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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練33 電磁感應(yīng)中電路和圖像問題 一、選擇題 1．穿過閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象分別如圖①～④所示．下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的論述中正確的是(　　) A．圖①中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變 B．圖②中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大 C．圖③中，回路在0～t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于在t1～t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D．圖④中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大 解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝n可得，閉合回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)取決于Φ－t圖象的斜率的絕對(duì)值大小．圖①中Φ－t圖象的斜率為零，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，A錯(cuò)誤；圖②中Φ－t圖象斜率不變，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為定值，B錯(cuò)誤；圖③中回路中0～t1時(shí)間內(nèi)Φ－t圖象的斜率的絕對(duì)值大于t1～t2時(shí)間內(nèi)Φ－t圖象的斜率的絕對(duì)值，故在0～t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于t1～t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，C錯(cuò)誤；圖④中Φ－t圖象的斜率的絕對(duì)值先變小再變大，故回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大，D正確． 答案：D 2. 如圖所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R.整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))，現(xiàn)對(duì)MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v(如圖)做勻速運(yùn)動(dòng)，令U表示MN兩端電壓的大小，則(　　) A．U＝vBl，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到d B．U＝vBl，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b C．U＝vBl，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到d D．U＝vBl，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b 解析：導(dǎo)體桿向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Blv，R和導(dǎo)體桿形成一串聯(lián)電路，由分壓原理得U＝R＝Blv，由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向由N→M→b→d→N，故A選項(xiàng)正確． 答案：A 3．(xx臨沂三月)如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角為60的斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力F作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．規(guī)定a→b的方向?yàn)殡娏鞯恼较颍较蛴业姆较驗(yàn)橥饬的正方向，則在0～t1時(shí)間內(nèi)，能正確反映通過導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是(　　) 解析：由楞次定律可判定回路中的電流方向始終為b→a，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路中電流大小恒定，故A、B錯(cuò)；由F安＝BIL可得F安隨B的變化而變化，在0～t0時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向斜向右下，故外力F與F安的水平分力等值反向，方向向左為負(fù)值；在t0～t1時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安的水平分力方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎?，故C錯(cuò)誤，D正確． 答案：D 4. (xx大綱卷)紙面內(nèi)兩個(gè)半徑均為R的圓相切于O點(diǎn)，兩圓形區(qū)域內(nèi)分別存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，且不隨時(shí)間變化．一長為2R的導(dǎo)體桿OA繞過O點(diǎn)且垂直于紙面的軸順時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)，角速度為ω，t＝0時(shí)，OA恰好位于兩圓的公切線上，如圖所示．若選取從O指向A的電動(dòng)勢(shì)為正，下列描述導(dǎo)體桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象可能正確的是(　　) 解析：從導(dǎo)體桿轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的角度考慮．當(dāng)導(dǎo)體桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)切割圓形區(qū)域中的磁感線時(shí)，由右手定則判斷電動(dòng)勢(shì)由O指向A，為正，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；切割過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BL＝BL2ω，其中L＝2Rsinωt，即E＝2BωR2sin2ωt，可排除選項(xiàng)A、B，選項(xiàng)C正確． 答案：C 5. (xx陜西省西工大附中高三第六次模擬)如圖所示，平行導(dǎo)軌之間有一個(gè)矩形磁場(chǎng)區(qū)，在相等面積兩部分區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．細(xì)金屬棒AB沿導(dǎo)軌從PQ處勻速運(yùn)動(dòng)到P′Q′的過程中，棒上AB兩端的電勢(shì)差UAB隨時(shí)間t的變化圖象正確的是(　　) 解析：AB在到達(dá)磁場(chǎng)左邊界前、及離開右邊界后沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，設(shè)導(dǎo)體棒切割磁感線的總長度為L，在兩個(gè)磁場(chǎng)中切割的長度分別為L1和L2，則L1＋L2＝L①，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)UAB＝B(L1－L2)v② 由①②式得：UAB＝2BL1v－BLv，在運(yùn)動(dòng)過程中L1逐漸減小，UAB先正后負(fù)，C正確． 答案：C 6. (xx福建卷)如圖，矩形閉合導(dǎo)體線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方，由不同高度靜止釋放，用t1、t2分別表示線框ab邊和cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻．線框下落過程形狀不變，ab邊始終保持與磁場(chǎng)水平邊界線OO′平行，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直．設(shè)OO′下方磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，不計(jì)空氣影響，則下列哪一個(gè)圖象不可能反映線框下落過程中速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律(　　) 解析：根據(jù)導(dǎo)體線框進(jìn)入磁場(chǎng)的速度的不同分析線框的受力情況、運(yùn)動(dòng)情況，從而判斷可能的v－t圖象． 線框先做自由落體運(yùn)動(dòng)，因線框下落高度不同，故線框ab邊剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)，其所受安培力F安與重力mg的大小關(guān)系可分以下三種情況： ①當(dāng)F安＝mg時(shí)，線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，其速度v＝，選項(xiàng)D有可能； ③當(dāng)F安mg時(shí)，線框減速進(jìn)入磁場(chǎng)，a＝－g，v減小，a減小，線框做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框未完全進(jìn)入磁場(chǎng)而a減為零時(shí)，即此時(shí)F安＝mg，線框開始做勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B有可能．故不可能的只有選項(xiàng)A. 答案：A 7．(多選)如圖甲所示，正六邊形導(dǎo)線框abcdef放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中靜止不動(dòng)，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示．t＝0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直紙面向里，設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流以順時(shí)針方向?yàn)檎?、豎直邊cd所受安培力的方向以水平向左為正．則下面關(guān)于感應(yīng)電流i和cd邊所受安培力F隨時(shí)間t變化的圖象正確的是(　　) 解析：0～2 s時(shí)間內(nèi)，負(fù)方向的磁場(chǎng)在減弱，產(chǎn)生正方向的恒定電流，cd邊受安培力向右且減小.2 s～3 s時(shí)間內(nèi)，電流仍是正方向，且大小不變，此過程cd邊受安培力向左且增大.3 s～6 s時(shí)間內(nèi)，電流沿負(fù)方向，大小不變，cd邊受安培力先向右后變?yōu)橄蜃螅蔬xA、C. 答案：AC 8．(多選) (xx錦州一模)如圖所示，兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上，相距為L，處于豎直向下的磁場(chǎng)中，整個(gè)磁場(chǎng)由n個(gè)寬度皆為x0的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域1、2、3、…、n組成，從左向右依次排列，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B、2B、3B、…、nB，兩導(dǎo)軌左端MP間接入電阻R，金屬棒ab垂直放在水平導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒的電阻．若在不同的磁場(chǎng)區(qū)對(duì)金屬棒施加不同的拉力，使棒ab以恒定速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)．取金屬棒圖示位置(即磁場(chǎng)1區(qū)左側(cè))為x＝0，則通過棒ab的電流i、對(duì)棒施加的拉力F隨位移x變化的圖象是(　　) 解析：金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，電路中感應(yīng)電流I＝＝，所以通過棒的電流i與n成正比，選項(xiàng)A正確；棒所受的安培力F安＝BIL＝，因?yàn)榘魟蛩龠\(yùn)動(dòng)，對(duì)棒施加的外力F與F安等大反向，即F與n2成正比，選項(xiàng)D正確． 答案：AD 9．(多選) 如圖所示，在坐標(biāo)系xOy中，有邊長為L的正方形金屬線框abcd，其一條對(duì)角線ac和y軸重合、頂點(diǎn)a位于坐標(biāo)原點(diǎn)O處．在y軸右側(cè)的Ⅰ、Ⅳ象限內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的上邊界與線框的ab邊剛好完全重合，左邊界與y軸重合，右邊界與y軸平行．t＝0時(shí)刻，線框以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)上邊界的方向穿過磁場(chǎng)區(qū)域．取沿a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正方向，則在線框穿過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流i、ab間的電勢(shì)差Uab隨時(shí)間t變化的圖線是下圖中的(　　) 解析：在ab邊通過磁場(chǎng)的過程中，利用楞次定律或右手定則可判斷出電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，即沿正方向，電流在減小，Uab＝－I(Rbc＋Rcd＋Rda)在減?。赾d邊通過磁場(chǎng)的過程中，可判斷出電流為順時(shí)針方向，即沿負(fù)方向，電流逐漸減小，Uab＝－IRab逐漸減小，A、D正確． 答案：AD 二、非選擇題 10．(xx重慶一中月考) 如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B＝0.1 T，金屬棒AB長0.4 m，與框架寬度相同，電阻為 Ω，框架電阻不計(jì)，電阻R1＝2 Ω，R2＝1 Ω，當(dāng)金屬棒以5 m/s的速度勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，求： (1)流過金屬棒的感應(yīng)電流多大？ (2)若圖中電容器C為0.3 μF，則帶電荷量是多少？ 解析：(1)由E＝BLv得 E＝0.10.45 V＝0.2 V R＝＝ Ω＝ Ω I＝＝ A＝0.2 A. (2)路端電壓U＝IR＝0.2 V＝ V Q＝CU2＝CU＝0.310－6 C＝410－8 C. 答案：(1)0.2 A　(2)410－8 C 11．(xx廣州一模)如圖甲所示，空間存在一寬度為2L的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．在光滑絕緣水平面內(nèi)有一邊長為L的正方形金屬線框，其質(zhì)量m＝1 kg、電阻R＝4 Ω，在水平向左的外力F作用下，以初速度v0＝4 m/s勻減速進(jìn)入磁場(chǎng)，線框平面與磁場(chǎng)垂直，外力F大小隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示．以線框右邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始計(jì)時(shí)，求： (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B； (2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，通過線框的電荷量q； (3)判斷線框能否從右側(cè)離開磁場(chǎng)？說明理由． 解析：(1)由F－t圖象可知，線框加速度a＝＝2 m/s2 線框的邊長L＝v0t－at2＝(41－212) m＝3 m t＝0時(shí)刻線框中的感應(yīng)電流I＝ 線框所受的安培力F安＝BIL 由牛頓第二定律F1＋F安＝ma 又F1＝1 N，聯(lián)立得B＝ T (2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)＝ 平均電流＝ 通過線框的電荷量q＝t 聯(lián)立得q＝0.75 C. (3)設(shè)勻減速運(yùn)動(dòng)速度減為零的過程中線框通過的位移為x. 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得0－v＝－2ax 代入數(shù)值得x＝4 m<2L 所以線框不能從右側(cè)離開磁場(chǎng)． 答案：(1) T　(2)0.75 C　(3)不能