t变化的图象可能正确的是(规定金属棒ab中电流方向由a到b为正)()解析ab向右运动,切割磁感线,由右手定则可知,产生的感应电流方向从b到a(电流为负)。根据法拉第电磁感应定律,导体棒切割磁感线的有效长度逐渐增大,所以感应电流I随时间变化图象,A可能正确;B一定错误;在ab切割磁感线运动过程中,由于cd没有进入磁场中,不受安培力作用,在0t0时间内,绝缘细线中张力F等于零,在cd进入磁场区域切割磁感线运动时,受到安培力作用,绝缘细线中张力F=BIl=,绝缘细线中张力F随时间变化图象C图可能正确,D图一定错误。答案AC11.如图所示,边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域,其磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt(常量k0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0,滑片P位于滑动变阻器中央,定值电阻R1=R0、R2=。闭合开关S,电压表的示数为U,不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势,则()A.R2两端的电压为B.电容器的a极板带正电C.滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D.正方形导线框中的感应电动势为kL2解析由法拉第电磁感应定律E=n=nS有E=kr2,D错误;因k0,由楞次定律知线框内感应电流沿逆时针方向,故电容器b极板带正电,B错误;由题图知外电路结构为R2与R的右半部并联,再与R的左半部、R1相串联,故R2两端电压U2=U=,A正确,设R2消耗的功率为P=IU2,则R消耗的功率P=2I2U2+IU2=5P,故C正确。答案AC三、非选择题12.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R1=6 ,ab杆的电阻为2 ,可在导轨上无摩擦地滑动,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v=3 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?导学号17420362解析(1)由题意知,ab杆相当于电源,由于内外功率相等,则内外电阻相等,=2,解得R2=3 。(2)电动势E=BLv=113 V=3 V,总电流I= A=0.75 A,路端电压U=IR外=0.752 V=1.5 V,R1消耗的电功率P1= W=0.375 W,R2消耗的电功率P2= W=0.75 W。(3)ab杆受的安培力F安=ILB=0.7511 N=0.75 N。因为ab杆匀速运动,所以ab杆受的外力大小F=F安=0.75 N。答案(1)3 (2)0.375 W0.75 W(3)0.75 N13.(2016福建福州模拟)在周期性变化的匀强磁场中有一圆形闭合线圈,线圈平面与磁场垂直,如图甲所示,规定图中磁场方向为正。已知线圈的半径为r、匝数为N,总电阻为R,磁感应强度的最大值为B0,变化周期为T,磁感应强度按图乙所示规律变化。求:(1)在0内线圈产生的感应电流I1的大小。(2)规定甲图中感应电流的方向为正方向,在图丙中画出一个周期内的i-t图象,已知I0=。(3)在一个周期T内线圈产生的电热Q。导学号