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2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)49 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題

上傳人:xt****7 文檔編號:105948229 上傳時間:2022-06-13 格式:DOC 頁數(shù):9 大?。?76KB
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1、2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)49 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題 1.(2018·江西南昌三校四聯(lián))如圖所示,有一個矩形邊界的勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向里.一個三角形閉合導(dǎo)線框,由位置1(左)沿紙面勻速運動到位置2(右).取線框剛到達磁場邊界的時刻為計時起點(t=0),規(guī)定逆時針方向為電流的正方向,則圖中能正確反映線框中電流與時間關(guān)系的是(  ) 答案:A 解析:線框進入磁場的過程,磁通量向里增加,根據(jù)楞次定律得知感應(yīng)電流的磁場向外,由安培定則可知感應(yīng)電流方向為逆時針,電流方向應(yīng)為正方向,故B、C錯誤;線框進入磁場的過程,線框有效的切割長度先均勻增大后均勻減小,由E=BL

2、v,可知感應(yīng)電動勢先均勻增大后均勻減小;線框完全進入磁場后,磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生;線框穿出磁場的過程,磁通量向里減小,根據(jù)楞次定律得知感應(yīng)電流的磁場向里,由安培定則可知感應(yīng)電流方向為順時針,電流方向應(yīng)為負方向,線框有效的切割長度先均勻增大后均勻減小,由E=BLv,可知感應(yīng)電動勢先均勻增大后均勻減小,故A正確,D錯誤. 2.(2018·山西四校聯(lián)考)如圖所示,一直角三角形金屬框,向左勻速地穿過一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場,磁場僅限于虛線邊界所圍的區(qū)域內(nèi),該區(qū)域的形狀與金屬框完全相同,且金屬框的下邊與磁場區(qū)域的下邊在一條直線上.若取順時針方向為電流的正方向,則金屬框穿過磁場過程的感應(yīng)

3、電流i隨時間t變化的圖象是下圖所示的(  )   答案:C 解析:根據(jù)楞次定律,在金屬框進入磁場的過程中,感應(yīng)電流的方向為逆時針方向,在出磁場的過程中,感應(yīng)電流的方向為順時針方向,選項A、B錯誤;由E=BLv可知,金屬框離開磁場過程中切割磁感線的有效長度均勻減小,故感應(yīng)電動勢均勻減小,由閉合電路歐姆定律可知,金屬框中的感應(yīng)電流均勻減小,選項D錯誤,C正確. 3. (2018·河南靈寶月考)如圖所示,由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán),以速度v勻速進入一磁感應(yīng)強度大小為B的有界勻強磁場,邊界如圖中虛線所示.當圓環(huán)運動到圖示位置(∠aOb=90°)時,a、b兩點間的電勢差為(  ) A

4、.BRv B.BRv C.BRv D.BRv 答案:D 解析:圓環(huán)的ab段切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BRv;由歐姆定律得a、b兩點間的電勢差Uab=E-Irab=BRv-·=,選項D正確. 4.(多選)如圖甲所示,面積為S的n匝圓形閉合線圈內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小隨時間周期性變化,如圖乙所示,已知線圈的電阻為R,則下列說法正確的是(  ) 甲   乙 A.線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值為SB0 B.線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流最小值為 C.線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢周期為4 s D.0~1 s內(nèi)線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時針方向 答案:CD 

5、解析:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知E=nS,結(jié)合圖乙分析可知,在0~1 s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,最大值為Emax=nS=nB0S,A錯誤;1~2 s內(nèi)線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最小為零,故感應(yīng)電流的最小值為零,B錯誤;由圖線可知,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢周期為4 s,C正確;0~1 s內(nèi)磁感應(yīng)強度逐漸增大,線圈中的磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知,0~1 s內(nèi)線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時針方向,D正確. 5.(2018·廣東四校第一次聯(lián)考)如圖所示,在一磁感應(yīng)強度B=0.5 T的勻強磁場中,垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為L=0.1 m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ,導(dǎo)軌電阻忽略不計,在兩根導(dǎo)軌的端點N、Q

6、之間連接一阻值R=0.3 Ω的電阻.導(dǎo)軌上正交放置著金屬棒ab,其電阻r=0.2 Ω.當金屬棒在水平拉力作用下以速度v=4.0 m/s向左做勻速運動時(  ) A.a(chǎn)b棒所受安培力大小為0.02 N B.N、Q間電壓為0.2 V C.a(chǎn)端電勢比b端電勢低 D.回路中感應(yīng)電流大小為1 A 答案:A 解析:ab棒產(chǎn)生的電動勢E=BLv=0.5×0.1×4.0 V=0.2 V,電流I==0.4 A,ab棒受的安培力F=BIL=0.5×0.4×0.1 N=0.02 N,A正確,D錯誤;N、Q之間的電壓U=E=0.12 V,B錯誤;由右手定則得a端電勢較高,C錯誤. 6. (2018·江

7、蘇南京二模)(多選)如圖所示,光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角,M、P兩端接一阻值為R的定值電阻,阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置,其他部分電阻不計.整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下.t=0時對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力F,金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上做勻加速直線運動.下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量變化量ΔΦ、磁通量的瞬時變化率、通過金屬棒的電荷量q隨時間t變化以及a、b兩端的電勢差U隨時間t變化的圖象中,正確的是(  ) 答案:BD 解析:設(shè)加速度為a,運動的位移x=at2,磁通量變化量ΔΦ=BLx=BLat2,ΔΦ∝t2,選項

8、A錯誤;感應(yīng)電動勢E==BLat,故∝t,選項B正確;U==t,U∝t,選項D正確;電荷量q=,因為ΔΦ∝t2,所以q∝t2,選項C錯誤. 7.(2018·湖南衡陽八中月考)(多選)如圖甲所示的電路中,電阻R1=R,R2=2R,單匝圓形金屬線圈半徑為r2,圓心為O,線圈導(dǎo)線的電阻為R,其余導(dǎo)線的電阻不計.半徑為r1(r1

9、電荷量為 C.t1時刻之后,線圈兩端的電壓為 D.t1時刻之后,R1兩端的電壓為 答案:AC 解析:根據(jù)楞次定律可知,線圈產(chǎn)生了沿逆時針方向的感應(yīng)電流,則電容器上極板帶正電,故A正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E==S=πr=,電流為I==,UR2=I·2R=·2R=,電容器所帶的電荷量Q=CUR2=,故B錯誤;t1時刻之后,線圈兩端的電壓U=I·(R1+R2)=,故C正確;t1時刻之后,R1兩端的電壓為U=IR1==,故D錯誤. [能力提升] 8.(2018·山東德州期末)(多選)如圖所示為三個有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B,方向分別垂直紙面向外、向里和向外,磁場寬度均為L.在磁

10、場區(qū)域的左側(cè)邊界處有一邊長為L的正方形導(dǎo)體線框,總電阻為R,且線框平面與磁場方向垂直.現(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域,以初始位置為計時起點,規(guī)定電流沿逆時針方向時的電動勢E為正,磁感線垂直紙面向里時的磁通量Φ為正值,外力F向右為正.則以下能反映線框中的磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E、外力F和電功率P隨時間變化規(guī)律的圖象是(  )   答案:ABD 解析:在0~時間內(nèi),磁通量Φ=BLvt,為負值,逐漸增大;在t=時,磁通量為零;當t=時,磁通量Φ=BL2為最大正值;在~時間內(nèi),磁通量為正,逐漸減?。籺=時,磁通量為零;~時間內(nèi),磁通量為負,逐漸增大;t=時,磁通量為負的最大值;~

11、時間內(nèi),磁通量為負,逐漸減小,由此可知選項A正確.在0~時間內(nèi),E=BLv,為負值;在~時間內(nèi),兩個邊切割磁感線,感應(yīng)電動勢E=2BLv,為正值;在~時間內(nèi),兩個邊切割磁感線,感應(yīng)電動勢E=2BLv,為負值;在~時間內(nèi),一個邊切割磁感線,E=BLv,為正值,B正確.0~時間內(nèi),安培力向左,外力向右,F(xiàn)0=F安=BI0L,電功率P0=IR=;~時間內(nèi),外力向右,F(xiàn)1=2B·2I0L=4F0,電功率P1=IR==4P0;~時間內(nèi),外力向右,F(xiàn)2=2B·2I0L=4F0,電功率P2=IR==4P0;在~時間內(nèi),外力向右,F(xiàn)3=BI0L=F0,電功率P3=IR==P0,選項C錯誤,D正確. 9.如圖

12、所示,間距L=1 m的兩根足夠長的固定水平平行導(dǎo)軌間存在著勻強磁場,其磁感應(yīng)強度大小B=1 T、方向垂直于紙面向里,導(dǎo)軌上有一金屬棒MN與導(dǎo)軌垂直且在水平拉力F作用下以v=2 m/s的速度水平向左勻速運動.R1=8 Ω,R2=12 Ω,C=6 μF,導(dǎo)軌和棒的電阻及一切摩擦均不計.開關(guān)S1、S2閉合,電路穩(wěn)定后,求: (1)通過R2的電流I的大小和方向; (2)拉力F的大?。? (3)開關(guān)S1切斷后通過R2的電荷量Q. 答案:(1)0.1 A,方向是b→a (2)0.1 N (3)7.2×10-6 C 解析:(1)開關(guān)S1、S2閉合后,根據(jù)右手定則知棒中的感應(yīng)電流方向是由M→N,所

13、以通過R2的電流方向是由b→a MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小E=BLv 流過R2的電流I= 代入數(shù)據(jù)解得I=0.1 A. (2)棒受力平衡有F=F安 F安=BIL 代入數(shù)據(jù)解得F=0.1 N. (3)開關(guān)S1、S2閉合,電路穩(wěn)定后,電容器所帶電荷量Q1=CIR2 S1切斷后,流過R2的電荷量Q等于電容器所帶電荷量的減少量,即Q=Q1-0 代入數(shù)據(jù)解得Q=7.2×10-6 C. 10.如圖甲所示,兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌ef、cd與水平面成θ=30°角固定,導(dǎo)軌間距離為l=1 m,導(dǎo)軌電阻不計,一個阻值為R0的定值電阻與電阻箱并聯(lián)接在兩金屬導(dǎo)軌的上端.整個系統(tǒng)置于勻強磁場中,

14、磁感應(yīng)強度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直,磁感應(yīng)強度大小為B=1 T.現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止釋放,金屬棒下滑過程中與導(dǎo)軌接觸良好.改變電阻箱的阻值R,測定金屬棒的最大速度vm,得到 -的關(guān)系如圖乙所示.取g=10 m/s2. (1)求金屬棒的質(zhì)量m和定值電阻R0的阻值; (2)當電阻箱的阻值R取2 Ω,且金屬棒的加速度為g時,求金屬棒的速度大?。? 答案:(1)0.2 kg 2 Ω (2)0.5 m/s 解析:(1)金屬棒以速度vm下滑時,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E=Blvm,由閉合電路歐姆定律有E=I·,根據(jù)平衡條件有BIl=mgsin θ,整理得=,由 -圖象可知=1 m-1·s·Ω,·=0.5 m-1·s.解得m=0.2 kg,R0=2 Ω. (2)設(shè)此時金屬棒下滑的速度大小為v,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E′=Blv,由閉合電路歐姆定律有E′=I′·,根據(jù)牛頓第二定律有mgsin θ-BI′l=,聯(lián)立解得v=0.5 m/s.

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