【创新设计】高中物理 4.7 电磁感应中的图象和电路问题同步训练 新人教版选修32.doc

电磁感应中的电路问题图4751如图475所示，是两个互连的金属圆环，小金属圆环的电阻是大金属圆环电阻的二分之一，磁场垂直穿过大金属圆环所在区域当磁感应强度随时间均匀变化时，在大金属圆环内产生的感应电动势为e，则a，b两点间的电势差为( )a.e b.ec.e de解析 a、b间的电势差等于路端电压，而小金属圆环电阻占电路总电阻的，故uabe，b正确故选b.答案 b2粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如下图所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是( )解析 磁场中切割磁感线的边相当于电源，外电路由三个相同电阻串联形成，a、c、d中a、b两点间电势差为外电路中一个电阻两端电压为：ue，b图中a、b两点间电势差为路端电压为：ue，所以a、b两点间电势差绝对值最大的是b图所示，故a、c、d错误，b正确答案 b电磁感应中的图象问题3如图476所示，一宽40 cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直面向里，一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的速度v20 cm/s匀速通过磁场区域在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻t0，正确反映感应电流随时间变化规律的图象是( )图476解析 线框在进入磁场的过程中，由楞次定律可知感应电流方向是逆时针的，eblv，感应电流i，是一个恒定的值线框全部进入磁场后在磁场中运动的过程中，线圈的磁通量不变，所以无感应电流离开磁场的过程中，由楞次定律可知感应电流方向是顺时针的，其大小与进入时相等，综合上述三个过程，选项c正确答案 c4一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里，如图477甲所示，磁感应强度b随t的变化规律如图477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方向的电流为正(即顺时针方向为正方向)，则以下的it图中正确的是( )图477答案 c(时间：60分钟)题组一 电磁感应中的图象分析1如图478甲所示，闭合的圆线圈放在匀强磁场中，t0时磁感线垂直线圈平面向里穿过线圈，磁感应强度随时间变化的关系图线如图478乙所示，则在02 s内线圈中感应电流的大小和方向为( )图478a逐渐增大，逆时针b逐渐减小，顺时针c大小不变，顺时针d大小不变，先顺时针后逆时针解析 因为bt图象的斜率不变，所以感应电流恒定根据愣次定律判断电流方向顺时针答案 c图4792如图479所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒pq沿导轨从mn处匀速运动到mn的过程中，棒上感应电动势e随时间t变化的图象，可能正确的是( )解析 在金属棒pq进入磁场区域之前或离开磁场后，棒上均不会产生感应电动势，d项错误在磁场中运动时，感应电动势eblv与时间无关，保持不变，故a选项正确答案 a图47103如图4710所示，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行已知在t0到tt1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是( )解析 因为线框中的感应电流总是沿顺时针方向，所以引起感应电流的磁场为垂直于纸面向里减弱，或垂直于纸面向外增强由于线框的左边框受到的安培力较大，故线框所受合力方向与左边框的受力方向一致，由题意知线框所受合力先水平向左，后水平向右，根据左手定则可知线框所在处磁场方向先垂直于纸面向里，后垂直于纸面向外，综上所述，引起感应电流的磁场先垂直于纸面向里减弱，后垂直于纸面向外增强，由安培定则可判断出，选项a正确答案 a图47114如图4711所示，a是一边长为l的正方形线框，电阻为r，现维持线框以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场b区域取逆时针方向为电流正方向，线框从图示位置开始运动，则线框中产生的感应电流i随时间t变化的图线是图中的( )解析 由于线框进入和穿出磁场时，线框内磁通量均匀变化，因此在线框中产生的感应电流大小不变，根据楞次定律可知，线框进入磁场时感应电流的方向与规定的正方向相同，穿出磁场时感应电流的方向与规定的正方向相反，因此应选b.答案 b5在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图4712甲所示，当磁场的磁感应强度b随时间t如图4712乙变化时，图中正确表示线圈中感应电动势e变化的是( )图4712解析 a在第1 s内，由楞次定律可判定电流为正，其产生的感应电动势e1s，在第2 s和第3 s内，磁场b不变化，线圈中无感应电流，在第4 s和第5 s内，b减小，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动势e1s，由于b1b2，t22t1，故e12e2，由此可知，a选项正确答案 a图47136如图4713所示，在x0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xoy平面(纸面)向里具有一定电阻的矩形线框abcd位于xoy平面内，线框的ab边与y轴重合令线框从t0的时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流i(取逆时针方向的电流为正)随时间t的变化图线正确的是( )解析 因为导体棒做匀加速直线运动，所以感应电动势为eblvblat，因此感应电流大小与时间成正比，方向为顺时针答案 d7如图4714所示，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和mn，其中ab、ac在a点接触，构成“v”字型导轨空间存在垂直于纸面的均匀磁场用力使mn向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中mn始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是( )图4714解析 设mn在匀速运动中切割磁场的有效长度为l，bac2，感应电动势为eblv1三角形的两边长相等且均为l，由r可知三角形的总电阻rkl(k为常数)，再由闭合电路欧姆定律得i是一个常量与时间t无关，所以选项a正确答案 a题组二 电磁感应中的电路问题8如图4715所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻r，导轨电阻忽略不计mn为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为r.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为b，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对mn施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动，令u表示mn两端电压的大小，则( )图4715aublv，流过固定电阻r的感应电流由b到dbublv，流过固定电阻r的感应电流由d到bcublv，流过固定电阻r的感应电流由b到ddublv，流过固定电阻r的感应电流由d到b解析 导体杆向右做匀速直线运动产生的感应电动势为blv，r和导体杆形成一串联电路，由分压原理得urblv，由右手定则可判断出感应电流方向由nmbdn，故a选项正确答案 a图47169用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图4716所示当磁场以10 t/s的变化率增强时，线框中a、b两点间的电势差是( )auab0.1 vbuab0.1 vcuab0.2 vduab0.2 v解析 题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中有感应电流产生，把左半部分线框看成电源，其电动势为e，内阻为，画出等效电路如图所示，则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压，设l是边长，且依题意知10 t/s.由e得e，10 v0.2 v，所以uir0.1 v，由于a点电势低于b点电势，故uab0.1 v，即b选项正确答案 b图471710如图4717所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为l和2l的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为b的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的重力，若闭合线框的电流分别为ia、ib，则iaib为( )a14 b12c11 d不能确定解析 产生的电动势为eblv，由闭合电路欧姆定律得i，又lb2la，由电阻定律知rb2ra，故iaib11.答案 c图471811在图4718中，ef、gh为平行的金属导轨，其电阻不计，r为电阻，c为电容器，ab为可在ef和gh上滑动的导体横杆有匀强磁场垂直于导轨平面若用i1和i2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆ab( )a匀速滑动时，i10，i20b匀速滑动时，i10，i20c加速滑动时，i10，i20d加速滑动时，i10，i20解析 导体棒水平运动时产生感应电动势，对整个电路，可把ab棒看做电源，等效电路如右图所示当棒匀速滑动时，电动势e不变，故i10，i20.当棒加速运动时，电动势e不断变大，电容器不断充电，故i10，i20.答案 d12如图4719所示，水平桌面上固定有一半径为r的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向竖直向下；一长度为2r、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好下列说法正确的是( )图4719a拉力的大小在运动过程中保持不变b棒通过整个圆环所用的时间为c棒经过环心时流过棒的电流为b/rd棒经过环心时所受安培力的大小为8b2r/r解析 导体棒做匀加速运动，合外力恒定，由于受到的安培力随速度的变化而变化，故拉力一直变化，选项a错误；设棒通过整个圆环所用的时间为t，由匀变速直线运动的基本关系式可得2rat2，解得t ，选项b错误；由v2v2ax可知棒经过环心时的速度v，此时的感应电动势e2brv，此时金属圆环的两侧并联，等效电阻r合，故棒经过环心时流过棒的电流为i，选项c错误；由对选项c的分析可知棒经过环心时所受安培力fbi2r，选项d正确答案 d13面积s0.2 m2、n100匝的圆形线圈，处在如图4720所示的磁场内，磁感应强度随时间t变化的规律是b0.02t，r3 ，c30f，线圈电阻r1 ，求：图