（江蘇專(zhuān)用版）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第九章 微專(zhuān)題7 電磁感應(yīng)中的電路和圖像問(wèn)題練習(xí)（含解析）

《（江蘇專(zhuān)用版）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第九章 微專(zhuān)題7 電磁感應(yīng)中的電路和圖像問(wèn)題練習(xí)（含解析）》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專(zhuān)用版）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第九章 微專(zhuān)題7 電磁感應(yīng)中的電路和圖像問(wèn)題練習(xí)（含解析）（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、微專(zhuān)題7　電磁感應(yīng)中的電路和圖像問(wèn)題 一、單項(xiàng)選擇題 1.將一段導(dǎo)線(xiàn)繞成如圖甲所示的閉合回路,并固定在水平面(紙面)內(nèi),回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ中,回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng)Ⅱ,以向里為磁場(chǎng)Ⅱ的正方向,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示;用F表示ab邊受到的安培力,以水平向右為F的正方向,能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖像是(　　) 答案　B　根據(jù)題圖乙B-t圖像可知,在0~T2時(shí)間內(nèi),B-t圖線(xiàn)的斜率為負(fù)且為定值,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔBΔtS可知,該段時(shí)間時(shí)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流是恒定的,由楞次定律可知,ab中電流方向?yàn)閎→a,再由左

2、手定則可判斷ab邊受到向左的安培力,且0~T2時(shí)間內(nèi)安培力恒定不變,方向與規(guī)定的正方向相反;在T2~T時(shí)間內(nèi),B-t圖線(xiàn)的斜率為正且為定值,同理可知ab邊所受安培力仍恒定不變,方向與規(guī)定的正方向相同;綜上可知,B項(xiàng)正確。 2.如圖所示,電阻R=1Ω、半徑r1=0.2m的單匝圓形導(dǎo)線(xiàn)框P內(nèi)有一個(gè)與P共面的圓形磁場(chǎng)區(qū)域Q,P、Q的圓心相同,Q的半徑r2=0.1m;t=0時(shí)刻,Q內(nèi)存在著垂直于圓面向里的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系是B=2-t(T);若規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?則線(xiàn)框P中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像應(yīng)該是選項(xiàng)圖中的(　　) 答案　C　由B=2-t(T)知,

3、ΔBΔt=1T/s,且磁感應(yīng)強(qiáng)度減小,由楞次定律得P內(nèi)電流沿順時(shí)針?lè)较?為負(fù)值,故A、D項(xiàng)錯(cuò)誤;又由歐姆定律得E=ΔBΔtS=ΔBΔtπr22,I=ER,解得電流大小I=0.01πA,故B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。 3.(2018南京模擬)如圖所示,虛線(xiàn)框內(nèi)存在均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),三個(gè)電阻R1、R2、R3的阻值之比為1∶2∶3,導(dǎo)線(xiàn)的電阻不計(jì)。當(dāng)S1、S2閉合,S3斷開(kāi)時(shí),閉合回路中感應(yīng)電流為I;當(dāng)S2、S3閉合,S1斷開(kāi)時(shí),閉合回路中感應(yīng)電流為5I;當(dāng)S1、S3閉合,S2斷開(kāi)時(shí),閉合回路中感應(yīng)電流為(　　) A.0 B.4I C.6I D.7I 答案　D　因?yàn)镽1∶R2∶R3=1∶2∶3,

4、可以設(shè)R1=R,R2=2R,R3=3R;由電路圖可知,當(dāng)S1、S2閉合,S3斷開(kāi)時(shí),電阻R1與R2組成閉合回路,設(shè)此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是E1,由歐姆定律可得E1=3IR。當(dāng)S2、S3閉合,S1斷開(kāi)時(shí),電阻R2與R3組成閉合回路,設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2,由歐姆定律可得E2=5I×5R=25IR。當(dāng)S1、S3閉合,S2斷開(kāi)時(shí),電阻R1與R3組成閉合回路,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=E1+E2=28IR,則此時(shí)的電流I'=E4R=28IR4R=7I,故選項(xiàng)D正確。 4.如圖所示,一個(gè)“∠”形導(dǎo)軌ADC垂直于磁場(chǎng)固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,MN是與導(dǎo)軌材料和規(guī)格都相同的導(dǎo)體棒。在外力作用下,導(dǎo)體棒以恒定速度v沿導(dǎo)

5、軌向右運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。以導(dǎo)體棒在如圖所示位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn),則下列物理量隨時(shí)間變化的圖像正確的是(圖中E為回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);I為流過(guò)金屬棒的電流;F為作用在金屬棒上的安培力;P為感應(yīng)電流的熱功率)(　　) 答案　D　設(shè)“∠”形導(dǎo)軌的頂角為θ,電阻率為ρ,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=Bvttanθ·v=Bv2tanθ·t,E∝t,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;感應(yīng)電流I=ER,R=vt+vttanθ+vtcosθρS,得I=BvStanθρ1+tanθ+1cosθ,式中各量恒定,則感應(yīng)電流不變,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)F=BIL可知,F=BIvt·tanθ,可見(jiàn)F∝t,圖像應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),故C項(xiàng)錯(cuò)誤;綜

6、上可知,R∝t,I恒定,則功率P=I2R∝t,故D項(xiàng)正確。 二、多項(xiàng)選擇題 5.如圖甲所示,單匝線(xiàn)圈兩端A、B與一理想電壓表相連,線(xiàn)圈內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),線(xiàn)圈中的磁通量變化規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.0~0.10s內(nèi)磁通量的變化量為0.15Wb B.電壓表讀數(shù)為0.5V C.電壓表“+”接線(xiàn)柱接A端 D.B端比A端的電勢(shì)高 答案　BC　由題圖乙知,0~0.10s內(nèi)磁通量的變化量為(0.15-0.10)Wb=0.05Wb,由題意知,線(xiàn)圈中的磁通量向里增加,根據(jù)楞次定律可得感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?即電流從A流向B,所以電壓表“+”接線(xiàn)柱接A端,A端的電勢(shì)

7、比B端的高,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=ΔΦΔt=0.050.10V=0.5V,即電壓表讀數(shù)為0.5V,故A、D選項(xiàng)錯(cuò)誤,B、C選項(xiàng)正確。 6.(2018南京模擬)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(jì),整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下。t=0時(shí)對(duì)金屬棒施一平行于導(dǎo)軌的外力F,金屬棒由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。下列關(guān)于穿過(guò)回路abPM的磁通量變化量ΔΦ、磁通量的瞬時(shí)變化率ΔΦΔt、通過(guò)金屬棒的電荷量q以及a、b兩端的電勢(shì)差U隨時(shí)間t變化的圖像中,正

8、確的是(　　) 答案　BD　設(shè)金屬棒的加速度為a,運(yùn)動(dòng)的位移x=12at2,磁通量變化量ΔΦ=BLx=12BLat2,ΔΦ∝t2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=ΔΦΔt=12BLat,故ΔΦΔt∝t,選項(xiàng)B正確;U=RER+r=RBLa2(R+r)t,U∝t,選項(xiàng)D正確;電荷量q=ΔΦR,因?yàn)棣う怠豻2,所以q∝t2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 三、非選擇題 7.如圖甲所示,在一個(gè)正方形金屬線(xiàn)圈區(qū)域內(nèi),存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向與線(xiàn)圈平面垂直,金屬線(xiàn)圈所圍的面積S=200cm2,匝數(shù)n=1000,線(xiàn)圈電阻r=1.0Ω,線(xiàn)圈與電阻R構(gòu)成閉合回路,電阻R=4.0Ω。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁

9、感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,求: (1)在t=2.0s時(shí)刻,通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的大小; (2)在t=5.0s時(shí)刻,電阻R消耗的電功率; (3)0~6.0s內(nèi)整個(gè)閉合電路中產(chǎn)生的熱量。 答案　(1)0.2A　(2)2.56W　(3)7.2J 解析　(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,0~4.0s時(shí)間內(nèi)線(xiàn)圈中磁通量均勻變化,產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流,t1=2.0s時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E1=nΔΦΔt=1000×0.4-0.24×200×10-4V=1V 根據(jù)閉合電路歐姆定律,閉合回路中的感應(yīng)電流為 I1=E1R+r=14+1A=0.2A (2)在4~6s時(shí)間內(nèi)有 E2=nΔΦΔ

10、t=1000×0.42×200×10-4V=4V 則5s時(shí)的電流為I2=E2R+r=44+1A=0.8A 在t=5.0s時(shí)刻,電阻R消耗的電功率為 P=I22R=0.82×4W=2.56W (3)根據(jù)焦耳定律,0~4.0s內(nèi)閉合電路中產(chǎn)生的熱量為 Q1=I12(r+R)Δt1=0.22×(1+4)×4J=0.8J 在4.0~6.0s時(shí)間內(nèi)閉合電路中產(chǎn)生的熱量為 Q2=I22(r+R)Δt2=0.82×(1+4)×2J=6.4J 故0~6.0s內(nèi)整個(gè)閉合電路中產(chǎn)生的熱量為 Q=Q1+Q2=0.8J+6.4J=7.2J。 8.(2018南京三模)如圖甲所示,固定在水平桌面上的間

11、距為L(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌,其右端MN之間接有阻值為R的定值電阻,導(dǎo)軌上存在著以efhg為邊界,寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示,方向豎直向下;一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置,金屬棒的電阻也為R,在t=0時(shí)刻從圖示位置在恒力作用下由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng),t=t0時(shí)刻恰好進(jìn)入磁場(chǎng),此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,并保持不變;金屬棒從圖示位置到恰好穿出磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電阻R上的電流大小不變。導(dǎo)軌電阻不計(jì)。求: (1)0~t0時(shí)間內(nèi)流過(guò)電阻R的電流I的大小和方向; (2)金屬棒穿過(guò)磁場(chǎng)的速度及所受恒力的大小; (3)金屬棒從圖示位置到恰好穿出磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電阻

12、R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。 答案　(1)I=B0Ld2Rt0,方向?yàn)橛蒒到M　(2)F=B02L2d2Rt0　 (3)Q=B02L2d22Rt0 解析　(1)0~t0時(shí)間內(nèi),由E=ΔBΔtS 解得E=B0Ldt0 由I=E2R 解得I=B0Ld2Rt0 方向?yàn)橛蒒到M (2)經(jīng)分析可知,金屬棒穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中電動(dòng)勢(shì)大小與0~t0時(shí)間內(nèi)相同 由E=BLv 解得v=dt0 金屬棒勻速通過(guò)磁場(chǎng)F=BIL 代入數(shù)據(jù)解得F=B02L2d2Rt0 (3)金屬棒從圖示位置到恰好穿出磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電流大小不變,為I=B0Ld2Rt0 金屬棒勻速通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間為t=dv=t0 所以Q=

13、I2R(t0+t)=B02L2d22Rt0 9.(2018江蘇六市調(diào)研)如圖甲所示,水平面上矩形虛線(xiàn)區(qū)域內(nèi)有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化規(guī)律如圖乙所示(圖中B0、t0已知);邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的單匝正方形導(dǎo)線(xiàn)框abcd放置在水平面上,一半在磁場(chǎng)區(qū)內(nèi),由于水平面粗糙,線(xiàn)框始終保持靜止。 (1)求0~2t0時(shí)間內(nèi)通過(guò)線(xiàn)框?qū)Ь€(xiàn)截面的電荷量q; (2)求0~3t0時(shí)間內(nèi)線(xiàn)框產(chǎn)生的焦耳熱Q; (3)通過(guò)計(jì)算,在圖丙中作出0~6t0時(shí)間內(nèi)線(xiàn)框受到的摩擦力f隨時(shí)間t的變化圖線(xiàn)(取水平向右為正方向)。 答案　(1)B0L22R　(2)3B02L48Rt0　　 (3)如圖所示

14、 解析　(1)設(shè)0~2t0時(shí)間內(nèi)線(xiàn)框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E1,由法拉第電磁感應(yīng)定律有E1=ΔΦΔt=B0L24t0 產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I1=E1R 通過(guò)的電荷量為q=I1·(2t0) 聯(lián)立解得q=B0L22R (2)設(shè)2t0~3t0時(shí)間內(nèi)線(xiàn)框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E2,感應(yīng)電流為I2,同理有E2=ΔΦΔt2=B0L22t0 產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I2=E2R 產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I12R(2t0)+I22Rt0 解得Q=3B02L48Rt0 (3)0~2t0時(shí)間內(nèi)ab邊受到的安培力方向水平向右,其大小F1=BI1L=B0L34Rt0B 受到方向水平向左的摩擦力大小為f1=F1=B0L34Rt0B 2t0~3t0時(shí)間內(nèi)ab邊受到的安培力方向水平向左,其大小為F2=BI2L=B0L32Rt0B 受到方向水平向右的摩擦力大小為f2=F2=B0L32Rt0B 再由B-t圖畫(huà)出摩擦力f隨時(shí)間t的變化圖線(xiàn)如圖所示 8