高考物理一轮复习 课时跟踪检测（三十八）电磁感应中的电路和图像问题（重点班）-人教版高三全册物理试题.doc

课时跟踪检测（三十八） 电磁感应中的电路和图像问题 A级保分题目巧做快做1.(2018·温州模拟)如图所示，足够长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，电阻为1 。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1 ，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着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)()A2.5 m/s1 WB5 m/s1 WC7.5 m/s9 W D15 m/s9 W解析：选B导体棒做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得：mgsin 37°mgcos 37°，解得v5 m/s；导体棒产生的感应电动势EBLv，电路电流I，灯泡消耗的功率PI2R，解得P1 W，故选项B正确。2(2018·温州模拟)纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化。一长为2R的导体杆OA绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为。t0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示，若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是()解析：选C根据右手定则判断方向，然后根据EBL2分析大小变化即可做出选择。由右手定则可判，开始时感应电动势为正，故D错误；设经时间t导体杆转过的角度为，则t，导体杆有效切割长度为L2Rsin t。由EBL2可知，E2BR2sin2t，B、R、不变，切割的有效长度随时间先增大后减小，且做非线性、非正弦的变化，经半个周期后，电动势的方向反向，故A、B、D错误，C正确。3.多选(2018·济宁一模)如图所示，在水平面内有两个光滑金属“V”字型导轨，空间中存在垂直于水平面的匀强磁场，其中导轨bac固定不动，用外力F使导轨edf向右匀速运动，导轨间接触始终良好，从图示位置开始计时，下列关于回路中的电流I的大小和外力F的大小随时间的变化关系正确的是()解析：选AD运动的过程中切割的有效长度为L，产生的电动势为EBLv，由题图知，回路的周长与L成正比，即skL，设单位长度的电阻为R0，总电阻为kLR0，可求电流I，所以A正确，B错误；导轨做匀速运动，所以合外力等于零，即FF安BIL，电流I不变，切割的有效长度L随时间均匀增大，所以C错误，D正确。4.多选(2018·宁德质检)如图所示，固定在倾角为30°的斜面内的两根平行长直光滑金属导轨的间距为d1 m，其底端接有阻值为R2 的电阻，整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度大小为B2 T的匀强磁场中。一质量为m1 kg(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触。现杆在沿斜面向上、垂直于杆的恒力F10 N作用下从静止开始沿导轨向上运动距离L6 m时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为r2 ，导轨电阻不计，重力加速度大小为g10 m/s2。则此过程()A杆的速度最大值为5 m/sB流过电阻R的电量为6 CC在这一过程中，整个回路产生的焦耳热为17.5 JD流过电阻R电流方向为由c到d解析：选AC当杆达到最大速度时满足：Fmgsin ，解得vm5 m/s，选项A正确；流过电阻R的电量：q C3 C，选项B错误；回路产生的焦耳热：QFLmgLsin mvm217.5 J，选项C正确；由右手定则可知，流过R的电流方向从d到c，选项D错误。5.多选(2018·吉林调研) 如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场，当AC刚进入磁场时速度为v，方向与磁场边界成45°角，若线框的总电阻为R，则()A线框穿进磁场过程中，线框中电流的方向为DCBABAC刚进入磁场时，线框中感应电流为CAC刚进入磁场时，线框所受安培力为DAC刚进入磁场时，CD两端电压为Bav解析：选CD线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向外，则感应电流的方向为ABCD方向，故A错误；AC刚进入磁场时CD边切割磁感线，AD边不切割磁感线，所以产生的感应电动势EBav，则线框中感应电流为I，此时CD两端电压，即路端电压为UEBav，故B错误D正确；AC刚进入磁场时线框的CD边产生的安培力与v的方向相反，AD边受到的安培力的方向垂直于AD向下，它们的大小都是FBIa，由几何关系可以看出，AD边与CD边受到的安培力的方向相互垂直，所以AC刚进入磁场时线框所受安培力为AD边与CD边受到的安培力的合力，即F合F，故C正确。6.多选(2018·温州模拟) 如图所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为Bkt(常量k>0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1R0、R2。闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则()AR2两端的电压为B电容器的a极板带正电C滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D正方形导线框中的感应电动势为kL2解析：选AC根据法拉第电磁感应定律可知Ekr2，由此可知D错误。R2与R右侧部分是并联，并联滑动变阻器的阻值为，可知并联电阻为，则滑动变阻器所在支路的电阻为，外电路的总电阻为：R1，故R2两端电压为：·，所以A正确。电路左侧的变化磁场在正方形导线框内产生逆时针方向电流，所以电容器a极板带负电，B错误。设干路电流为I，则通过滑动变阻器左半部分的电流为I，通过其右半部分的电流为，由于此部分与R2并联而且电阻值相等，因此通过R2的电流也为，由PI2R知：滑动变阻器热功率为PI22，R2的热功率为：P22，所以滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍，故C正确。7(2018·太原模拟)如图甲中，两平行光滑金属导轨放置在水平面上且间距为L，左端接电阻R，导轨电阻不计。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。将质量为m、电阻为r的金属棒ab置于导轨上。当ab受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动时，F与金属棒速度v的关系如图乙所示。已知ab与导轨始终垂直且接触良好，设ab中的感应电流为I，ab受到的安培力大小为F安，R两端的电压为UR，R的电功率为P，则下图中正确的是()解析：选A由题图乙可得FF0kv，金属棒切割磁感线产生电动势EBLv，金属棒中电流IBLv/(Rr)，金属棒受安培力F安BIL，对金属棒根据牛顿第二定律：FF安ma，代入得：F0vma，所以金属棒做加速度减小的加速运动，当加速度减为零时，做匀速运动，所以A正确；F安，URR，R消耗的功率P，所以B、C、D错误。8.多选(2018·河北定州中学模拟)如图所示，在边长为a的正方形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，其方向垂直纸面向外，一个边长也为a的单匝正方形导线框EFGH正好与上述磁场区域的边界重合，导线框的电阻为R。现使导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动，经过导线框转到图中虚线位置，则在这时间内()A顺时针方向转动时，感应电流方向为EFGHEB平均感应电动势大小等于C平均感应电动势大小等于D通过导线框横截面的电荷量为解析：选BD由于虚线位置是经过到达的，若线框顺时针方向转动时，通过线框的磁通量是变小的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相同，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，根据安培定则，我们可以判断出感应电流的方向为：EHGFE，故A错误。根据法拉第电磁感应定律得：平均感应电动势E，OCa，OAa，ABAC；根据几何关系找出有磁场穿过面积的变化S(32)a2，解得：E，故B正确，C错误。通过导线框横截面的电荷量qtt·，故D正确。9.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L0.4 m，一端连接R1 的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B1 T。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v5 m/s 。求：(1)感应电动势E和感应电流I；(2)在0.1 s时间内，拉力的冲量IF的大小；(3)若将MN换为电阻r1 的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U。解析：(1)根据动生电动势公式得EBLv1×0.4×5 V2 V故感应电流I2 A。(2)导体棒在匀速运动过程中，所受的安培力大小为F安BIL0.8 N，因做匀速直线运动，所以导体棒所受拉力FF安0.8 N所以拉力的冲量IFFt0.8 N×0.1 s0.08 N·s。(3)其他条件不变，则有电动势E2 V由闭合电路欧姆定律I1 A导体棒两端电压UIR1 V。答案：(1)E2.0 V、I2.0 A(2)IF0.08 N·s(3)U1 VB级拔高题目稳做准做10.多选(2018·湖北省部分重点中学模拟)如图所示，在水平面(纸面)内有三根相同的金属棒ab、 ac和MN，其中ab、 ac在a点接触，构成“V”字型导轨。导轨所在空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN从a点由静止开始做匀加速直线运动，运动中MN始终与bac的角平分线垂直且和导轨保持良好接触， MN与ab、 ac的交点分别为P、Q。关于回路中的电流i及P、Q间的电压绝对值U与时间t的关系图线，下列可能正确的是()解析：选AC设bac2 ，金属棒单位长度的电阻为r，金属棒的加速度为a，则经时间t，金属棒切割磁感线的有效长度L2·at2tan at2tan ，电动势EBLatBa2t3tan ；回路的电流：itt，故选项C正确；P、Q间的电压绝对值Uir·t3，故选项A正确，B错误。11(2018·苏锡常镇四市模拟)一个圆形线圈，共有n10匝，其总电阻r4.0 ，线圈与阻值R016 的外电阻连成闭合回路，如图甲所示。线圈内部存在着一个边长l0.20 m的正方形区域，其中有分布均匀但强弱随时间变化的磁场，图乙显示了一个周期内磁场的变化情况，周期T1.0×102s，磁场方向以垂直线圈平面向外为正方向。求：(1)tT时刻，电阻R0上的电流大小和方向； (2)0时间内，流过电阻R0的电量；(3)一个周期内电阻R0的发热量。解析：(1)0内，感应电动势大小E1n可得E18 V电流大小I1，可得I10.4 A电流方向为b到a。(2)同(1)可得内，感应电流大小I20.2 A流过电路的电量qI1I2得q1.5×103 C。(3)QI12R0I22R0得Q1.6×102 J。答案：(1)I10.4 A电流方向为b到a (2)q1.5×103 C (3)Q1.6×102 J12.(2018·唐山六校联考)如图所示，间距为L的两根光滑圆弧轨道置于水平面上，其轨道末端水平，圆弧轨道半径为r，电阻不计。在其上端连有阻值为R0的电阻，整个装置处于如图所示的径向磁场中，圆弧轨道处的磁感应强度大小为B。现有一根长度等于L、质量为m、电阻为R的金属棒从轨道的顶端PQ处由静止开始下滑，到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg(重力加速度为g)。求：(1)金属棒到达轨道底端时金属棒两端的电压；(2)金属棒下滑过程中通过电阻R0的电荷量。解析：(1)金属棒两端的电压为路端电压，当金属棒到达底端时，设棒的速度为v，由牛顿第二定律可得2mgmgm，解得v由法拉第电磁感应定律可得EBLv根据闭合电路欧姆定律得金属棒两端电压UR0联立即得U。(2)通过电阻R0的电荷量qt金属棒下滑过程中产生的感应电动势为感应电流为，解得q。答案：(1)(2)