高中物理沪科选修32重难强化训练　电磁感应中的电路和图像问题

1、重难强化训练电磁感应中的电路和图像问题(时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，16为单选，710为多选)1如图6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() 【导学号：53932020】图6AUBLv，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，

2、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bA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U·RBLv，由右手定则可判断出感应电流方向由NMbdN，故A选项正确2.如图7所示，粗细均匀、电阻为r的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径为L；长为L、电阻为的金属棒ab放在圆环上，以v0向左运动，当ab棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为()图7A0BBLv0C DD切割磁感线的金属棒ab相当于电源，其电阻相当于电源内阻，当运动到虚线位置时，两个半圆金属环相当于并联，可画出如图所示的等效

3、电路图R外R并，I.金属棒两端电势差相当于路端电压，UabIR外×BLv0，故D正确3如图8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变化的图像，可能正确的是()A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4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9甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图9乙变化时，图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是()图9A在第1 s内，由

4、楞次定律可判定感应电流方向为正，其产生的感应电动势E1S；在第2 s和第3 s内，磁感应强度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，其感应电流方向为负，产生的感应电动势E2S，由于B1B2，t22t1，故E12E2，由此可知，A选项正确5如图10所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.一个电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴匀速转动(O轴位于磁场边界)，周期为T，t0时刻线框置于如图所示位置，则线框内产生的感应电流的图像为(规定电流顺时针方向为正)()A在本题中由于扇形导线框匀速转动，因此导线框进入

5、磁场的过程中产生的感应电动势是恒定的注意线框在进入磁场和离开磁场时，有感应电流产生，当完全进入时，由于磁通量不变，故无感应电流产生由右手定则可判断导线框进入磁场时，电流方向为逆时针，故A正确6.如图11所示，在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为L.现将宽度也为L的矩形闭合线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域，则在该过程中，能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的外力随时间变化的图像是()图11ABCDD当矩形闭合线圈进入磁场时，由法拉第电磁感应定律判断，当线圈处在两个磁场中时，两个边切割磁感线，此过程中感应电流的大小是最大的，所以选项A、B

6、是错误的由楞次定律可知，当矩形闭合线圈进入磁场和离开磁场时，磁场力总是阻碍线圈的运动，方向始终向左，所以外力F始终水平向右安培力的大小不同，线圈处在两个磁场中时安培力最大故选项D是正确的，选项C是错误的7有一个垂直于纸面的匀强磁场，它的边界MN左侧为无场区，右侧是匀强磁场区域，如图12甲所示，现让一个金属线框在纸平面内以垂直于MN的恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的i­t图像如图12乙所示，则进入磁场区域的金属线框可能是下列选项中的()图12ABCDBC在B、C选项中，两线圈进入磁场的过程中，线圈切割磁感线的有效长度先逐渐线性增大，然后不变，再逐渐线性减小，

7、所以电流呈现图乙的形状8如图13甲所示，位于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连，具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直，当磁场的磁感应强度B随时间t如图13乙变化时(规定垂直纸面向里的磁场方向为正方向)，用一平行于导轨的力F向左或向右拉杆ab，使它保持静止若规定由ab通过杆的感应电流方向为正方向，向右的拉力方向为正方向，则能反映通过杆的感应电流i和拉力F随时间t变化的图线是() 图13AC在00.5 s内，B均匀增大，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生恒定的感应电动势，E1SS2B0S，根据楞次定律判断得知，ab

8、中产生的感应电流方向由ba，为负方向感应电流的大小为I1；ab杆所受的安培力大小为FA1BI1L(B02B0t)，方向向左，则拉力大小为F1FA1(B02B0t)，方向向右，为正方向；在0.51 s内，B不变，穿过回路的磁通量不变，没有感应电流产生，安培力和拉力均为零；在11.5 s内，B均匀减小，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生恒定的感应电动势，E2SS4B0S，根据楞次定律判断得知，ab中产生的感应电流方向由ab，为正方向感应电流的大小为I2；ab杆所受的安培力大小为FA2BI2L2B04B0(t1)(6B04B0t)，方向向右，则拉力大小为F2FA2(6B04B0t)，方向向左，为

9、负方向；故A、C正确9.如图14所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为l1 m，cd间、de间、cf间分别接着阻值R10 的电阻一阻值R10 的导体棒ab以速度v4 m/s匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小B0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场下列说法中正确的是() 【导学号：53932021】图14A导体棒ab中电流的流向为由b到aBcd两端的电压为1 VCde两端的电压为1 VDfe两端的电压为1 VBD由右手定则可知ab中电流方向为ab，A错误；导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势EBlv，ab为电源，cd间电阻R为外电路负载，de和cf间电阻中

10、无电流，de和cf间无电压，因此cd和fe两端电压相等，即U×R1 V，B、D正确，C错误10有一变化的匀强磁场垂直于如图15甲所示的线圈平面，若规定磁场垂直线圈平面向里为磁感应强度B的正方向，电流从a经R流向b为电流的正方向现已知R中的感应电流I随时间t变化的图像如图15乙所示，那么垂直穿过线圈平面的磁场可能是图中的() 图15AB当磁感应强度垂直线圈平面向里均匀减小时，由楞次定律可判断感应电流产生的磁场也垂直线圈平面向里，再由安培定则和法拉第电磁感应定律可判断感应电流的大小恒定且从a经R流向b；当磁感应强度垂直线圈平面向里均匀增大时，由楞次定律可判断感应电流产生的磁场垂直线圈平面

11、向外，再由安培定则和法拉第电磁感应定律可判断感应电流的大小恒定且从b经R流向a，选项A、B正确，C、D错误二、非选择题(本题2小题，共40分)11(20分)横截面积S0.2 m2、匝数n100匝的线圈A，处在如图16甲所示的磁场中，磁感应强度B随时间按图16乙所示规律变化，方向垂直线圈平面，规定向外为正方向电路中R14 ，R26 ，C30 F，线圈电阻不计 图16(1)闭合S稳定后，求通过R2的电流大小和方向；(2)闭合S一段时间后再断开，则断开后通过R2的电荷量是多少？【解析】(1)由题图知B随时间按线性变化，变化率0.2 T/s.由法拉第电磁感应定律得EnS4 V由楞次定律确定线圈中的电流

12、方向为顺时针方向，则通过R2的电流方向向下，由闭合电路欧姆定律得流过R2的电流I0.4 A.(2)S闭合后，将对C充电，充电结束后电容器支路断路，电容器两端的电势差等于R2两端的电压UIR22.4 V因此，其充电量QCU7.2×105CS断开后，电容器只通过R2放电，所以放电量为7.2×105C.【答案】(1)0.4 A电流方向向下(2)7.2×105C12(20分)匀强磁场的磁感应强度B0.2 T，磁场宽度l4 m，一正方形金属框边长为l1 m，每边的电阻r0.2 ，金属框以v10 m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图17所示求：图17(1)画出金属框穿过磁场区的过程中，各阶段的等效电路图；(2)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的i­t图线；(要求写出作图依据)(3)画出ab两端电压的U­t图线(要求写出作图依据)【解析】(1)如图(a)所示，金属框的运动过程分为三个阶段：第阶段cd相当于电源；第阶段cd和ab相当于开路时两并联的电源；第阶段ab相当于电源，各阶段的等效电路图分别如图(b)、(c)、(d)所示(2)、(3)第阶段，有I12.5 A感应电流方向沿逆时针方