高三物理一轮 9.3电磁感应中的电路与图像问题课后巩固训练（含解析）.doc

第课时电磁感应中的电路与图像问题【测控导航】知识点题号1.电磁感应中的电路问题2、3、8、92.电磁感应中的图像问题1、4、5、73.综合问题6、10、11、1217题为单选题;810题为多选题1.(2012普陀区一模)一矩形线圈位于一随时间t变化的磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里,如图(甲)所示.磁感应强度b随时间t的变化规律如图(乙)所示.以i表示线圈中的感应电流,以图(甲)中线圈上箭头所示的电流方向为正,则以下it图中正确的是(a)解析:在01 s内磁通量向里且增大,根据楞次定律及法拉第电磁感应定律知,电流方向为负方向且大小恒定,在12 s内磁通量向里且减小,电流方向为正方向且大小恒定,同理分析以后各个1 s内电流大小及方向可知应选a.2.用相同导线绕制的边长为l或2l的四个闭合导体线框,以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示.在每个线框进入磁场的过程中,m、n两点间的电压分别为ua、ub、uc和ud.下列判断正确的是(b)a.uaubucudb.uaubuducc.ua=ubuc=udd.ubuauduc解析:线框进入磁场过程中产生的电动势分别为ea=eb=blv,ec=ed=2blv,由于单位长度电阻相等,则有:ua=34ea=34blv,ub=56eb=56blv,uc=34ec=32blv,ud=23ed=43blv,故uaubuduc,选项b正确.3.(2012锦州模拟)如图所示,竖直平面内有一金属环,半径为a,总电阻为r(指拉直时两端的电阻),磁感应强度为b的匀强磁场垂直穿过环平面,在环的最高点a用铰链连接长度为2a、电阻为r2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点的速度为v,则这时ab两端的电压大小为(a)a.bav3b.bav6c.2bav3d.bav解析:依题意画出导体棒ab摆至竖直位置时的等效电路图如图所示.设电源电动势为e,则e=b2av2=bav,电路电流i=er4+r2=4bav3r,故此时ab两端的电压,即路端电压大小为uab=ir4=bav3,正确选项为a.4.(2012烟台一模)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(甲)所示.现有一个金属线框沿ab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it图像如图(乙)所示.则可能的线框是如图(丙)所示中的哪一个(d)解析:由e=blv可知,线框进入过程中切割有效长度l均匀增大,最后过程切割有效长度均匀减小,故选项a、b、c错,选项d对.5.在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一个面积不变的单匝金属圆形线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图(甲)所示,取磁场方向向上为正,当磁感应强度b随时间t如图(乙)变化时,下列选项中能正确表示线圈中感应电流变化的是(a)解析:由题图(乙)看出,磁感应强度b随时间t均匀变化,所以线圈中产生的感应电动势和感应电流在两段时间内都是大小恒定的;由题图(乙)还可以看出,0t2时间内磁通量的变化率是t2t时间内磁通量变化率的12,所以0t2时间内的感应电流大小为t2t时间内感应电流大小的12;由楞次定律判断可知,0t2和t2t两段时间内感应电流的方向均与题图(甲)中的电流方向相反.综上所述,正确选项为a.6.(2012扬州中学模拟)如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计,阻值为r的导体棒垂直于导轨放置,且与导轨接触良好.导轨所在空间存在匀强磁场,匀强磁场与导轨平面垂直,t=0时,将开关s由1掷向2,分别用q、i、v和a表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度大小和加速度大小,则如图所示的图像中正确的是(d)解析:电容器放电时导体棒在安培力作用下运动,产生感应电动势,感应电动势与电容器电压相等时,棒做匀速直线运动,说明极板上电荷量最终不等于零,选项a错误.但电流最终必为零,选项b错误.导体棒速度增大到最大后做匀速直线运动,加速度为零,选项c错误,选项d正确.导体只要切割磁感线就一定会产生感应电动势,当此电动势大小等于电容器两极板间电势差时,电流为零.7.(2012年福建卷)如图(甲),一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落,穿过一根竖直悬挂的条形磁铁,铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合.若取磁铁中心o为坐标原点,建立竖直向下为正方向的x轴,则图(乙)中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图像是(b)解析:条形磁铁的磁感线分布示意图如图所示.铜环由静止开始下落过程中磁通量的变化率是非均匀变化的,故环中产生的感应电动势、环中的感应电流也是非均匀变化的,选项a错误.在关于o点对称的位置上磁场分布对称,但环的速率是增大的,则环在o点下方的电流最大值大于在o点上方电流的最大值,故选项c错误.由于磁通量在o点上方是向上增大而在o点下方是向上减小的,故环中电流方向在经过o点是要改变的,选项d错误.可知选项b正确.8.如图(甲),在虚线所示的区域有竖直向上的匀强磁场,面积为s的单匝金属线框放在磁场中,线框上开有一小口与磁场外阻值为r的小灯泡相连.若金属框的总电阻为r/2,其他电阻不计,磁场如图(乙)随时间变化,则下列说法正确的是(ad)a.感应电流由a向b流过小灯泡b.线框cd边受到的安培力指向左c.感应电动势大小为2b0srt0d.a、b间电压大小为2b0s3t0解析:磁场b向上减小,由楞次定律知感应电流方向为由a向b,选项a正确;由左手定则知cd边受到的安培力指向右,故选项b错误;感应电动势e=bst=b0st0,且uab=err+r2=2b0s3t0,故选项c错误,d正确.9. (2013德阳模拟)用均匀导线做成的正方形线圈边长为l,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图所示,当磁场以 bt的变化率增强时,则(ab)a.线圈中感应电流方向为acbdab.线圈中产生的电动势e=btl22c.线圈中a点电势高于b点电势d.线圈中a、b两点间的电势差为e=btl22解析:由楞次定律可知a对;由法拉第电磁感应定律得:e=t=bts=btl22,b对;acb部分等效为电源,其等效电路如图所示,故c错;而uab=e2=btl24,d错.10.(2013广元模拟)如图所示,垂直纸面向外的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面的、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,则导体框从两个方向移出磁场的两过程中(ad)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.通过导体框截面的电荷量相同解析:根据右手定则可知,导体框中产生的感应电流均是沿逆时针方向,选项a正确;导体框中产生的焦耳热等于克服安培力做的功,设导线框的边长为l,当以速度v匀速拉出时,q1=f安l=b2l2vrl=b2l3vrv,所以导体框中产生的焦耳热不同,选项b错误;当以速度v匀速拉出时,cd边切割磁感线产生感应电动势,cd边相当于电源,导体框ad边两端电势差u1=14blv,当以速度3v匀速拉出时,ad边切割磁感线产生感应电动势,ad边相当于电源,导体框ad边两端电势差等于路端电压,其大小为u2=34bl3v=94blv,选项c错误;两个过程中,通过导体框截面的电荷量均为q=r=bl2r,选项d正确.11.(2012广东深圳市高三调研)轻质细线吊着一质量为m=0.32 kg,边长为l=0.8 m、匝数n=10的正方形线圈,总电阻为r=1 .边长为l2的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图(甲)所示.磁场方向垂直纸面向里,大小随时间变化规律如图(乙)所示,从t=0开始经t0时间细线开始松弛,g=10 m/s2.求:(1)在前t0时间内线圈中产生的电动势;(2)在前t0时间内线圈的电功率;(3)t0的值.解析:(1)由法拉第电磁感应定律得:e=nt=nsbt=1012(0.82)20.5 v=0.4 v.(2)线圈中的电流为i=er=0.41 a=0.4 a线圈的电功率为p=i2r=0.16 w.(3)分析线圈受力可知,当细线松弛时有:f安=nbt0il2=mg,i=er,bt0=2mgrnel=2 t由题中图(乙)知:bt0=1+0.5t0,解得:t0=2 s.答案:(1)0.4 v(2)0.16 w(3)2 s12.(2012泰州中学一模)如图所示,两平行光滑的金属导轨mn、pq固定在水平面上,相距为l,处于竖直方向的磁场中,整个磁场由若干个宽度皆为d的条形匀强磁场区域1、2、3、4组成,磁感应强度b1、b2的方向相反,大小相等,即b1=b2=b.导轨左端mp间接一电阻r,质量为m、电阻为r的细导体棒ab垂直于导轨放置,与导轨接触良好,不计导轨的电阻.现对棒ab施加水平向右的拉力,使其从区域1磁场左边界位置开始以速度v0向右做匀速直线运动并穿越n个磁场区域.(1)求棒ab穿越区域1磁场的过程中电阻r产生的焦耳热q;(2)求棒ab穿越n个磁场区域的过程中拉力对棒ab所做的功w;(3)规定棒中从