（课标通用）高考物理一轮复习 作业45 电磁感应中的电路和图象问题（含解析）-人教版高三全册物理试题

作业45电磁感应中的电路和图象问题 一、选择题1粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是()解析：线框各边电阻相等，切割磁感线的那个边为电源，电动势相同，均为Blv.在A、B、C中，UabBlv，D中，UabBlv，选项D正确答案：D2如图451所示，MN、PQ为两平行金属导轨，M、P间连接一阻值为R的电阻，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度为B，磁场方向与导轨所在平面垂直，图中磁场方向垂直纸面向里，有一金属圆环沿两导轨滑动、速度为v，与导轨接触良好，圆环的直径d与两导轨间的距离相等，设金属环与导轨的电阻均可忽略，当金属环向右做匀速运动时()图451A有感应电流通过电阻R，大小为B没有感应电流通过电阻RC没有感应电流流过金属圆环，因为穿过圆环的磁通量不变图452D有感应电流流过金属圆环，且左、右两部分流过的电流相同解析：画等效电路如图452所示，由法拉第电磁感应定律可知，E0Bdv，电池组的电动势EBdv，所以过电阻R的电流I，A、B错误由等效电路可知，有感应电流流过金属环，并且左、右两部分并联，内阻不计，所以左、右两部分流过的电流相同，C错误，D正确答案：D3将一段导线绕成如图453甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图453乙所示用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是()图453解析：0时间内，回路中产生顺时针方向、大小不变的感应电流，根据左手定则可以判定ab边所受安培力向左.T时间内，回路中产生逆时针方向、大小不变的感应电流，根据左手定则可以判定ab边所受安培力向右，故B正确答案：B4(北京东城区期末)如图454所示，垂直于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CDEF从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域，关于线框EF两端的电压UEF与线框移动距离x的关系，下列图象正确的是()图454解析：线框经过整个磁场区域时，做匀速运动，所以产生的感应电动势大小EBav，刚进入磁场时，等效电路如图455甲所示；完全在磁场中时，等效电路如图455乙所示；一条边从磁场中离开时，等效电路如图455丙所示选项D正确，选项A、B、C错误图455答案：D5(陕西西安检测)一足够大的正方形区域ABCD内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，其顶点A在直线MN上，且AB、AD与MN的夹角为45，如图456所示，一边长为a的正方形导线框从图示位置沿图示直线MN以速度v匀速穿过磁场区域，以逆时针方向为电流正方向，下图中能够正确表示电流时间关系的是()图456解析：导线框由开始位置运动距离a的过程中，导线框的右边导线切割磁感线，由于导线进入磁场的部分均匀增大，因此感应电动势均匀增大，导线框运动距离在a2a的过程中，导线框的右边导线在磁场中的长度越来越小，而左边导线在磁场中的长度越来越大，由于右边导线产生的感应电动势为逆时针方向，而左边导线产生的感应电动势为顺时针方向，因此，在此过程中导线框总感应电动势由正值减小到零再到负值，且变化比开始进入时要快；导线框运动距离在2a3a的过程中，只有左边导线在切割磁感线，因此感应电动势为负值，又由于左边导线在磁场中的长度越来越小，因此感应电动势也越来越小，由此可知C正确答案：C6(浙江绍兴诸暨牌头中学期末)如图457所示，两水平虚线ef、gh之间存在垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m、电阻为R的正方形铝线框abcd从虚线ef上方某位置由静止释放，线框运动中ab始终是水平的，已知两虚线ef、gh间距离大于线框边长，则从开始运动到ab边到达gh线之前线框的速度随时间的变化关系图象合理的是()图457解析：线框先做自由落体运动，由线框宽度小于磁场的宽度可知，当ab边进入磁场且cd边未出磁场的过程中，磁通量不变，没有感应电流产生，不受安培力，则线框的加速度与线框自由下落时一样，均为g.若cd边刚好匀速进入磁场，mgF安，ab边进入磁场后线框又做匀加速运动，cd边出磁场后减速，当达到上述匀速的速度后又做匀速运动，即线框出磁场时的速度不可能小于进入磁场时的速度，故A、B错误；若cd边减速进入磁场，线框全部进入后做匀加速运动，达到进磁场的速度时不可能匀速；若cd边加速进入磁场，全部进入后做匀加速运动，当cd边出磁场时线框有可能加速、匀速、减速，故C错误，D正确答案：D7(安徽江南十校联考)(多选)如图458所示，磁场与线圈平面垂直，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v13v2.在先后两种情况下()图458A线圈中的感应电流之比I1I213B线圈中的感应电流之比I1I231C线圈中产生的焦耳热之比Q1Q231D通过线圈某截面的电荷量之比q1q211解析：v13v2，根据EBLv知，感应电动势之比为31，感应电流I，则感应电流之比I1I231，故A错误，B正确由v13v2知，t1t213，根据QI2Rt知，焦耳热Q1Q231，故C正确根据qIt知，通过某截面的电荷量之比q1q211，故D正确答案：BCD8(唐山摸底)(多选)如图459甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图459乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN始终保持静止，则0t2时间内()图459A电容器C的电荷量大小始终不变B电容器C的a板先带正电后带负电CMN所受安培力的大小始终不变DMN所受安培力的方向先向右后向左解析：磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，电容器C的电荷量大小始终没变，选项A正确，B错误；由于磁感应强度变化，根据楞次定律和左手定则可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，选项C错误，D正确答案：AD9(多选)如图4510所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接导轨上放一质量为m的金属杆，金属杆、导轨的电阻均忽略不计，匀强磁场垂直导轨平面向下用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动当改变拉力的大小时，金属杆做匀速运动时的速度v也会变化，v和F的关系如图乙所示下列说法正确的是()图4510A金属杆在匀速运动之前做匀加速直线运动B流过电阻R的电流方向为aRbC由图象可以得出B、L、R三者的关系式为D当恒力F3 N时，电阻R消耗的最大电功率为8 W解析：金属杆在匀速运动之前，随着运动速度的增大，由F安可知金属杆所受的安培力增大，由牛顿第二定律可知金属杆的加速度减小，故金属杆做加速度减小的加速运动，选项A错误；由楞次定律可知，流过电阻R的电流方向为aRb，选项B正确；因为图象与横轴交点等于金属杆所受摩擦力的大小，故由图象可知金属杆所受的摩擦力为Ff1 N，金属杆匀速运动时有FFfF安，则可得，选项C错误；当恒力F3 N时，金属杆受到的安培力大小为F安FFf2 N，金属杆匀速运动的速度为4 m/s，所以金属杆克服安培力做功的功率P8 W，转化为电能的功率为8 W，故电阻R消耗的最大电功率为8 W，选项D正确答案：BD10(济南期末)(多选)如图4511所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内(长度足够大)，该区域的上下边界MN、PS是水平的有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达PS时线框刚好做匀速直线运动以线框的ab边到达MN时开始计时，以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，向上为线圈所受安培力的正方向则下列关于线框中的感应电流i和线框所受到的安培力F与ab边的位置坐标x的图线中，可能正确的是()图4511解析：根据题意，在0L上，线框加速进磁场，做加速度减小的加速运动；在第L2L上，做加速度不变的匀加速运动，线圈中没有感应电流；第2L3L上做匀速运动由楞次定律判断感应电流的方向，由i判断电流的大小，可知选项A正确；由左手定则和FBiL可知，选项D正确答案：AD11(多选)半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图4512甲所示有一变化的磁场垂直于纸面，规定垂直于纸面向里为正方向，磁场变化规律如图4512乙所示在t0时刻两平行金属板之间中心有一重力不计、电荷量为q的静止微粒，则以下说法中正确的是()图4512A第2 s内上极板为正极B第3 s内上极板为负极C第2 s末微粒回到了原来位置D第3 s末两极板之间的电场强度大小为解析：假设微粒带正电，则01 s内的情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电，下极板带正电，微粒所受电场力方向竖直向上，微粒向上做匀加速运动.12 s内的情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电，下极板带负电，微粒所受电场力方向竖直向下，微粒向上做匀减速运动，第2 s末速度减小为零.23 s内的情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电，下极板带负电，微粒所受电场力方向竖直向下，微粒向下做匀加速运动两极板间的电场强度大小E.34 s内的情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电，下极板带正电，微粒所受电场力方向竖直向上，微粒向下做匀减速运动，第4 s末速度减小为零，同时回到了原来的位置若微粒带负电，运动情况相反，4 s末速度减小为零，同时回到了原来位置综上所述，选项A、D正确答案：AD12(贵州黔南州三校联考)(多选)如图4513所示，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R，C1和C2是半径都为a的两圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域C1中磁场的磁感应强度随时间按B1bkt(k0)变化，C2中磁场的磁感应强度恒为B2，一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过区域C2的圆心垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止则()图4513A通过金属杆的电流大小为B通过金属杆的电流方向为从B到AC定值电阻的阻值为RrD整个电路中产生的热功率P解析：AB杆平衡，mgB2I2a，解得I，A错误；安培力向上，根据左手定则可知，AB中感应电流的方向为从B到A，B正确；根据法拉第电磁感应定律可知：感应电动势的大小Ea2ka2，由I解得Rr，C正确；整个电路产生的热功率PEI，D正确答案：BCD二、非选择题13平行水平长直导轨间的距离为L，左端接一耐高压的电容器C.轻质导体杆cd与导轨接触良好，如图4514所示，在水平力作用下以加速度a从静止做匀加速运动，匀强磁场B竖直向下，不计摩擦与电阻，求：图4514(1)所加水平外力F与时间t的关系；(2)在时间t内有多少能量转化为电场能？解析：(1)对于导体棒cd，由于做匀加速运动，则有：vat，由EBLv可知：EBLat对于电容器，由C可知：QCUCBLat，对于闭合回路，由I可知：ICBLa对于导体棒，由F安BIL可知：F安B2L2Ca由牛顿第二定律可知：FF安ma，F(mB2L2C)a，因此对于外力F来说，是一个恒定的外力，不随时间变化(2)对于导体棒cd，克服安培力做多少功，就应有多少能量转化为电能，则有：W安F安xxat2由式得：W安，所以在t秒内转化为电场能的能量为：E.答案：(1)F(mB2L2C)a，为恒力，不随时间t变化(2)14如图4515甲所示，两根足够长的光滑金属导轨ef、cd与水平面成30角固定，导轨间距离为l1 m，导轨电阻不计，一个阻值为R0的定值电阻与电阻箱并联接在两金属导轨的上端整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B1 T现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止释放，金属棒下滑过程中与导轨接触良好改变电阻箱的阻值R，测定金属棒的最大速度vm，得到的关系如图4515乙所示取g10 m/s2.图4515(1)求金属棒的质量m和定值电阻R0的阻值；(2)当电阻箱的阻值R取2 ，且金属棒的加速度为g时，求金属棒的速度大小解析：(1)金属棒以速度vm下滑时，根据法拉第电磁感应定律有EBlvm，由闭合电路欧姆定律有EI，根据平衡条件有BIlmgsin，整理得，由图象可知1 m1s，0.5 m1s.解得m0.2 kg，R02 .(2)设此时金属棒下滑的速度大小为v，根据法拉第电磁感应定律有EBlv，由闭合电路欧姆定律有EI，根据牛顿第二定律有mgsinBIlm，联立解得v0.5 m/s.图4516答案：(1)0.2 kg2 (2)0.5 m/s