高考物理大一轮复习 题组层级快练46 第十单元 电磁感应 3 电磁感应中的电路与图像专题-人教版高三全册物理试题.doc

题组层级快练(四十六)电磁感应中的电路与图像专题一、选择题1.如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中()A导体框中产生的感应电流方向相同B导体框中产生的焦耳热相同C导体框ad边两端电势差相同D通过导体框截面的电荷量相同答案AD解析由右手定则可得两种情况导体框中产生的感应电流方向相同，选项A正确；热量QI2Rt()2R·，可知导体框产生的焦耳热与运动速度有关，选项B错误；电荷量qIt·，故通过截面的电荷量与速度无关，电荷量相同，选项D正确；以速度v拉出时，UadBLv，以速度3v拉出时，UadBL·3v，选项C错误2.如图所示，电阻R1 、半径r10.2 m的单匝圆形导线框P内有一个与P共面的圆形磁场区域Q，P、Q的圆心相同，Q的半径r20.1 mt0时刻，Q内存在着垂直于圆面向里的磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系是B2t(T)若规定逆时针方向为电流的正方向，则线框P 中感应电流I随时间t变化的关系图像应该是图中的()答案C解析由B2t知，1 T/s，且磁感应强度减小，由楞次定律得P内电流沿顺时针方向，为负值，图A、D错误；又由欧姆定律得I0.01 (A)，故选项B错误，选项C正确3.两块水平放置的金属板间的距离为d，用导线与一个n匝线圈相连，线圈电阻为r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R与金属板连接，其余电阻均不计如图所示，两板间有一个质量为m、电荷量为q的带正电的油滴恰好处于静止状态，则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是()A磁感应强度B竖直向上且正在增强，B磁感应强度B竖直向下且正在增强，C磁感应强度B竖直向上且正在减弱，D磁感应强度B竖直向下且正在减弱，答案C解析设板间电压为U，由平衡条件，得油滴受的电场力方向向上，qmg，上板带负电因EnUr，故.由楞次定律知，磁感应强度为向上在减弱或向下在增强，C项正确4如图甲所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大小为B.一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置开始沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域，则图乙中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离x的关系图像正确的是()答案D解析进入磁场时，UAB是路端电压，EBav，所以UABE；完全进入后，导线框中没有感应电流，但A、B两端有感应电动势，大小为Bav；穿出磁场时UAB应该是电动势的四分之一，即，A点电势始终高于B点电势，即A>B.5(2015·山东)如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化规定内圆环a端电势高于b端时，a，b间的电压uab为正，下列uabt图像可能正确的是()答案C解析在第一个0.25T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环a端电势高于b端，因电流的变化率逐渐减小，故内环的电动势逐渐减小；同理在第0.25T00.5T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环a端电势低于b端，因电流的变化率逐渐变大，故内环的电动势逐渐变大；故C项正确6.如图所示，一个边长为L的正方形线框abcd从高处无初速度地释放，线框下落过程中，下边保持水平向下平动，在线框的下方，有一个上、下界面都水平的匀强磁场区，磁场区高度为2L，磁场方向与线框平面垂直，闭合线框下落后，刚好匀速进入磁场区，在整个进出磁场过程中，线框中的感应电流I随位移x变化的图像可能是下图中的()答案BD解析线框刚进入磁场时，mg，下边始终匀速切割磁感线，通过线框的感应电流的大小恒定为I0，方向不变，线框完全进入磁场后，安培力立即消失，线框仅在重力的作用下做匀加速运动，当线框下边刚出磁场时，线框的速度大于进入磁场时的速度，故电流大于I0，线框所受安培力大于重力，线框做减速运动，感应电流及安培力都减小，所以线框的加速度a也减小，当加速度减小到0时，电流为I0，A、C项错误；B、D两项中在x2L和x3L之间的曲线，分别对应着上边刚要出磁场时，线框的速度已减小到进入磁场时的速度和未减小到该速度两种情况，因此B、D项正确7图甲为列车运行的俯视图，列车首节车厢下面安装一块电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场，列车经过放在铁轨间的线圈时，线圈产生的电脉冲信号传到控制中心，如图乙所示则列车的运动情况可能是()A匀速运动B匀加速运动C匀减速运动D先匀减速运动再匀加速运动答案C解析当列车通过线圈时，线圈的左边或右边切割磁感线，由EBLv可得电动势的大小由速度v决定，由图像可得线圈产生的感应电动势均匀减小，则列车做匀减速运动，C项正确8如图所示(俯视图)，在光滑的水平面上，宽为l的区域内存在一匀强磁场，磁场方向垂直水平面向下水平面内有一不可形变的粗细均匀的等边三角形闭合导体线框CDE(由同种材料制成)，边长为l.t0时刻，E点处于磁场边界，CD边与磁场边界平行在外力F的作用下线框沿垂直于磁场区域边界的方向匀速穿过磁场区域从E点进入磁场到CD边恰好离开磁场的过程中，线框中感应电流I(以逆时针方向的感应电流为正)、外力F(水平向右为正方向)随时间变化的图像(图像中的t，曲线均为抛物线)可能正确的有()答案BD解析线框的位移xvt，切割磁感线的有效长度L2xtan30°t，感应电流It，线框进入与离开磁场过程L都增大，感应电流都增大，线框完全在磁场中感应电流为零，由右手定则可知，线框进入磁场过程感应电流沿逆时针方向，为正的，离开磁场过程，感应电流沿顺时针方向，为负的，A项错误，B项正确，线框的位移xvt，切割磁感线的有效长度L2xtan30°t，安培力F安培BILt2，线框做匀速运动，由平衡条件可知，FF安培t2，由左手定则可知，安培力水平向左，则拉力水平向右，故C项错误，D项正确9如图所示，两根相距为L的平行直导轨水平放置，R为固定电阻，导轨电阻不计电阻阻值也为R的金属杆MN垂直于导轨放置，杆与导轨之间有摩擦，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.t0时刻对金属杆施加一水平外力F，使金属杆从静止开始做匀加速直线运动下列关于外力F、通过R的电流i、摩擦生热Q(图C为抛物线)、外力F的功率P随时间t变化的图像中正确的是()答案BC解析金属杆从静止开始做匀加速直线运动，速度vat，金属杆切割磁感线产生的感应电动势EBLvBLat，感应电流i，电流与时间成正比，选项B正确金属杆受的安培力F安BIL，根据牛顿第二定律有FF安fma，则有FF安fmafma，外力F随时间逐渐增大，选项A错误摩擦生热Qfsf×at2与时间的平方成正比，选项C正确外力F的功率PFv(fma)at，不是一次函数，所以图像不是直线，选项D错误10(2016·盐城市高三第三次市统考)如图甲所示，圆形的刚性金属线圈与一平行板电容器连接，线圈内存在垂直于线圈平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示(以图示方向为正方向)t0时刻，平行板电容器间一带正电的粒子(重力可忽略不计)由静止释放，假设粒子运动未碰到极板，不计线圈内部磁场变化对外部空间的影响，下列粒子在板间运动的速度图像和位移图像(以向上为正方向)中，正确的是()答案C解析0T/4内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电，金属板下极板带正电；因粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向上而向上做匀加速运动T/4T/2内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电，金属板下极板带负电；因粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向下而向上做匀减速运动，直到速度为零T/23T/4内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电，金属板下极板带负电，带正电粒子向下匀加速，3T/4T内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电，金属板下极板带正电；因粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向上，而向下做匀减速运动，直到速度为零；由上分析可知，末速度减小为零，位移最大，当T末，粒子回到了原来位置故C项正确，A、B、D三项错误二、非选择题11匀强磁场的磁感应强度B0.2 T，磁场宽度L3 m，一正方形金属框边长abl1 m，每边电阻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，如图所示(1)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(2)画出ab两端电压的Ut图线解析(1)金属框进入磁场区时：E1Blv2 V，I12.5 A，电流的方向为逆时针方向，如图甲中实线框abcd所示，感应电流持续的时间t10.1 s金属框全部进入磁场区后：E20，I20，无电流的时间t20.2 s金属框穿出磁场区时：E3Blv2 V，I32.5 A，电流的方向为顺时针方向，如图甲中虚线框abcd所示，规定电流方向逆时针为正，故It图线如图乙所示(2)金属框进入磁场区时：ab两端电压U1I1r0.5 V金属框全部进入磁场区后：ab两端电压U2Blv2 V金属框穿出磁场区时：ab两端电压U3E3I3r1.5 V由此得Ut图线如图丙所示12如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d0.5 m，电阻不计，左端通过导线与阻值R2 的电阻连接，右端通过导线与阻值RL4 的小灯泡L连接在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长l2 m，有一阻值r2 的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处(恰好不在磁场中)CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示在t0至t4 s内，金属棒PQ保持静止，在t4 s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动已知从t0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，小灯泡的亮度没有发生变化求：(1)通过小灯泡的电流；(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小答案(1)0.1 A(2)1 m/s解析(1)在t0至t4 s内，金属棒PQ保持静止，磁场变化导致电路中产生感应电动势电路为r与R并联，再与RL串联，电路的总电阻R总RL5 此时感应电动势Edl0.5×2×0.5 V0.5 V通过小灯泡的电流为：I0.1 A.(2)当棒在磁场区域中运动时，由导体棒切割磁感线产生电动势，电路为R与RL并联，再与r串联，此时电路的总电阻R总r(2) 由于灯泡中电流不变，所以灯泡的电流ILI0.1 A，则流过金属棒的电流为IILIRIL0.3 A电动势EIR总Bdv解得棒PQ在磁场区域中运动的速度大小v1 m/s.13如图甲所示，水平面内直角坐标系的第一象限有磁场分布，方向垂直于水平面向下，磁感应强度沿y轴方向没有变化，与x轴的关系如图乙所示，图线是双曲线(坐标轴是渐近线)；顶角45°的光滑金属长导轨MON固定在水平面内，ON与x轴重合，一根与ON垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨MON向右滑动，导体棒在滑动过程中始终与导轨良好接触已知t0时，导体棒位于顶点O处；导体棒的质量为m2 kg；OM、ON接触处O点的接触电阻为R0.5 ，其余电阻不计；回路电动势E与时间t的关系如图丙所示，图线是过原点的直线求：(1)t2 s时流过导体棒的电流I2的大小；(2)导体棒滑动过程中水平外力F(单位：N)与横坐标x(单位：m)的关系式答案(1)8 A(2)F44解析(1)根据Et图像可知t2 s时，回路中电动势E24 V所以I2 A8 A.(2)因45°，可知任意t时刻回路中导体棒有效切割长度Lx再根据Bx图像中双曲线的特点，有EBLvBxv且E与时间成正比，可知导体棒的运动是匀加速直线运动由图乙知Bx1 T·m，由图丙知E2t所以v2t，即棒运动的加速度a2 m/s2导体棒受到的安培力F安BILBIxBx·导体棒做匀加速运动，由牛顿第二定律得FF安ma则FF安mama44