高考物理一轮复习 第十章 电磁感应 第3讲 电磁感应规律的综合应用(一)——电路和图象练习.doc

第3讲电磁感应规律的综合应用(一)电路和图象板块三限时规范特训时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共8小题，每小题8分，共64分。其中16为单选，78为多选)1如图所示，平行导轨间有一矩形匀强磁场区域，细金属棒pq沿导轨从mn处匀速运动到mn的过程中，其感应电动势e随时间t变化的图象，可能正确的是()答案a解析由法拉第电磁感应定律可知eblv，其中l为有效长度，也就是磁场的宽度，所以a选项正确。2如图所示，mn、pq是间距为l的平行金属导轨，置于磁感应强度为b、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，m、p间接有一阻值为r的电阻。一根与导轨接触良好、有效阻值为的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力f的作用下以速度v向右匀速运动，则(不计导轨电阻)()a通过电阻r的电流方向为prmba、b两点间的电压为blvca端电势比b端电势高d外力f做的功等于电阻r上产生的焦耳热答案c解析由右手定则可知过r的电流方向为mrp，a选项错误。ab棒为电源，电源内部电流从低电势流向高电势，所以a端电势高于b端电势，c选项正确。由法拉第电磁感应定律可知，eblv，由闭合电路欧姆定律得uabrblv，b选项错误。由于ab杆做匀速直线运动，外力f做的功等于克服安培力做的功，等于整个电路产生的焦耳热，并非电阻r上产生的焦耳热，d选项错误。3如图所示，mn、pq为两平行金属导轨，m、p间连接一阻值为r的电阻，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度为b，磁场方向与导轨所在平面垂直，图中磁场方向垂直纸面向里，有一金属圆环沿两导轨滑动、速度为v，与导轨接触良好，圆环的直径d与两导轨间的距离相等，设金属环与导轨的电阻均可忽略，当金属环向右做匀速运动时()a有感应电流通过电阻r，大小为b没有感应电流通过电阻rc没有感应电流流过金属圆环，因为穿过圆环的磁通量不变d有感应电流流过金属圆环，且左、右两部分流过的电流相同答案d解析画等效电路如图所示，由法拉第电磁感应定律可知，e0bdv，电池组的电动势ebdv，所以过电阻r的电流i，a、b错误。由等效电路可知，有感应电流流过金属环，并且左、右两部分并联，内阻相同，所以左、右两部分流过的电流相同，c错误，d正确。42018青岛质检如图甲所示，光滑导轨水平放置在斜向下且与水平方向夹角为60的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度b随时间t的变化规律如图乙所示(规定图甲中b的方向为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置与导轨接触良好，除电阻r的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状态。规定ab的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0t1时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力f随时间t变化的图象是()答案d解析由楞次定律可判定回路中的电流始终为ba方向，由法拉第电磁感应定律可判定回路电流大小恒定，a、b错误；由f安bil可得f安随b的变化而变化，在0t0时间内，f安方向向右，故外力f与f安等值反向，方向向左，为负值且逐渐减小；在t0t1时间内，f安方向向左，故外力f方向向右为正值且逐渐增大。综上所述，d项正确。52018湖北八校模拟如图甲所示，正三角形导线框abc固定在磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度b随时间变化的关系如图乙所示。t0时刻磁场方向垂直纸面向里，在04 s时间内，线框ab边所受安培力f随时间t变化的关系图象(规定水平向左为力的正方向)可能是图中的()答案a解析在02 s内和34 s内磁感应强度都在均匀变化，线框中磁通量均匀变化，根据法拉第电磁感应定律e可知线框中产生的感应电动势恒定，感应电流i恒定，ab边受到的磁场力fbil，由于b在均匀变化，则f是均匀变化的，c、d错误；在33.5 s内磁场方向向外且逐渐减小，根据楞次定律可知，感应电流方向为逆时针方向，由左手定则知ab边受到的安培力方向向左，为正值，b错误，a正确。6如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置，导轨上端接电阻r，宽度相同的水平条形区域和内有方向垂直导轨平面向里的匀强磁场b，和之间无磁场。一导体棒两端套在导轨上，并与两导轨始终保持良好接触，导体棒从距区域上边界h处由静止释放，在穿过两段磁场区域的过程中，流过电阻r上的电流及其变化情况相同。下面四个图象能定性描述导体棒速度大小与时间关系的是()答案c解析在穿过两磁场区域的过程中，流过电阻r上的电流及其变化情况相同，由电流i可得，导体棒在两磁场区域的运动情况必须完全相同；若进入区域时导体棒做匀速或加速运动，再经过无磁场的区域做加速度为g的匀加速运动，导体棒刚进入区域的速度v2将大于刚进入区域的速度v1，不符合题目条件；若进入区域时导体棒做减速运动，再经过无磁场的区域做加速度为g的匀加速运动，导体棒刚进入区域的速度v2可等于刚进入区域的速度v1，且在磁场中的加速度a随速度减小而减小，选项c正确。72017云南统一检测如图所示，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bkt(常量k0)。回路中滑动变阻器r的最大阻值为r0，滑动片p位于滑动变阻器中央，定值电阻r1r0、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()ar2两端的电压为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答案ac解析由法拉第电磁感应定律enns有ekr2，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u2u，a正确；设r2消耗的功率为piu2，则r消耗的功率pp左p右2i2u2iu25p，故c正确。8如图甲所示，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为b，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为l。边长为l的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上。使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域，若以逆时针方向为电流的正方向，能反映线框中感应电流变化规律的是图乙中的()答案ac解析由法拉第电磁感应定律可知eblv，由于线圈匀加速，vat，i，由右手定则知刚进入左边磁场时，电流方向为逆时针。在跨跃两磁场过程中，两边同时切割，方向为顺时针方向，大小i，斜率为单边切割的斜率的2倍，在离开右边磁场的过程中，斜率又恢复到原来的斜率，a选项正确，b选项错误。由于匀加速直线xat2，代入上式得i，同理c选项正确，d选项错误。二、非选择题(本题共2小题，共36分)92017广州一模(18分)如图所示，匀强磁场垂直于铜环所在的平面，导体棒a的一端固定在铜环的圆心o处，另一端紧贴圆环，可绕o匀速转动。通过电刷把铜环、环心与两块竖直平行金属板p、q连接成如图所示的电路，r1、r2是定值电阻。带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间的m点，被拉起到水平位置；合上开关s，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过m点正下方的n点到另一侧。已知磁感应强度为b，a的角速度为，长度为l，电阻为r，r1r22r，铜环的电阻不计，p、q两板的间距为d，小球的质量为m、带电荷量为q，重力加速度为g。求：(1)a匀速转动的方向；(2)p、q间电场强度e的大小；(3)小球通过n点时对细线拉力f的大小。答案(1)顺时针转动(2)(3)3mg解析(1)依题意可知，p板带正电，q板带负电。由右手定则可知，导体棒a沿顺时针方向转动。(2)导体棒a转动切割磁感线，由法拉第电磁感应定律得电动势的大小ebl2由闭合电路的欧姆定律有i由欧姆定律可知，pq间的电压upqir2pq间匀强电场的电场强度e由以上各式联立解得e。(3)设细绳的长度为l，小球到达n点时速度为v，由动能定理可得mgleqlmv2又fmg由以上各式得f3mg。102017湖南邵阳联考(18分)如图所示，绝缘水平面内固定有一间距d1 m、电阻不计的足够长光滑矩形导轨akdc，导轨两端接有阻值分别为r13 和r26 的定值电阻。矩形区域akfe、nmcd范围内均有方向竖直向下、磁感应强度大小b1 t匀强磁场和。一质量m0.2 kg，电阻r1 的导体棒ab垂直放在导轨上的ak与ef之间某处，在方向水平向右、大小f02 n的恒力作用下由静止开始运动，到达ef时导体棒ab的速度大小v13 m/s；导体棒ab进入磁场后，导体棒ab中通过的电流始终保持不变。导体棒ab在运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好，空气阻力不计。(1)求导体棒ab刚要到达ef时的加速度大小a；(2)求两磁场边界ef和mn之间的距离l；(3)若在导体棒ab刚要到达mn时将恒力f0撤去，求导体棒ab能继续滑行的距离s以及滑行该距离s的过程中整个回路产生的焦耳热q。答案(1)5 m/s2(2)1.35 m(3)3.6 m3.6 j解析(1)导体棒ab刚要到达ef时，在磁场中切割磁感线产生感应电动势e1bdv1经分析可知，此时导体棒ab所受安培力的方向水平向左，根据牛顿第二定律，有f0bi1dma1，根据闭合电路的欧姆定律，有i1，其中，r解得a15 m/s2。(2)导体棒ab进入磁场后，受到的安培力与f0平衡，做匀速直线运动导体棒ab中通过的电流i2，保持不变，则有f0bi2d，其中，i2，可得v26 m/s设导体棒a