2016-2017学年高中物理重点强化卷2电磁感应中的电路图象和能量问题新人教版选修

重点强化卷(二)电磁感应中的电路、图象和能量问题(建议用时：45分钟)一、选择题1(2016郑州高二检测)穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图1所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()图1A02 sB24 sC45 s D510 s【解析】图线斜率的绝对值越小，表明磁通量的变化率越小，感应电动势也就越小【答案】D2如图2所示的是一个水平放置的玻璃圆环形小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环形小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比例增大，方向竖直向下设小球在运动过程中电荷量不变，则() 图2【导学号：94530037】A小球受到的向心力大小不变B小球受到的向心力大小不断增大C磁场力对小球做了功D小球受到的磁场力大小与时间成正比【解析】本题解题关键是由楞次定律判断出感生电场的方向当磁感应强度随时间均匀增大时，将产生一恒定的感生电场，由楞次定律知，电场方向和小球初速度方向相同，因小球带正电，电场力对小球做正功，小球速率逐渐增大，向心力也随着增大，故A错，B对；洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错；带电小球所受洛伦兹力FqBv，随着速率的增大而增大，同时Bt，则F和t不成正比，故D错【答案】B3如图3所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，金属棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，金属棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于()图3A金属棒的机械能增加量B金属棒的动能增加量C金属棒的重力势能增加量D电阻R上放出的热量【解析】由动能定理可知，WFW安WGEk，则WFW安EkWG，WG0，所以EkWG表示机械能的增加量，故A正确【答案】A4如图4甲所示，平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd，两棒用细线系住，细线拉直但没有张力开始时匀强磁场的方向如图甲所示，而磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，不计ab、cd间电流的相互作用，则细线中的张力大小随时间变化的情况为图丙中的()甲乙图4【解析】0到t0时间内，根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势恒定，感应电流恒定，但因磁场均匀变弱，故两导体棒上的安培力均匀变小，根据左手定则和平衡知识知细线上有拉力，大小等于每个棒受到的安培力，当t0时刻磁场为零，安培力为零大于t0时刻后，磁场反向变强，两棒间距变小，线上无力故只有D图正确【答案】D5如图5所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场若第一次用0.3 s 时间拉出，外力所做的功为W1，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2，则() 图5【导学号：94530038】AW1W2，q1q2 BW1W2，q1q2 DW1W2，q1q2【解析】设拉出磁场的位移为x，因匀速拉出：FF安外力做功：WFxF安xBIlxxv通过导线截面电荷量：qItt.因为v1v2，所以W1W2，q1q2.【答案】C6(多选)如图6所示，将一个与匀强磁场垂直的正方形多匝线圈从磁场中匀速拉出的过程中，拉力做功的功率()图6A与线圈匝数成正比B与线圈边长的平方成正比C与导线的电阻率成正比D与导线横截面积成正比【解析】磁感应强度为B，导线的横截面积为S，电阻率为，拉出磁场时的速度为v，设线圈边长为L，匀速拉出时EnBLv，IE/R，R，l4nL，FF安nBIL，所以PFvnBILvn2B2L2v2/R，所以A、D正确【答案】AD7(2016济宁高二检测)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】本题在磁场中的线框与速度垂直的边等效为切割磁感线产生感应电动势的电源四个选项中的感应电动势大小均相等，回路电阻也相等，因此电路中的电流相等，B中a、b两点间电势差为路端电压，为电动势的倍，而其他选项则为电动势的倍故B正确【答案】B8(2016沈阳高二检测)在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环规定导体环中电流的正方向如图7甲所示，磁场向上为正当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是() 【导学号：94530039】甲乙图7【解析】根据法拉第电磁感应定律有：EnnS，因此在面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与Bt图象中的斜率成正比，由图象可知：02 s，斜率不变，故形成的感应电流不变，根据楞次定律可知感应电流方向顺时针即为正值，2 s4 s斜率不变，电流方向为逆时针，整个过程中的斜率大小不变，所以感应电流大小不变，故A、B、D错误，C正确【答案】C9如图8所示，间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m、有效电阻也为R的金属棒，金属棒与导轨接触良好整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中现使金属棒以初速度v沿导轨向右运动，若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q.下列说法正确的是()图8A金属棒在导轨上做匀减速运动B整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为C整个过程中金属棒克服安培力做功为mv2D整个过程中电阻R上产生的焦耳热为mv2【解析】因为金属棒向右运动时受到向左的安培力作用，且安培力随速度的减小而减小，所以金属棒向左做加速度减小的减速运动；根据E，qItt，解得x；整个过程中金属棒克服安培力做功等于金属棒动能的减少量mv2；整个过程中电路中产生的热量等于机械能的减少量mv2，电阻R上产生的焦耳热为mv2.【答案】C二、计算题10有一面积为S100 cm2的金属环，电阻为R0.1 ，环中磁场变化规律如图9所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？ 【导学号：94530040】图9【解析】由楞次定律，可以判断金属环中感应电流方向为逆时针方向由题图乙可知，磁感应强度的变化率为金属环中磁通量的变化率SS环中形成的感应电流I通过金属环的电荷量QIt由解得QC0.01C【答案】逆时针方向0.01 C11如图10所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽L0.5 m，框的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度B1 T，方向与框面垂直，金属棒MN的质量为100 g，电阻为1 ，现让金属棒无初速度释放并与框保持接触良好的竖直下落，从释放直至达到最大速度的过程中通过金属棒某一横截面的电荷量为2 C，求此过程回路中产生的电能(空气阻力不计，g取10 m/s2)图10【解析】金属棒下落过程做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小到零时速度达到最大，根据平衡条件得mg在下落过程中，金属棒减小的重力势能转化为它的动能和电能E，由能量守恒定律得mghmvE通过金属棒某一横截面的电荷量为qIttt由解得Emghmv J J3.2 J.【答案】3.2 J12把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图11所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求： 图11【导学号：94530041】(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN；(2)圆环消耗的热功率和在圆环及金属棒上消耗的总热功率【解析】(1)金属棒MN切割磁感线产生的感应电动势为EBlv2Bav.外电路的总电阻为R外R金属棒上电流的大小为I，电流方向从N到M金属棒两端的电压为电源的路端电压UMNIR外Bav.(2)圆环消耗的热功率为外电路的总功率P外I2R外圆环和金属棒上消耗的总热功率为电路的总功率P总IE.【答案】(1)NMBav(2)8