【师说】高考物理一轮复习 电磁感应规律的综合应用 电路和图象课后练习（新题含解析）(1).doc

课时训练28电磁感应规律的综合应用(一)(电路和图象)一、选择题1矩形导线框abcd(如图(甲)放在匀强磁场中，磁感线方向与线框平面垂直，磁感应强度b随时间变化的图象如图(乙)所示t0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里若规定导线框中感应电流逆时针方向为正，则在04 s时间内，线框中的感应电流i以及线框的ab边所受安培力f随时间变化的图象为(安培力取向上为正方向)()解析由法拉第电磁感应定律知，导线框中产生的感应电流i，在01 s内，由题图(乙)知不变，故i的大小也不变，由楞次定律知，感应电流方向由ab，同理分析，在1 s2 s内，i的大小仍不变，方向仍由ab，故a、b错；由左手定则知，01 s内线框ab边所受安培力f向上，且由fbilab知，i、lab不变，b均匀减小，因此f也均匀减小，d错，c项正确答案c2如图所示，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，导轨电阻可忽略不计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做匀速运动令u表示mn两端电压的大小，则()auvbl buvblcuvbl du2vbl解析电路中电动势为eblv，则mn两端电压大小urblv.答案a3.一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框平面与磁场垂直，线框的右边紧贴着磁场边界，如图甲所示t0时刻对线框施加一水平向右的外力下，让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场，外力f随时间t变化的图象如图乙所示已知线框质量m1 kg、电阻r 1，以下说法正确的是()a线框做匀加速直线运动的加速度为1 m/s2b匀强磁场的磁感应强度为2 tc线框穿过磁场的过程中，通过线框的电荷量为 cd线框边长为1 m解析开始时，a m/s21 m/s2，由图可知t1.0 s时安培力消失，线框刚好离开磁场区域，则线框边长lat20.5 m；由t1.0 s时，线框速度vat1 m/s，f3 n，根据牛顿第二定律有fma，得b2 t；线框穿过磁场的过程中，通过线框的电荷量qtt c，故d错，a、b、c正确答案abc4.如图所示正方形闭合导线框处于磁感应强度恒定的匀强磁场中，c、e、d、f为线框中的四个顶点，图(甲)中的线框绕e点转动，图(乙)中的线框向右平动，磁场足够大下列判断正确的是()a图(甲)线框中有感应电流产生，c点电势比d点低b图(甲)线框中无感应电流产生，c、d两点电势相等c图(乙)线框中有感应电流产生，c点电势比d点低d图(乙)线框中无感应电流产生，c、d两点电势相等解析不论线框绕e点转动，还是向右平动，穿过闭合线框的磁通量均不发生变化，故线框中均无感应电流产生；当线框绕e点转动时，相当于ec、ed绕e点转动切割磁感线，由ebl2可知，c、d两点电势相等；当线框向右平动时，由eblv可知，ce和fd产生的感应电动势大小相等，由右手定则可知，c点电势高于d点电势综上所述，正确选项为b.答案b5.如图所示，垂直纸面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()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ab边两端电势差相同d通过导体框截面的电荷量相同解析由楞次定律可知导体框中产生的感应电流方向相同，a正确；由电磁感应定律可得q，因此导体框中产生的焦耳热不同，故b错误；两种情况下电源的电动势不相同，导体框ab边两端电势差不同，c错误；由q知通过导体框截面的电荷量与速度无关，d正确答案ad6如图甲所示，垂直纸面向里的有界匀强磁场的磁感应强度b1.0 t，质量m0.04 kg、高h0.05 m、总电阻r5 、n100匝的矩形线圈竖直固定在质量m0.08 kg的小车上，小车与线圈的水平长度l相等线圈和小车一起沿光滑水平面运动，并以初速度v110 m/s进入磁场，线圈平面和磁场方向始终垂直若小车运动的速度v随位移x变化的vx图象如图乙所示，则根据以上信息可知()a小车的水平长度l15 cmb磁场的宽度d35 cmc小车的位移为x10 cm时线圈的电流i7 ad线圈通过磁场的过程中线圈产生的热量q1.92 j解析从x5 cm开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，在安培力作用下小车做减速运动，速度v随位移x的增大而减小；当x15 cm时，线圈完全进入磁场，小车做匀速运动小车的水平长度l10 cm，a项错；当x30 cm时，线圈开始离开磁场，则d30 cm5 cm25 cm，b项错；当x10 cm时，由图象知，线圈速度v27 m/s，感应电流i7 a，c项正确；线圈左边离开磁场时，小车的速度为v33 m/s，线圈上产生的热量q(mm)(vv)5.46 j，d项错答案c7.如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为mn的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于mn.第一次ab边平行mn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；第二次bc边平行mn进入磁场，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()aq1q2，q1q2 bq1q2，q1q2cq1q2，q1q2 dq1q2，q1q2解析设线框ab、bc的长度分别为l1、l2，线框的电阻为r，线框进入磁场过程中，产生的感应电动势分别为e1bl1v，e2bl2v，产生的热量q1t1、q2t2，故q1q2；通过线框横截面的电荷量qitt，故q1q2，a项正确答案a8.如图所示，电阻r1 、半径r10.2 m的单匝圆形导线框p内有一个与p共面的圆形磁场区域q，p、q的圆心相同，q的半径r20.1 mt0时刻，q内存在着垂直于圆面向里的磁场，磁感应强度b随时间t变化的关系是b2t(t)若规定逆时针方向为电流的正方向，则线框p中感应电流i随时间t变化的关系图象应该是下图中的()解析由法拉第电磁感应定律可得：圆形导线框p中产生的感应电动势为esr0.01 (v)，再由欧姆定律得：圆形导线框p中产生的感应电流i0.01 (a)，由楞次定律可知电流的方向是顺时针方向，c对答案c9如图所示，ef、gh为平行的金属导轨，其电阻可不计，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均匀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ab杆做匀速运动时，ab杆两端电压与电容器两端电压相等，此时电容器上无充放电，i20，但i10.当ab杆做加速运动时，电容器上有充电电流，故i10，i20.故应选ad.答案ad10.如图，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()a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d棒经过环心时所受安培力的大小为解析设外力大小为f，根据牛顿第二定律可得，fma，当棒经过关于圆心o左右对称的两个位置时，只有棒的速度v不相等，所以拉力f不相等，a项错误；由运动规律可得，2rat2，解得，t2 ，即棒通过整个圆环所用的时间t2 ，b项错误；同理可得，棒到达环心时的时间t0 、速度vat0，此时棒产生的感应电动势eb2rv2br，此时整个电路的电阻为，则流过棒的电流i，c项错误；棒经过圆心时所受的安培力f安bi2r，d项正确答案d二、非选择题11.轻质细线吊着一质量为m0.32 kg，边长为l0.8 m、匝数n10的正方形线圈，总电阻为r1 .边长为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t0开始经t0时间细线开始松弛，g10 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)求t0的值解析(1)由法拉第电磁感应定律得：enns1020.5 v0.4 v.(2)线圈中的电流为i a0.4 a线圈的电功率为pi2r0.16 w.(3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有：f安nbt0img，i，bt02 t由题中图象(乙)知：bt010.5t0，解得：t02 s.答案(1)0.4 v(2)0.16 w(3)2 s12如图，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为l，电阻不计在导轨上端并接两个额定功率均为f、电阻均为r的小灯泡整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒mn从图示位置由静止开始释放金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好已知某时刻后两灯泡保持正常发光重力加速度为g.求：(1)磁感应强度的大小；(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率解析(1)设小灯泡的额定电流为i0，有pir由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经mn的电流为i2i0此时金属棒mn所受的重力和安培力相等，下落的速度达到最大值，有mgbli联立式得b (2)设小灯泡正常发光时，导体棒的速率为v，由电磁感应定律与欧姆定律得eblveri0联立式得v.答案(1) (2)13.超导现象是20世纪人类重大发现之一，日前我国已研制出世界传输电流最大的高温超导电缆并成功示范运行(1)超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零，这种性质可以通过实验研究将一个闭合超导金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圆环平面向上，逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场，若此后环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零请指出自上往下看环中电流方向，并说明理由(2)为探究该圆环在超导状态的电阻率上限，研究人员测得撤去磁场后环中电流为i，并经一年以上的时间t未检测出电流变化实际上仪器只能检测出大于i的电流变化，其中ii，当电流的变化小于i时，仪器检测不出电流的变化，研究人员便认为电流没有变化设环的横截面积为s，环中定向移动电子的平均速率为v，电子质量为m、电荷量为e.试用上述给出的各物理量，推导出的表达式(3)若仍使用上述测量仪器，实验持续时间依旧为t，为使实验获得的该圆环在超导状态的电阻率上限的准确程度更高，请提出你的建议，并简要说明实现方法解析(1)逆时针方向撤去磁场瞬间，环所围面积的磁通量突变为零，由楞次定律可知，环中电流的磁场方向应与原磁场方向相同，即向上由右手螺旋定则可知，环中电流的方向是沿逆时针方向(2)设圆环周长为l、电阻为r，由电阻定律得r设t时间内环中电流释放焦耳热而损失的能量为e，由焦耳定律得ei2rt设环