（講練測(cè)）高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題42 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題（測(cè)）（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題

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1、專題42 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題（測(cè)） 【滿分：110分 時(shí)間：90分鐘】 一、選擇題（本大題共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中. 1~8題只有一項(xiàng)符合題目要求； 9~12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。） 1．如圖甲所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面．一導(dǎo)線框abcdef位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場(chǎng)的邊界P重合．導(dǎo)線框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如圖所示．從t=0時(shí)刻開始，線框勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域．以a→b→c→d→e→f→a為線框中的電動(dòng)勢(shì)E的正方向，

2、則如圖乙所示的四個(gè)E-t關(guān)系示意圖中正確的是： （ ） 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握右手定則判斷出不同階段電動(dòng)勢(shì)的方向，以及根據(jù)E=BLv求出不同階段的電動(dòng)勢(shì)大小，根據(jù)右手定則判斷出不同階段電動(dòng)勢(shì)的方向。 2．如圖所示，兩水平虛線ef、gh之間存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電阻為R的正方形鋁線框abcd從虛線ef上方某位置由靜止釋放，線框運(yùn)動(dòng)中ab始終是水平的，已知兩虛線ef、gh間距離大于線框邊長(zhǎng)，則從開始運(yùn)動(dòng)到ab邊到達(dá)gh線之前的速度隨時(shí)間的變化關(guān)系圖象合理的是： （ ） 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】解決本

3、題的關(guān)鍵要考慮各種可能的情況，明確安培力與速度的關(guān)系，知道速度變化時(shí)安培力隨之變化． 3．如圖所示，水平地面上固定著光滑平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與電阻R連接，放置豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，桿的初速度為，不計(jì)導(dǎo)軌及桿的電阻，則下列關(guān)于桿的速度與其運(yùn)動(dòng)位移之間的關(guān)系圖像正確的是：（ ） 【答案】C 【解析】導(dǎo)體棒受重力、支持力和向后的安培力；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： 感應(yīng)電流為：，安培力為： 故：求和，有： 故：，故與是線性關(guān)系，故C正確，ABD錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】導(dǎo)體棒受重力、支持力和向后的安培力，根據(jù)切割公式、閉合電路歐姆定律、安培力公式連列求解出安培力表達(dá)式進(jìn)行分析。 4．寬度均為d且足夠長(zhǎng)

4、的兩相鄰條形區(qū)域內(nèi)，各存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．電阻為R、邊長(zhǎng)為的等邊三角形金屬框的AB邊與磁場(chǎng)邊界平行，金屬框從圖示位置以垂直于AB 邊向右的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，取逆時(shí)針方向電流為正，從金屬框 C端剛進(jìn)入磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí)，框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象是： （ ） 【答案】A I=0；當(dāng)線圈的C點(diǎn)出離右邊界x時(shí)，等效長(zhǎng)度，感應(yīng)電流，方向順時(shí)針方向，當(dāng)x=0時(shí)，，當(dāng)x=d時(shí)，；當(dāng)C點(diǎn)出離右邊界d-2d時(shí)，等效長(zhǎng)度：，感應(yīng)電流，方向逆時(shí)針方向，當(dāng)x=d時(shí)，；當(dāng)x=2d時(shí)，；故選A． 【名師點(diǎn)睛】此題是關(guān)于電磁感應(yīng)的圖線問題；解題時(shí)要將線圈經(jīng)過

5、磁場(chǎng)的過程分成幾個(gè)階段，然后分別找到切割磁感線的等效長(zhǎng)度，最后計(jì)算電流大小；注意應(yīng)該畫出線圈過磁場(chǎng)的草圖來幫助分析；此題難度較大． 5．如圖甲所示，線圈、繞在同一軟鐵芯上，在線圈中通以變化的電流，用示波器測(cè)得線圈間電壓如圖乙所示，已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流大小成正比，則下列描述線圈中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是： （ ） 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】線圈與示波器連接，在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)電流不隨時(shí)間變化，則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)均勻變化，由此判斷線圈電流的變化. 6．在如圖所示的豎直平面內(nèi)，一個(gè)直角三角形金屬線框頂點(diǎn)C與MN重合，

6、在水平線MN的下方有足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線框由靜止釋放，沿軸線BC方向豎直落入磁場(chǎng)中。忽略空氣阻力，從釋放到線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)過程中，關(guān)于線框運(yùn)動(dòng)的v-t圖，可能正確的是： （ ） 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】本題考查了判斷線框速度隨時(shí)間變化的關(guān)系，求出安培力、應(yīng)用牛頓第二定律求出加速是正確解題的關(guān)鍵． 7．如圖甲所示，正三角形導(dǎo)線框abc固定在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。t=0時(shí)刻磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，在0～4s時(shí)間內(nèi)，線框ab邊所受安培力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系（規(guī)定水平向左為力的正方向）可能是下圖中的 ： （

7、 ） 【答案】A 【解析】0-1s，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：，為定值；感應(yīng)電流：，為定值；安培力F=BI1L∝B；由于B逐漸減小到零，故安培力逐漸減小到零，根據(jù)楞次定律可知，線圈ab邊所受的安培力向左，為正；同理：1-2s，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：，為定值；感應(yīng)電流：，為定值；安培力F=BI1L∝B；由于B逐漸增大，故安培力逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知，線圈ab邊所受的安培力向右，為負(fù)；3s-4s內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：，為定值；感應(yīng)電流：，為定值；安培力F=BI2L∝B，由于B逐漸減小到零，故安培力逐漸減小到零；由于B逐漸減小到零，故通過線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流要阻礙磁通量減小，有擴(kuò)張趨勢(shì)

8、，故安培力向外，即ab邊所受安培力向左，為正，故A正確，BCD錯(cuò)誤；故選A． 【名師點(diǎn)睛】本題根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和安培力公式判斷安培力大小情況；根據(jù)楞次定律判斷安培力方向；解題時(shí)要分時(shí)間段處理問題，并注意各個(gè)物理量的正方向。 8．如圖所示，在第一象限有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。在第二象限有一平行于y軸的長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒沿x軸正方向以速度v勻速通過磁場(chǎng)區(qū)域。下列關(guān)于導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E隨x變化的圖象正確的是： （ ） 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】此題是對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的考查；解題的關(guān)鍵是找到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和進(jìn)入磁場(chǎng)的距離x之間的函數(shù)關(guān)系，尤其是正確確

9、定導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度. 9．如圖所示，光滑水平面上放置一平行金屬導(dǎo)軌，其左端與平行板電容器C相連，一金屬棒垂直金屬導(dǎo)軌放置，整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的恒力F作用，使金屬棒由靜止開始運(yùn)動(dòng)，不計(jì)導(dǎo)軌及金屬棒的電阻，則下面關(guān)于金屬棒運(yùn)動(dòng)的速度v、加速度a、電容器兩板間的電勢(shì)差U、極板所帶電量Q隨時(shí)間t變化關(guān)系圖象中，正確的是： （ ） 【答案】BD 【名師點(diǎn)睛】本題是導(dǎo)體在導(dǎo)軌上滑動(dòng)的類型，考查牛頓第二定律及法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用，類似于汽車的起動(dòng)問題，抓住安培力大小與速度大小成正比，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。 10．如圖甲，

10、電阻率、橫截面積為S的導(dǎo)線繞成的半徑為R圓形導(dǎo)線框，以直徑為界，左側(cè)存在著垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向以向外為正，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙，則時(shí)間內(nèi)：（ ） A．導(dǎo)線框具有收縮且向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì) B．導(dǎo)線框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針 C．導(dǎo)線框中感應(yīng)電流大小為 D．通過導(dǎo)線框橫截面的電荷量為 【答案】BC 【解析】根據(jù)題意，磁場(chǎng)增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律可以知道，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，方向?yàn)轫槙r(shí)針方，并且整體有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：，根據(jù)電阻定律，總電阻為：，則感應(yīng)電流為：，故選項(xiàng)C正確；根據(jù)公式，，則電量為：，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【名

11、師點(diǎn)睛】由楞次定律可判斷出電流的方向；由法拉第電磁感應(yīng)定律可求得電動(dòng)勢(shì)；由電阻定律可以求出圓環(huán)的電阻；由歐姆定律求出電流；根據(jù)公式求電量。 11．如圖（a），在光滑水平桌面上有一邊長(zhǎng)為 L、電阻為R的正方形導(dǎo)線框，導(dǎo)線框右側(cè)有兩個(gè)寬度也為L(zhǎng)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向分別豎直向下和堅(jiān)直向上。t＝0時(shí)導(dǎo)線框的右邊恰與磁場(chǎng)的左邊界重合，隨后導(dǎo)線框在外力作用下．以速度v勻速進(jìn)入并通過磁場(chǎng)區(qū)城。規(guī)定電流 i沿逆時(shí)針方向時(shí)為正，磁感線豎直向下時(shí)磁通量為正，安培力的合力F向左為正·則以下關(guān)于、i、F和線框中的電功率P隨時(shí)間變化的圖象大致是圖（b）中的： （ ）

12、 【答案】BD 【名師點(diǎn)睛】此題是電磁感應(yīng)與圖象的結(jié)合問題，關(guān)鍵要分段由電磁感應(yīng)和電路的基本規(guī)律：法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、安培力公式和電功率，得到電流、安培力及電功率的解析式，再進(jìn)行選擇．在解題時(shí)要靈活選擇解法，也可以運(yùn)用排除法等進(jìn)行解答。 12．如圖甲所示，正六邊形導(dǎo)線框放在勻強(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)度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示。時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流順時(shí)針方向?yàn)檎?、豎直邊所受安培力的方向水平向左為正。則下面關(guān)于感應(yīng)電流和所受安培力隨時(shí)間變化的圖象正確的是： （ ） A．B． C．D

13、． 【答案】AC 故選AC. 【名師點(diǎn)睛】此題是電磁感應(yīng)與圖象的結(jié)合問題，關(guān)鍵要分段由電磁感應(yīng)和電路的基本規(guī)律：法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、安培力公式和電功率，得到電流、安培力及電功率的解析式，再進(jìn)行選擇．在解題時(shí)要靈活選擇解法，也可以運(yùn)用排除法等進(jìn)行解答。 二、非選擇題（本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、16題每題15分；共50分） 13．（10分）光滑平行的金屬導(dǎo)軌和，間距，與水平面之間的夾角，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，垂直于導(dǎo)軌平面向上，間接有阻值的電阻，其它電阻不計(jì)，質(zhì)量的金屬桿垂直導(dǎo)軌放置，如圖2所示．用恒力沿導(dǎo)軌平面向上拉金屬桿，由靜止開始運(yùn)動(dòng)， 圖象如圖3

14、所示，，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)．求： 圖2 圖3 （1）恒力的大小． （2）金屬桿速度為時(shí)的加速度大?。? （3）根據(jù)圖象估算在前內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量． 【答案】（1）18N（2）2m/s2（3）4.12J （2）由牛頓第二定律得 （3）由圖象知：內(nèi)位移即為圖象所包圍的小方格面積的和，即 由功能關(guān)系， 【名師點(diǎn)睛】本題電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)的綜合，抓住速度圖象的兩個(gè)意義：斜率等于加速度，“面積”等于位移輔助求解．估算位移時(shí)，采用近似的方法，要學(xué)會(huì)運(yùn)用. 14．（10分）如圖甲所示，足夠長(zhǎng)的光滑U型導(dǎo)軌處在垂直導(dǎo)軌平面上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其寬度，所在平面與水平面的夾角為，上端連

15、接一個(gè)阻值為的電阻。今有一質(zhì)量為、有效電阻為的金屬桿沿框架由靜止下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸，其沿著導(dǎo)軌的下滑距離與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示，圖像中的OA段為曲線，AB段為直線，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，（忽略棒運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)原磁場(chǎng)的影響），試求： （1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??； （2）金屬桿在開始運(yùn)動(dòng)的內(nèi)，通過電阻R的電荷量； （3）金屬桿在開始運(yùn)動(dòng)的內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）由圖象求得時(shí)金屬棒的速度為，金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：，代入數(shù)據(jù)解得：。 （2）電荷量：，代入數(shù)據(jù)解得：；（3）設(shè)電路中產(chǎn)生的總焦耳熱為Q，根據(jù)能量守恒

16、定律得：，代入數(shù)據(jù)解得：，電阻產(chǎn)生的熱量：，解得：。 【名師點(diǎn)睛】本題考查了求磁感應(yīng)強(qiáng)度、電荷量、電阻產(chǎn)生的熱量問題，分析清楚金屬棒的運(yùn)動(dòng)過程、應(yīng)用平衡條件、法拉第電磁感應(yīng)定律、能量守恒定律即可正確解題。 15．（15分）如圖甲所示，斜面的傾角α＝30°，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長(zhǎng)L1=1 m，bc邊的邊長(zhǎng)L2=0.6 m，線框的質(zhì)量m=1 kg，線框的電阻R= 0.1 Ω，線框受到沿斜面向上的恒力F的作用，已知F=15 N，線框與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=。線框的邊ab∥ef∥gh，斜面的ef hg區(qū)域有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化情況如圖乙的B－t圖

17、象所示，時(shí)間t是從線框由靜止開始運(yùn)動(dòng)起計(jì)時(shí)的。如果線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)最初一段時(shí)間是勻速的，ef線和gh線的距離x＝5.1 m，取g＝10 m/s2。求： （1）線框進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度a； （2）線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v； （3）在丙圖中畫出線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)直至ab邊運(yùn)動(dòng)到gh線過程的v-t圖象； （4）線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)直至ab邊運(yùn)動(dòng)到gh線的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q。 【答案】（1）5 m/s2（2）2 m/s（3）如圖；（4）3.5 J 此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度必恒定不變B=0.5 T，代入數(shù)據(jù)解得v＝2 m/s （3）線框abcd進(jìn)入磁場(chǎng)前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)

18、入磁場(chǎng)前的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t1==0.4 s 進(jìn)入磁場(chǎng)過程中線框做勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2==0.3 s 線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后至運(yùn)動(dòng)到gh線，線框受力情況與進(jìn)入磁場(chǎng)前相同，仍做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以該階段的加速度大小仍為a＝5 m/s2，該過程有x-l2＝vt3＋at，解得t3=1 s 線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)直至ab邊運(yùn)動(dòng)到gh線過程的v－t圖象如圖； 0 t/s v/m·s-1 7 2 1.6 1.2 0.4 0.8 【名師點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)、牛頓第二定律以及能量守恒定律的綜合題目；解題時(shí)分析線框的受力情況，確定其運(yùn)動(dòng)情況是關(guān)鍵，解題時(shí)要能分階段處理物理過程；同時(shí)注意要牢記

19、一些經(jīng)驗(yàn)公式，例如安培力的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式，要會(huì)推導(dǎo)。 16．（15分）如圖所示，是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，金屬線框的質(zhì)量為，電阻為，在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，和是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界，并與線框的邊平行，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直。現(xiàn)金屬線框由距的某一高度從靜止開始下落，右圖是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域瞬間的速度時(shí)間圖象，圖象中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的字母均為已知量。求： （1）金屬框的邊長(zhǎng)為多少。 （2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 （3）金屬線框在整個(gè)下落過程中所產(chǎn)生的熱量為多少。 【答案】（1）；（2）；（3） 【名師點(diǎn)睛】（1）由圖象可知，金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)時(shí)間和速度求解．（2）由圖知，金屬線框進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，重力和安培力平衡，可求出B．（3）由能量守恒定律求出熱量．