高考物理一轮复习 第十章 电磁感应 第三讲 电磁感应中的电路和图象问题课时作业.doc

第三讲 电磁感应中的电路和图象问题a组基础题一、单项选择题1.(2017陕西渭南教学质量检测)如图所示，纸面内有一矩形导体线框abcd，置于垂直纸面向里、边界为mn的匀强磁场外，线框的ab边平行磁场边界mn，线框以垂直于mn的速度匀速地完全进入磁场，线框上产生的热量为q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1，现将线框进入磁场的速度变为原来的两倍，线框上产生的热量为q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则有()aq2q1q2q1bq22q1q22q1cq22q1q2q1 dq24q1q22q1解析：设ab长为l，ad长为l，则电动势eblv，感应电流i，产生的热量qi2rtr，与速度成正比，所以q22q1；通过导体横截面的电荷量qt，三式联立解得q，与速度无关，所以q1q2，选项c正确答案：c2.(2016高考浙江卷)如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()a两线圈内产生顺时针方向的感应电流ba、b线圈中感应电动势之比为91ca、b线圈中感应电流之比为34da、b线圈中电功率之比为31解析：由楞次定律可知线圈a、b中均产生逆时针方向的感应电流，a错误；由法拉第电磁感应定律enns可知，故b正确；由i，可得，故c错误；27，故d错误答案：b3(2017安徽合肥一中等六校联考)如图甲所示，一闭合圆形线圈水平放置，穿过它的竖直方向的匀强磁场磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，规定b的方向以向上为正方向，感应电流以俯视顺时针的方向为正方向，在04t时间内感应电流随时间变化的图象正确的是()解析：根据法拉第电磁感应定律有enns，因此在线圈面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与b-t图象中的斜率成正比，由图象可知：0t，图线斜率为k保持不变，则感应电流大小为i保持不变，方向为顺时针(正向)；t2t，图线斜率为2k，则感应电流大小为2i，方向为逆时针(负向)；2t3t，图线斜率为零，感应电流为零；3t4t，图线斜率为k，感应电流大小为i，方向为顺时针(正向)综合分析可知只有图d正确答案：d4(2017山东日照模拟)如图甲所示，线圈abcd固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈ab边所受安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是下图所示的哪一个()解析：线圈中产生的感应电动势es，感应电流i，ab边受的安培力向右，则cd边受的安培力向左，线框有收缩的趋势，说明通过线圈的磁通量在增大，磁感应强度增大；安培力fbil大小不变，b增大，则i应该减小，而感应电流与成正比，应减小，a、b、c错误，d正确答案：d二、多项选择题5.(2016河南新乡等三市第一次调研)如图所示，光滑导轨倾斜放置，下端连一灯泡，匀强磁场垂直于导轨平面，当金属棒ab(电阻不计)沿导轨下滑达到稳定状态时，灯泡的电功率为p，导轨和导线电阻不计要使灯泡在金属棒稳定运动状态下的电功率为2p，则下面选项中符合条件的是()a将导轨间距变为原来的b换一电阻值减半的灯泡c换一质量为原来倍的金属棒d将磁场磁感应强度b变为原来的倍解析：金属棒处于稳定状态时，mgsin f安bil，此时的电流i，灯泡的功率pi2r()2r，由此式可知，a、c正确，b、d错误答案：ac6(2017河北三市七校联考)如图甲所示，圆形的刚性金属线圈与一平行板电容器连接，线圈内存在垂直于线圈平面的匀强磁场，磁感应强度b随时间t变化的关系如图乙所示(以图示方向为正方向)t0时刻，平行板电容器间一带正电的粒子(重力不计)由静止释放，假设粒子运动过程中未碰到极板，不计线圈内部磁场变化时对外部空间的影响，下列粒子在板间运动的速度图象和位移图象(以向上为正方向)中，正确的是()解析：由题图乙可知：0，电容器下极板带正电，电压不变；，电容器上极板带正电，电压不变；tt，电容器下极板带正电，电压不变带电粒子0向上做匀加速运动，向上做匀减速运动，向下做匀加速运动，tt向下做匀减速运动，a错误，b正确xat2，前半个周期，一直向上运动，位移向上，时离起始点最远，后半个周期向下运动，位移仍然向上，tt时，回到起始点，位移为零，c正确，d错误答案：bc7.如图所示，两根电阻不计的平行光滑金属导轨在同一水平面内放置，左端与定值电阻r相连，导轨x0一侧存在着沿x轴方向均匀增大的磁场，磁感应强度与x的关系是b0.50.5x(t)，在外力f作用下一阻值为r的金属棒从a1运动到a3，此过程中电路中的电功率保持不变a1的坐标为x11 m，a2的坐标为x22 m，a3的坐标为x33 m，下列说法正确的是()a回路中的电动势既有感生电动势又有动生电动势b在a1与a3处的速度之比为21ca1到a2与a2到a3的过程中通过导体横截面的电荷量之比为34da1到a2与a2到a3的过程中产生的焦耳热之比为57解析：因为磁场不随时间变化，故此过程中，只有动生电动势，没有感生电动势，故a错误；a1处的磁感应强度b11 t，a3处的磁感应强度b32 t，因为电功率不变，故电流不变，又因为eblv，i，则，故b正确；由q及b-x图象可得，两个过程中的面积之比，就是电荷量之比，故，故c错误；由f安-x图象可得，两个过程中的面积之比就是焦耳热之比，故，故d正确答案：bd8.(2016高考四川卷)如图所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为b、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻r.质量为m、电阻为r的金属棒mn置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力f的作用由静止开始运动，外力f与金属棒速度v的关系是ff0kv(f0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为fa，电阻r两端的电压为ur，感应电流的功率为p，它们随时间t变化图象可能正确的有()解析：金属棒切割磁感线产生的感应电动势eblv，感应电流i，金属棒所受到的安培力大小fa，金属棒受到拉力和安培力两个力的作用由静止开始运动，故加速度满足maff0(k)v，若k0，金属棒一直做匀加速运动；若k0，金属棒的加速度随着速度的增大而逐渐增大；若k0，金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，最终做匀速运动；结合感应电流i、fa和urir得i-t、fa-t、ur-t图象的斜率和加速度的变化规律相似，可能斜率越来越大，可能斜率不变，也可能斜率逐渐减小到零，a错误，b、c正确；由感应电流的功率等于安培力的功率得pfav，p-t图象的斜率不可能为直线，d错误答案：bcb组能力题非选择题9(2017江西赣州模拟)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l0.5 m，电阻不计，右端通过导线与小灯泡连接在cdfe矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，ce长x2 m，有一阻值为r0.5 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随时间变化的规律如图乙所示在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，且此状态下小灯泡阻值r2 ，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此时感应电动势elx0.50.52 v0.5 v，通过小灯泡的电流i0.2 a.(2)当棒在磁场区域中运动时，金属棒切割磁感线产生电动势，由于灯泡中电流不变，所以电动势ei(rr)blv，解得棒pq在磁场区域中运动的速度大小v0.5 m/s.答案：(1)0.2 a(2)0.5 m/s10某兴趣小组用电流传感器测量某磁场的磁感应强度实验装置如图甲，不计电阻的足够长光滑金属导轨竖直放置在匀强磁场中，导轨间距为d，其平面与磁场方向垂直电流传感器与阻值为r的电阻串联接在导轨上端质量为m、有效阻值为r的导体棒ab由静止释放沿导轨下滑，该过程中电流传感器测得电流随时间变化规律如图乙所示，电流最大值为im.棒下滑过程中与导轨保持垂直且良好接触，不计电流传感器内阻及空气阻力，重力加速度为g.(1)求该磁场磁感应强度的大小(2)求在t1时刻棒ab的速度大小(3)在0t1时间内棒ab下降了h，求此过程电阻r产生的电热解析：(1)电流为im时棒做匀速运动，对棒：f安bimd，f安mg，解得b.(2)t1时刻，对回路有：ebdv，im，解得v.(3)电路中产生的总电热：qmghmv2，电阻r上产生的电热：qrq，解得qr.答案：(1)(2)(3)11.(2017唐山模拟)在同一水平面上的光滑平行导轨p、q相距l1 m，导轨左端接有如图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d10 mm，定值电阻r1r212 ，r32 ，金属棒ab的电阻r2 ，其他电阻不计磁感应强度b0.5 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为m11014 kg、电荷量为q11014 c的微粒恰好静止不动取g10 m/s2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好，且速度保持恒定试求：(1)匀强磁场的方向；(2)ab两端的路端电压；(3)金属棒ab运动的速度大小解析：(1)负电荷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，ab棒等效于电源，感应电流方向由ba，其a端为电源