高考物理一轮复习 9.3（小专题）电磁感应中的电路和图象问题课时作业 新人教版选修32.doc

第3课时 (小专题)电磁感应中的电路和图象问题基本技能练1如图1甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有一垂直于磁场、半径为r1 m、电阻为r3.14 的单匝金属圆线圈，若规定逆时针方向为电流的正方向，当磁场按图乙所示的规律变化时，线圈中产生的感应电流与时间的关系图象正确的是()图1解析由图乙知，01 s内，穿过磁场的磁感应强度的变化率2 t/s，感应电动势er2，感应电流i2 a，由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向，为正值。13 s内，穿过磁场的磁感应强度的变化率1 t/s，感应电流i1 a，由楞次定律知感应电流的方向为顺时针方向，为负值。答案b(2014南京市二模)如图所示，已知大线圈的面积为2103 m2，小探测线圈有2 000匝，小线圈的面积为5104 m2。整个串联回路的电阻是1 000 ，当电键s反向时测得q5.0107 c。则被测处的磁感应强度为()a1.25104 t b5104 tc2.5104 t d1103 t解析由i，i，得感应电荷量公式qn，2bs，联立得br，代入数据得b2.5104 t，故c对。答案c2(多选)用一根横截面积为s、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径。如图2所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，磁感应强度大小随时间的变化率k(k0)。则()图2a圆环中产生逆时针方向的感应电流b圆环具有扩张的趋势c圆环中感应电流的大小为d图中a、b两点间的电势差uab解析根据楞次定律可知，磁通量减少，圆环中产生顺时针方向的感应电流，a选项错误；圆环有扩张的趋势，b选项正确；圆环产生的感应电动势大小为，则圆环中的电流大小为，c选项错误；uab等于|kr2|的绝对值，d选项正确。答案bd在xoy平面内有一条抛物线金属导轨，导轨的抛物线方程为y24x，磁感应强度为b的匀强磁场垂直于导轨平面向里，一根足够长的金属棒ab垂直于x轴从坐标原点开始，以恒定速度v沿x轴正方向运动，运动中始终与金属导轨保持良好接触，如图所示。则下列图象中能表示回路中感应电动势大小随时间变化的是()解析金属棒ab沿x轴以恒定速度v运动，因此xvt，则金属棒在回路中的有效长度l2y44，由电磁感应定律得回路中感应电动势eblv4b，即e2t，b正确。答案b3如图3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f1随时间t变化的关系(规定水平向左为力的正方向)可能是下图中的()图3解析在01 s时间内，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度均匀减小，线框中产生恒定电动势和恒定电流，根据楞次定律，电流方向为顺时针，所以线框ab边受力向左，根据fbil，随着b的减小f均匀减小。在12 s时间内，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度均匀增大，线框中产生顺时针方向的恒定电流，所以根据左手定则判断出ab边受力向右，且f随b的增大而增大。同样判断出33.5 s时间内，力f方向向左，且逐渐减小；3.54 s时间内，力f方向向右，且逐渐增大。所以选项a正确。答案a(多选)2014沈阳市质量监测(二)如图所示，两条形有界磁场宽度均为d0.5 m，磁感应强度大小均为b4 t，方向垂直于纸面，两磁场区域间距也为d。在磁场区域的左边界处有一长l1 m、宽d0.5 m的矩形导体线框，线框总电阻为r2 ，且线框平面与磁场方向垂直。现使线框以v0.5 m/s速度匀速穿过磁场区域，若以初始位置为计时起点，规定b垂直纸面向里为正，则以下关于线框所受的安培力大小f及穿过线框磁通量的四个图象中正确的是()解析01 s内，线框中产生的感应电动势ebdv1 v，由欧姆定律可知，i0.5 a，由安培力公式可知：fbid1 n；第2 s内，通过线框的磁通量不变，无感应电流，安培力为零；第3 s内，线框左、右两边均切割磁感线，由右手定则可知，感应电动势方向相同，故线框中总的感应电动势为e2bdv2 v，由欧姆定律可知，i1 a；线框左、右两边所受安培力均为：f1f2bid2 n，由左手定则可知，两安培力方向相同，故安培力的合力为4 n，a项正确，b项错误；当t2.5 s时，线框位移xvt2.5d，此时通过线框的磁通量为零，c项错误，d项正确。答案ad能力提高练两个不可形变的正方形导体框a、b连成如图甲所示的回路，并固定在竖直平面(纸面)内。导体框a内固定一小圆环c，a与c在同一竖直面内，圆环c中通入如图乙所示的电流(规定逆时针方向为电流的正方向)，导体框b的mn边处在垂直纸面向外的匀强磁场中，则mn边在匀强磁场中受到的安培力()a01 s内，方向向下b13 s内，方向向下c35 s内，先逐渐减小后逐渐增大d第4 s末，大小为零解析根据it图象可知，在06 s内mn边都有恒定的电流通过，由fbil可知，安培力的大小是恒定的，选项c、d均错；01 s、35 s内电流的方向由nm；13 s、56 s内电流的方向由mn，对以上情况可用左手定则判断出mn边的安培力方向，01 s、35 s内安培力方向向上，13 s、56 s内安培力方向向下，故选项b正确、a错误。答案b4(多选)(2014江西上饶二模)如图4所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为r，边长是l，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场。若外力大小为f，线框中电功率的瞬时值为p，线框磁通量的变化率为，通过导体横截面的电荷量为q，(其中pt图象为抛物线)则这些量随时间变化的关系正确的是()图4解析线框做匀加速运动，其速度vat，感应电动势eblv，线框进入磁场过程中受到的安培力f安bil，由牛顿第二定律得fma，则fma，故a错误；线框中的感应电流i，线框的电功率pi2rt2，b正确；线框的位移xat2，磁通量的变化率bbblat，c错误；电荷量qtttt2，d正确。答案bd5(多选)(2014高考冲刺卷一)如图5甲所示，在mn、op间存在一匀强磁场，t0时，一正方形线框在水平向右的外力f作用下紧贴mn从静止开始做匀加速运动通过磁场，外力f随时间t变化的图象如图乙所示，已知线框质量为1 kg，电阻r1 ，线框穿过磁场过程中，外力f对线框做功 j，则()图5a磁场宽度与线框边长相等为0.25 mb匀强磁场的磁感应强度为4 tc线框穿过磁场过程中，通过线框的电荷量为 cd线框穿过磁场过程中，线框中产生的焦耳热为1.0 j解析由题图乙知开始时有a1 m/s2,1.0 s内外力f均匀增大，1.0 s时安培力消失，说明磁场宽度与线框边长相等，为lat20.25 m，a对；1.0 s时速度为vat1.0 m/s，f3 n，由牛顿第二定律知fma，代入数值得b4 t，b对；线框穿过磁场过程中，通过线框的电荷量为qt0 c，c错；线框穿过磁场过程中，线框中产生的焦耳热为qwfmv2 j，d错。答案ab6如图6甲所示，在水平面上固定有长为l2 m、宽为d1 m的金属“u”形导轨，在“u”形导轨右侧l0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t0时刻，质量为m0.1 kg的导体棒以v01 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.1，导轨与导体棒单位长度(1 m)的电阻均为0.1 ，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g10 m/s2 )。甲乙图6(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况；(2)计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4 s内回路产生的焦耳热。解析(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速直线运动，有mgma，vv0at，xv0tat2导体棒速度减为零时，v0。代入数据解得：t1 s，x0.5 mll1.5 m，导体棒没有进入磁场区域。导体棒在1 s末已停止运动，以后一直保持静止，离左端距离为x0.5 m。(2)前2 s磁通量不变，回路电动势和电流分别为e0，i