高考物理总复习 第10单元 电磁感应 专题训练（10）电磁感应中的电路和图像问题.doc

专题训练(十)专题10电磁感应中的电路和图像问题时间/40分钟基础巩固1.如图z10-1所示,竖直平面内有一金属环,其半径为a,总电阻为2r(金属环粗细均匀),磁感应强度大小为b0的匀强磁场垂直于环面,在环的最高点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两端的电压为()图z10-1a.b0avc.b0av d.b0av2.(多选)2017湖南株洲联考 如图z10-2甲所示,一个刚性圆形导线圈与电阻r构成闭合回路,线圈平面与所在处的匀强磁场方向垂直,磁场的磁感应强度b随时间t的变化规律如图乙所示.关于线圈中产生的感应电动势e、电阻r消耗的功率p随时间t变化的图像,图z10-3中可能正确的是()图z10-2图z10-33.2018河北正定中学月考 在如图z10-4甲所示的虚线框内有匀强磁场,设图示磁场方向为正,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.边长为l、电阻为r的正方形均匀导线框abcd有一半处于磁场中,磁场方向垂直于线框平面,此时线框的发热功率为p,则()图z10-4a.线框中的感应电流方向会发生改变b.cd边所受的安培力大小不变,方向改变c.线框中的感应电动势为d.线框中的电流大小为4.(多选)如图z10-5甲所示,一个半径为r1、匝数为n、电阻为r的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻r1连接成闭合回路,导线的电阻不计.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度b随时间t变化的图像如图乙所示,图线在横、纵坐标轴的截距分别为t0和b0.0t1时间内,下列分析正确的是()图z10-5a.r1中电流的方向由a到bb.电流的大小为c.线圈两端的电压为d.通过电阻r1的电荷量为技能提升5.一个匀强磁场的边界是mn,mn左侧无磁场,右侧是范围足够大的匀强磁场区域,如图z10-6甲所示.现有一个金属线框沿ab(abmn)方向以恒定速度从mn左侧垂直进入匀强磁场区域,线框中的电流随时间变化的i-t图像如图乙所示,则线框可能是图z10-7中的()图z10-6图z10-76.光滑的平行金属导轨所在平面与水平面的夹角为,导轨上端接一阻值为r的电阻,导轨所在空间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,有一质量为m、电阻为r的金属棒ab垂直放在导轨上且与导轨保持良好接触,其余部分电阻不计.要使金属棒始终处于静止状态,则磁场随时间变化的图像可能是图z10-8中的()图z10-87.(多选)如图z10-9所示,导体棒沿两平行金属导轨从图中位置以速度v向右匀速通过以正方形abcd为边界的磁场区域,磁场方向均垂直于导轨平面,ac垂直于导轨且平行于导体棒,ac右侧的磁感应强度是左侧的2倍且方向与左侧相反,导轨和导体棒的电阻均不计.关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图像(规定电流由m经r到n为正方向,安培力向左为正方向),可能正确的是图z10-10中的()图z10-9图z10-108.2017深圳一模 一根阻值为12 的金属导线绕成如图z10-11甲所示形状的闭合回路,大正方形边长为0.4 m,小正方形边长为0.2 m,共10匝,放在粗糙的水平桌面上,两正方形对角线间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,整个过程中线框始终未动.求:(1)线框中产生的感应电动势;(2)线框的电功率;(3)线框在第1 s末受到的摩擦力大小.图z10-11挑战自我9.2017唐山模拟 在同一水平面上的光滑平行金属导轨p、q相距l=1 m,导轨左端接有如图z10-12所示的电路.其中水平放置的平行板电容器两极板m、n相距d=10 mm,定值电阻r1=r2=12 ,r3=2 ,金属棒ab的电阻r=2 ,其他电阻不计.磁感应强度b=0.5 t的匀强磁场竖直穿过导轨平面,当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时,悬浮于电容器两极板之间的质量m=110-14 kg、电荷量q=-110-14 c的微粒恰好静止不动.g取10 m/s2.在整个运动过程中金属棒与导轨始终保持垂直并接触良好,且速度恒定.试求:(1)匀强磁场的方向;(2)ab棒两端的电压;(3)金属棒ab运动的速度大小.图z10-12专题训练(十)1.a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=b02av,其中v=,则e=b0av,外电路的总电阻r=,根据闭合电路欧姆定律得i=,则总电流i=,故a、b两端的电压u=ir=b0av,选项a正确.2.bd解析 根据图像知00.5t内磁场增强,0.5tt内磁场减弱,由楞次定律知,线圈中的感应电流先沿逆时针方向,后沿顺时针方向,故a错误;根据法拉第电磁感应定律得e=s,因为00.5t内和0.5tt内磁感应强度的变化率为定值且绝对值相等,所以感应电动势大小不变,故b正确;根据i=,可知整个过程中电流大小不变,由p=i2r知电阻r消耗的功率不变,故c错误,d正确.3.d解析 根据图像,分析磁场变化的一个周期,在0时间内,向外的磁场在减弱,故感应电流的磁场方向向外,在t时间内,向里的磁场在增强,故感应电流的磁场方向也向外,此后磁场变化重复此周期,说明线框中的感应电流方向不会发生改变,选项a错误;cd边的电流方向由d到c不变,大小也不变,而磁场方向改变,磁感应强度的大小也改变,故cd边受到的安培力方向改变,大小也改变,选项b错误;根据法拉第电磁感应定律可得,线框中的感应电动势e=,选项c错误;线圈中产生的感应电流大小不变,即p=i2r,所以线框中的电流大小为,选项d正确.4.bd解析 由图像分析可知,0t1时间内,由法拉第电磁感应定律得e=ns,其中s=,由闭合电路欧姆定律得i1=,联立得通过电阻r1的电流大小i1=,由楞次定律可判断出通过电阻r1的电流方向为从b到a,选项a错误,选项b正确;线圈两端的电压大小u=i12r=,选项c错误;通过电阻r1的电荷量q=i1t1=,选项d正确.5.d解析 线框切割磁感线产生的感应电动势e=blv,设线框总电阻是r,则感应电流i=,由图乙所示图像可知,感应电流先均匀变大,后均匀变小,由于b、v、r是定值,故有效切割长度l应先变大后变小,且l随时间均匀变化.闭合圆环匀速进入磁场时,有效长度l先变大后变小,但l随时间不是均匀变化,不符合题意,故a错误;正方形线框进入磁场时,有效长度l不变,感应电流不变,不符合题意,故b错误;梯形线框匀速进入磁场时,有效长度l先均匀增加,后不变,再均匀减小,不符合题意,故c错误;三角形线框匀速进入磁场时,有效长度l先增加后减小,且随时间均匀变化,符合题意,故d正确.6.d解析 根据题意,画出的示意图如图所示.棒ab始终处于静止状态,则其受到的安培力沿斜面向上,根据楞次定律可知穿过闭合回路的磁通量是增加的,选项c错误;棒ab始终处于静止状态,根据平衡条件有mgsin =bil,则当b变大时,电流i应减小,又i=,故应减小,选项a、b错误,选项d正确.7.ac解析 导体棒在左半区域磁场中时,根据右手定则,通过棒的电流方向向上,电流由m经r到n,为正值,且逐渐变大,导体棒在右半区域磁场中时,根据右手定则,通过棒的电流方向向下,电流由n经r到m,为负值,逐渐减小,且经过分界线ac时感应电流的大小突然加倍,a正确,b错误;设导体棒切割磁感线的有效长度为l,第一段时间内安培力大小f=bil=b,因lt,故ft2,f-t图像为抛物线,同理可知第二段时间内f-t图像也为抛物线,由楞次定律可知安培力方向一直向左,c正确,d错误.8.(1)1.2 v(2)0.12 w(3)1.70 n解析 (1)根据法拉第电磁感应定律有e=n v=1.2 v(2)线框的电功率p=0.12 w(3)第1 s末在磁场中的两条边受到的力都垂直于对应的边,大小相等,互成90角,每条边受到的力f0=bil=20.1(0.4+0.2) n=0.12 n则f=nf0=1.70 n由平衡条件得,摩擦力f=f=1.70 n9.(1)竖直向下(2)0.4 v(3)1 m/s解析 (1)带负电的微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态,因为重力竖直向下,所以电场力竖直向上,故m板带正电.ab棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势,等效于电源,感应电流方向由b流向a,由右手定则可判断,磁场方向竖直向下.(2)微粒受到重力和