高考物理二轮复习 第一部分 专题18 电磁感应中的电路、图象及动力学问题考点强化练.doc

考点强化练18电磁感应中的电路、图象及动力学问题一、选择题(13题为单选题，45题为多选题)1(2015江苏单科)如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长mn相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()答案：a解析：天平处于平衡状态，说明线圈受到的重力和安培力的合力等于两侧砝码重力差，根据安培力公式fbil，知选项a中线圈在磁场中有效长度最大，所受安培力最大，磁场发生微小变化，安培力变化最大，天平最容易失去平衡，选项a符合题意。2(2015山东理综)如图甲，r0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为t0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过r0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压uab为正，下列uabt图象可能正确的是()答案：c解析：在第一个0.25t0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环内a端电势高于b端，因电流的变化率逐渐减小，故内环的电动势逐渐减小；同理在第0.25t00.5t0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环内a端电势低于b端，因电流的变化率逐渐变大故内环的电动势逐渐变大；故选项c正确。3.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：mn棒先做自由落体，当到区磁场时由四个选项知棒开始减速说明f安mg，由牛顿第二定律得，f安mgma，当减速时f安减小，合力减小，a也减小，速度图象中图线上各点切线斜率减小，离开区后棒做加速度为g的匀加速直线运动，随后进入区磁场，因棒在穿过两段磁场区域的过程中，流过电阻r上的电流变化情况相同，则在区磁场中运动情况与区磁场中完全相同，所以c项正确。4(2015山西四校三联)如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径为r、间距为l，轨道电阻不计。在轨道顶端连有一阻值为r的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为b。现有一根长度稍大于l、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以初速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中()a通过r的电流方向由外向内b通过r的电流方向由内向外cr上产生的热量为d流过r的电荷量为答案：ac解析：cd棒运动至ab处的过程中，闭合回路中的磁通量减小，再由楞次定律及安培定则可知，回路中电流方向为逆时针方向(从上向下看)，则通过r的电流为由外向内，故a对，b错。通过r的电荷量为q，d错。r上产生的热量为qt，c对。5(2015湖北八校二联)如图xoy平面为光滑水平面，现有一长为d宽为l的线框mnqp在外力f作用下，沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度bb0cosx(式中b0为已知量)，规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为r。t0时刻mn边恰好在y轴处，则下列说法正确的是()a外力f为恒力bt0时，外力大小fc通过线框的瞬时电流id经过t，线框中产生的电热q答案：bcd解析：因线框沿x轴方向匀速运动，故ff安，由图中磁场分布知f安的大小是变化的，故f不是恒力，a错。t0时，x0处，bb0，xd处，bb0，由eblv，又mn、pq两边均切割磁感线且产生的感应电动势方向相同，则e2b0lv，i0，f安2b0i0l，而ff安，故b对。因线框做匀速直线运动，则有xvt，bb0cos，又e2blv，故i，c对。由电流的瞬时值表达式可知此电流为交流电，有效值i，又qi2rt，故经过t，线框中产生的电热q，d对。二、非选择题6.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p、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。答案：(1)(2)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中电流为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v7如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨mn、pq相距为l，导轨平面与水平面的夹角30，导轨电阻不计。在导轨处有一足够大的磁感应强度大小为b、方向垂直导轨平面斜向上的匀强磁场，长为l 的金属棒ab垂直于mn、pq放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为r。两金属导轨的上端连接一电路，电路中r2为一电阻箱，已知灯泡的电阻rl4r，定值电阻r12r，调节电阻箱使r212r，重力加速度为g，现将金属棒由静止释放。(1)求金属棒下滑的最大速度vm；(2)当金属棒下滑距离为s0时速度恰达到最大，求金属棒由静止开始下滑2s0的过程中，整个电路中产生的电热。答案：(1)(2)mgs0解析：(1)当金属棒匀速下滑时速度最大，此时有mgsinf安f安bili，其中r总6r所以mgsin解得最大速度vm(2)由动能定理有wgqmv得产生的电热q2mgs0sinmv代入vm的值，可得qmgs08(2015安徽合肥一模)如图(a)所示，平行长直导轨mn、pq水平放置，两导轨间距l0.5m，导轨左端m、p间接有一阻值r0.2的定值电阻，导体棒ab的质量m0.1kg，与导轨间的动摩擦因数0.1，导体棒垂直于导轨放在距离左端为d1.0m处，导轨和导体棒始终接触良好，电阻均忽略不计。整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，t0时刻，磁场方向竖直向下，此后，磁感应强度b随时间t的变化如图(b)所示，不计感应电流磁场的影响。取重力加速度g10m/s2。(1)求t0时棒所受到的安培力f0；(2)分析前3s时间内导体棒的运动情况并求前3s内棒所受的摩擦力f随时间t变化的关系式；(3)若t3s时，突然使ab棒获得向右的速度v08m/s，同时垂直棒施加一方向水平、大小可变化的外力f，使棒的加速度大小恒为a4m/s2、方向向左。求从t3s到t4s的时间内通过电阻的电荷量q。答案：(1)0.025n(2)f0.0125(2t)(n)(tf00.025n所以在t0时刻棒静止不动，加速度为零，在03s内磁感应强度b都小于b0，棒所受的安培力都小于最大静摩擦力，故前3s内导体棒静止不动，电流恒为i0.25a在03s内，磁感应强度为：bb0kt0.20.1t(t)因导体棒静止不动，ab棒在水平方向受安培力和摩擦力，二力平衡，则有：fbil(b0