2019-2020年高考物理一轮复习 9.3（小专题）电磁感应中的电路和图象问题课时作业 新人教版选修3-2.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 9.3（小专题）电磁感应中的电路和图象问题课时作业 新人教版选修3-21如图1甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有一垂直于磁场、半径为r1 m、电阻为R3.14 的单匝金属圆线圈，若规定逆时针方向为电流的正方向，当磁场按图乙所示的规律变化时，线圈中产生的感应电流与时间的关系图象正确的是()图1解析由图乙知，01 s内，穿过磁场的磁感应强度的变化率2 T/s，感应电动势Er2，感应电流I2 A，由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向，为正值。13 s内，穿过磁场的磁感应强度的变化率1 T/s，感应电流I1 A，由楞次定律知感应电流的方向为顺时针方向，为负值。答案B(xx南京市二模)如图所示，已知大线圈的面积为2103 m2，小探测线圈有2 000匝，小线圈的面积为5104 m2。整个串联回路的电阻是1 000 ，当电键S反向时测得Q5.0107 C。则被测处的磁感应强度为()A1.25104 T B5104 TC2.5104 T D1103 T解析由I，I，得感应电荷量公式QN，2BS，联立得BR，代入数据得B2.5104 T，故C对。答案C2(多选)用一根横截面积为S、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径。如图2所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，磁感应强度大小随时间的变化率k(k0)。则()图2A圆环中产生逆时针方向的感应电流B圆环具有扩张的趋势C圆环中感应电流的大小为D图中a、b两点间的电势差Uab解析根据楞次定律可知，磁通量减少，圆环中产生顺时针方向的感应电流，A选项错误；圆环有扩张的趋势，B选项正确；圆环产生的感应电动势大小为，则圆环中的电流大小为，C选项错误；Uab等于|kr2|的绝对值，D选项正确。答案BD在xOy平面内有一条抛物线金属导轨，导轨的抛物线方程为y24x，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向里，一根足够长的金属棒ab垂直于x轴从坐标原点开始，以恒定速度v沿x轴正方向运动，运动中始终与金属导轨保持良好接触，如图所示。则下列图象中能表示回路中感应电动势大小随时间变化的是()解析金属棒ab沿x轴以恒定速度v运动，因此xvt，则金属棒在回路中的有效长度l2y44，由电磁感应定律得回路中感应电动势EBlv4B，即E2t，B正确。答案B3如图3甲所示，正三角形导线框abc固定在磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示。t0时刻磁场方向垂直纸面向里，在04 s时间内，线框ab边所受安培力F1随时间t变化的关系(规定水平向左为力的正方向)可能是下图中的()图3解析在01 s时间内，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度均匀减小，线框中产生恒定电动势和恒定电流，根据楞次定律，电流方向为顺时针，所以线框ab边受力向左，根据FBIl，随着B的减小F均匀减小。在12 s时间内，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度均匀增大，线框中产生顺时针方向的恒定电流，所以根据左手定则判断出ab边受力向右，且F随B的增大而增大。同样判断出33.5 s时间内，力F方向向左，且逐渐减小；3.54 s时间内，力F方向向右，且逐渐增大。所以选项A正确。答案A(多选)xx沈阳市质量监测(二)如图所示，两条形有界磁场宽度均为d0.5 m，磁感应强度大小均为B4 T，方向垂直于纸面，两磁场区域间距也为d。在磁场区域的左边界处有一长L1 m、宽d0.5 m的矩形导体线框，线框总电阻为R2 ，且线框平面与磁场方向垂直。现使线框以v0.5 m/s速度匀速穿过磁场区域，若以初始位置为计时起点，规定B垂直纸面向里为正，则以下关于线框所受的安培力大小F及穿过线框磁通量的四个图象中正确的是()解析01 s内，线框中产生的感应电动势EBdv1 V，由欧姆定律可知，I0.5 A，由安培力公式可知：FBId1 N；第2 s内，通过线框的磁通量不变，无感应电流，安培力为零；第3 s内，线框左、右两边均切割磁感线，由右手定则可知，感应电动势方向相同，故线框中总的感应电动势为E2Bdv2 V，由欧姆定律可知，I1 A；线框左、右两边所受安培力均为：F1F2BId2 N，由左手定则可知，两安培力方向相同，故安培力的合力为4 N，A项正确，B项错误；当t2.5 s时，线框位移xvt2.5d，此时通过线框的磁通量为零，C项错误，D项正确。答案AD能力提高练两个不可形变的正方形导体框a、b连成如图甲所示的回路，并固定在竖直平面(纸面)内。导体框a内固定一小圆环c，a与c在同一竖直面内，圆环c中通入如图乙所示的电流(规定逆时针方向为电流的正方向)，导体框b的MN边处在垂直纸面向外的匀强磁场中，则MN边在匀强磁场中受到的安培力()A01 s内，方向向下B13 s内，方向向下C35 s内，先逐渐减小后逐渐增大D第4 s末，大小为零解析根据it图象可知，在06 s内MN边都有恒定的电流通过，由FBIl可知，安培力的大小是恒定的，选项C、D均错；01 s、35 s内电流的方向由NM；13 s、56 s内电流的方向由MN，对以上情况可用左手定则判断出MN边的安培力方向，01 s、35 s内安培力方向向上，13 s、56 s内安培力方向向下，故选项B正确、A错误。答案B4(多选)(xx江西上饶二模)如图4所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R，边长是L，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场。若外力大小为F，线框中电功率的瞬时值为P，线框磁通量的变化率为，通过导体横截面的电荷量为q，(其中Pt图象为抛物线)则这些量随时间变化的关系正确的是()图4解析线框做匀加速运动，其速度vat，感应电动势EBLv，线框进入磁场过程中受到的安培力F安BIL，由牛顿第二定律得Fma，则Fma，故A错误；线框中的感应电流I，线框的电功率PI2Rt2，B正确；线框的位移xat2，磁通量的变化率BBBLat，C错误；电荷量qtttt2，D正确。答案BD5(多选)(xx高考冲刺卷一)如图5甲所示，在MN、OP间存在一匀强磁场，t0时，一正方形线框在水平向右的外力F作用下紧贴MN从静止开始做匀加速运动通过磁场，外力F随时间t变化的图象如图乙所示，已知线框质量为1 kg，电阻R1 ，线框穿过磁场过程中，外力F对线框做功 J，则()图5A磁场宽度与线框边长相等为0.25 mB匀强磁场的磁感应强度为4 TC线框穿过磁场过程中，通过线框的电荷量为 CD线框穿过磁场过程中，线框中产生的焦耳热为1.0 J解析由题图乙知开始时有a1 m/s2,1.0 s内外力F均匀增大，1.0 s时安培力消失，说明磁场宽度与线框边长相等，为Lat20.25 m，A对；1.0 s时速度为vat1.0 m/s，F3 N，由牛顿第二定律知Fma，代入数值得B4 T，B对；线框穿过磁场过程中，通过线框的电荷量为qt0 C，C错；线框穿过磁场过程中，线框中产生的焦耳热为QWFmv2 J，D错。答案AB6如图6甲所示，在水平面上固定有长为L2 m、宽为d1 m的金属“U”形导轨，在“U”形导轨右侧l0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t0时刻，质量为m0.1 kg的导体棒以v01 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.1，导轨与导体棒单位长度(1 m)的电阻均为0.1 ，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g10 m/s2 )。甲乙图6(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况；(2)计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4 s内回路产生的焦耳热。解析(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速直线运动，有mgma，vv0at，xv0tat2导体棒速度减为零时，v0。代入数据解得：t1 s，x0.5 mLl1.5 m，导体棒没有进入磁场区域。导体棒在1 s末已停止运动，以后一直保持静止，离左端距离为x0.5 m。(2)前2 s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E0，I0后2 s回路产生的感应电动势为Eld0.1 V回路的总长度为5 m，因此回路的总电阻为R50.5 电流为I0.2 A根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向。(3)前2 s电流为零，后2 s有恒定电流，焦耳热为QI2Rt0.04 J。答案(1)前1 s导体棒做匀减速直线运动，1 s4 s内一直保持静止(2)0.2 A，顺时针方向(3)0.04 J