2020新课标高考物理总复习课时检测(六十四)电磁感应中的电路问题(题型研究课)

1、课时检测（六十四）电磁感应中的电路问题（题型研究课）1.如图所示，MN、PQ 是间距为 L 的平行光滑金属导轨，置于磁感应强度为 B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，导轨固定 不动，M、P 间接有一阻值为 R的电阻。一根与导轨接触良好、接入x x xxyR电路的电阻为 2 的金属导线 ab 垂直导轨放置，并在水平外力F 的作用下以速度 v 向右匀速运动，则（不计导轨电阻）（）（）A .通过电阻 R 的电流方向为PTRTMB.a、b 两点间的电压为 BLvC.a 端电势比 b 端电势高D外力 F 做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热解析：选 C 由右手定则可知通过电阻 R 的电流方向为 MT

2、RTP,A 错误；金属导线ab 相当于电源，电源内部电流从电势低的一端流向电势高的一端，所以a 端电势高于 b 端电势，C 正确；由法拉第电磁感应定律可知， E = BLv，由闭合电路欧姆定律得 a、b 两点间E2的电压为 Uab=一 R =2BLv, B 错误；由于金属导线 ab 做匀速直线运动，外力 F 做的功R+R等于克服安培力做的功，等于整个电路产生的焦耳热，并非电阻R 上产生的焦耳热，D 错误。2.（2019 河南灵宝月考）如图所示，由均匀导线制成的半径为R 的圆环,以速度 v 匀速进入一磁感应强度大小为B 的有界匀强磁场，边界如图中虚线所示。当圆环运动到图示位置（/ aOb= 90

3、时，a、b 两点间的电势差为( )A. 2BRv42BR v4B. BRvD.BRv解析：选 D 圆环的 ab 段切割磁感线产生的感应电动势为E = 2BR v;由欧姆定律得a、b 两点间的电势差为3J2BRv- ，选项 D 正确。4E Irab=2BR v 2BR vr3.（多选）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置,间距为 1= 1 m, cd 间、de 间、cf 间分别接着阻值 R= 10Q的电阻。一阻值 R= 10Q的导 体棒 ab以速度 v = 4 m/s 匀速向左运动，导体棒 ab 与导轨接触良好。导轨所在平面存在磁感应强度大小 B= 0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场。

4、下列说法正确的是（）A导体棒 ab 中电流的方向为由 b 到 aB.cd 两端的电压为 1 VC.de 两端的电压为 1 VD.fe 两端的电压为 1 V解析：选 BD 由右手定则可知导体棒ab 中电流的方向为由 a 到 b, A 错误；导体棒ab 切割磁感线产生的感应电动势E = Blv，导体棒 ab 为电源，cd 间电阻 R 为外电路负载，de 和 cf 间无电压，因此 cd 和 fe 两端电压相等，即 U =島xR=罟=1 V , B、D 正确，C 错误。4.（2019 温州模拟）如图所示，一足够长的平行金属导轨倾斜放置，倾角为 37宽度为 0.5 m,电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，

5、电阻为1Q。一导体棒 MN 垂直于导轨放置，质量为 0.2 kg,接入 电路的电阻为 1Q,两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8 T。将导体棒 MN 由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒 MN 的运动速度大小以及小灯泡消耗的电功率分别为（重力加速度 g 取 10 m/s2, sin 37= 0.6）（）（）E2E = BLV,电路电流 I =，小灯泡消耗的功率 P= I R,解得 P = 1 W，故选项 B 正确。R + r5.如图所示， 导体杆 OP 在作用于 OP 中点且垂直于 OP 的力作用 下，绕 O 轴沿半径为 r

6、的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以一定的角 速度转动。磁场的磁感应强度为B, AO 间接有电阻 R,导体杆和框架电阻不计，回路中的总电功率为P,则（）衡条件得：2 2B L vmgsin 37 =卩 mgos 37 牛，解得 v = 5 m/s;导体棒 MN 产生的感应电动势R+ r解析：选 B 小灯泡稳定发光时，导体棒MN 做匀速直线运动，处于平衡状态，由平de 和 cf 间电阻中无电流,A.2.5 m/s,1 WC. 7.5 m/s,9 WB.5 m/s,1 WD. 15 m/s,9 W0.5。在导轨间存在着A .外力的大小为2Br :RB.外力的大小为Br PRC.导体杆旋转的角速度为 务

7、閉速度为 v，则（）A .此时整个圆环的电动势 E = 2Bv 冗 r解析：选 C 设导体杆转动的角速度为3,则导体杆转动切割磁感线产生的感应电动势12EE =尹 r2w,I = R,根据题述回路中的总电功率为P，贝UP = El ;设维持导体杆匀速转动的外力为 F，则有 P =豊,v = r3联立解得 F = BRR,3=，选项 C 正确，A、B、D 错误。6.（2019 广东模拟）如图所示，在一磁感应强度 B= 0.5 T 的匀强磁场中（磁场方向垂直纸面向上），垂直于磁场方向水平固定着两根相距为L = 0.1 m 的平行金属导轨 MN 和 PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q 之

8、间连接一阻值 R = 0.3Q的电阻。垂直两根导轨放置一金B. N、Q 间电压为 0.2 VC.a 端电势比 b 端电势低D .回路中感应电流大小为1 A解析：选 A 金属棒 ab 产生的电动势 E = BLv= 0.2 V，回路中的感应电流大小 I =R + r=0.4 A，金属棒 ab 所受的安培力大小 F = BIL = 0.02 N , A 正确，D 错误；N、Q 之间的电压 U = IR = 0.12 V, B 错误；由右手定则得 a 端电势较高，C 错误。7.（多选）有一半径为 R,电阻率为p,密度为 d 的均匀圆环落入磁感应强度为B 的径向磁场中，圆环的截面半径为r(r? R),

9、如图(a)、（b）所示。当圆环在加速下落时某一时刻的D .导体杆旋转的角速度为图B.忽略电感的影响，此时圆环中的电流Bn2vI =C.此时圆环的加速度B2va= pdpgdD .如果径向磁场足够长，则圆环的最大速度vm= B2解析：选 BD 此时整个圆环垂直切割径向磁感线，电动势E = 2BvnR,选项 A 错误;-B2，选项 B 正确；对圆环根据牛顿第二定律得mg F安=P22B vp, m = dn* 2R,贝Va = g ,选项 C 错误；如果径向磁场2足够长， 当 a= 0 时圆环的速度最大， 即 g BpVd=0，解得 vm=_pB2gd选项 D 正确。ab 可动外，其余部分均固定不

10、动。甲图C 原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间图中装置均在水平面内， 且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中,A .三种情况下，导体棒最终均静止B.图甲、丙中导体棒最终将以不同的速度做匀速运动；图乙中导体棒最终静止C .图甲、丙中，导体棒最终将以相同的速度做匀速运动D .甲、乙两种情况下，电阻R 上产生的焦耳热一定不同解析：选 BD 题图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电,当电容器极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，导体棒不受安培力，其向右做匀速运动；题图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，通过电阻R

11、转化为内能，导体棒速度减小，当导体棒的动能全部转化为内能时，导体棒静止；题图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，导体棒向左做匀速运动，故 A、C 错误，B 正确；题图甲中，导体棒的部分动能转化为内能，题图乙中,导体棒的动能全部转化为内能，故有Q甲Q乙，故 D 正确。此时圆环中的电流 1 =2 兀 Rn2 2 22nB r Rv ma,F安=BI2Rr=8.（多选）在如图所示的甲、乙、丙中除导体棒中的电容器的摩擦不计。导轨足够长, 今给导体棒一个向右的初速度v0,导体棒的最终运

12、动状态是（aXX XftK xX XX XbX,xX X屮9.如图甲所示，光滑导轨宽 0.4 m, ab 为金属棒，均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面，磁场的变化情况如图乙所示，金属棒 ab 接入电路的电阻为 1 Q,导轨电阻不计。t= 0 时刻,金属棒 ab 从导轨最左端以 1 m/s 的速度向右做匀速运动， 求 1 s 末回路中的感应电流及金属 棒 ab 受到的安培力。解析：磁通量 的变化有两个原因，一是磁感应强度B 的变化，二是面积 S 的变化,由题意可知 01 s 末 B、S 都在变化，所以 1 s 末回路中产生的感应电动势为BE= S+ Bl vf AB又云=2 T/s在 1 s 末，B

13、 = 2 T, S= lvt= 0.4 m2解得 1 s 末 E = 1.6 V此时回路中的电流1= R=仁6 A根据右手定则可判断出电流沿逆时针方向，金属棒ab 受到的安培力 F = BIl = 1.28 N ,方向向左。答案：1.6 A 1.28 N，方向向左10.(2019 淮北模拟) )如图所示，MN、PQ 是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距为 d,导轨所在平面与水平面成B角，M、P 间接阻值为 R 的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为 B。质量为 m、阻值为 r、长度为 d 的金属棒放在两导轨上，在平行于导轨的拉力F 作用下，以速度 v 匀速向上运动。已知

14、金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度为g。求：(1)金属棒产生的感应电动势E;(2) 通过电阻 R 的电流 I;(3) 拉力 F 的大小。9.-屮解析：( (1)根据法拉第电磁感应定律得E = Bdv。11.如图所示，间距 L = 1 m 的两根足够长的固定水平平行导轨间存在着匀强磁场，其磁感应强度大小 B=1 T、方向垂直于纸面向里，导轨上有一金属棒MN 与导轨垂直且在水平拉力 F 作用下以 v = 2 m/s 的速度水平向左匀速运动。R1= 8 Q, R2= 12 Q, C = 6 讥 导轨和棒的电阻及一切摩擦均不计。开关S2闭合，电路稳定后，求：(1) 通过 R2的电流 I 的大小和方向；(2) 拉力 F 的大小；(3) 开关 S1断开后通过 R2的电荷量 Q。解析：开关 S1、S2闭合后，根据右手定则知棒中的感应电流方向是MTN，所以通过 R2的电流方向是 bTaMN 中产生的感应电动势的大小E = BLv通过 R2的电流 I =R1+ R2代入数据解得 I = 0.1 A。(2) 由棒受力平衡有 F = F安(2)根据闭合电路欧姆定律得I =Bdv 0R+ r R+ r(3)金属棒的受力情况如图所示,根据牛顿第二定律有F F安一 mgsin0=