2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 電磁感應(yīng) 課時作業(yè)30 電磁感應(yīng)中的電路與圖象問題

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1、2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 電磁感應(yīng) 課時作業(yè)30 電磁感應(yīng)中的電路與圖象問題 1.如圖所示是兩個互連的金屬圓環(huán)，小金屬環(huán)的電阻是大金屬環(huán)電阻的二分之一，磁場垂直穿過大金屬環(huán)所在區(qū)域．當(dāng)磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化時，在大環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，則a、b兩點間的電勢差為(　　) A.E B．E C.E D．E 【解析】　a、b間的電勢差等于路端電壓，而小環(huán)電阻占電路總電阻的，故Uab＝E，B正確． 【答案】　B 2．如圖所示，用兩根相同的導(dǎo)線繞成匝數(shù)分別為n1和n2的圓形閉合線圈A和B，兩線圈平面與勻強磁場垂直，當(dāng)磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化時，兩線圈中的感應(yīng)電流之比

2、IA∶IB為(　　) A. B． C. D． 【解析】　導(dǎo)線相同，則電阻R相同，制作成匝數(shù)分別為n1、n2的圓形線圈后，設(shè)其半徑分別為r1、r2，則n1·2πr1＝n2·2πr2，＝，面積之比為＝＝，兩線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之比為＝＝，由于電阻R相等，故感應(yīng)電流之比為＝＝＝，B正確． 【答案】　B 3．(2018·洛陽高三質(zhì)檢)如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置，間距為l＝1 m，cd間、de間、cf間分別接阻值為R＝10 Ω的電阻，一阻值為R＝10 Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v＝4 m/s勻速向左運動，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好；導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強度大小為B＝0.5

3、T、方向豎直向下的勻強磁場．下列說法中正確的是(　　) A．導(dǎo)體棒ab中電流的流向為由b到a B．cd兩端的電壓為1 V C．de兩端的電壓為1 V D．fe兩端的電壓為1 V 【解析】　由右手定則可判知A項錯；由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝Blv＝0.5×1×4 V＝2 V，Ucd＝E＝1 V，B項正確；由于de、cf間電阻沒有電流流過，故Ucf＝Ude＝0，所以Ufe＝Ucd＝1 V，C項錯誤，D項正確． 【答案】　BD 4．(2018·福建泉州高三月考)粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行．現(xiàn)使線框以同樣大小的

4、速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊a、b兩點間的電勢差絕對值最大的是(　　) 【解析】　線框各邊電阻相等，切割磁感線的那個邊為電源，電動勢相同均為Blv.在A、C、D中，Ua b＝Blv，B中，Ua b＝Blv，選項B正確． 【答案】　B 5.有一種信號發(fā)生器的工作原理可簡化為如圖所示的情形，豎直面內(nèi)有半徑均為R且相切于O點的兩圓形區(qū)域，其內(nèi)存在水平恒定的勻強磁場，長為2R的導(dǎo)體桿OA，以角速度ω繞過O點的固定軸，在豎直平面內(nèi)順時針勻速旋轉(zhuǎn)．已知t＝0時刻，導(dǎo)體桿恰好位于兩圓的共切線上，下列描述導(dǎo)體桿兩端電勢差UAO隨時間變化的圖象可能正確的是(　　)

5、 【解析】　由右手定則可知，感應(yīng)電流始終由O指向A，故UAO始終大于零(或始終小于零)，選項B、C錯誤；又因為E＝BωL2，其中B、ω均不變，L是有效切割長度，在導(dǎo)體桿經(jīng)過兩個磁場圓的過程中，有效切割長度L先逐漸增大后逐漸減小，再逐漸增大，再逐漸減小，且為非線性變化，故選項A正確，D錯誤． 【答案】　A 6．(2018·長郡中學(xué)高三實驗班選拔考試)如圖所示，x軸上方第一象限和第二象限分別有垂直紙面向里和垂直紙面向外的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度大小相同，現(xiàn)有四分之一圓形線框OMN繞O點逆時針勻速轉(zhuǎn)動，若規(guī)定線框中感應(yīng)電流I順時針方向為正方向，從圖示時刻開始計時，則感應(yīng)電流I及ON邊所受的

6、安培力大小F隨時間t的變化示意圖正確的是(　　) 【解析】　在0～t0時間內(nèi)，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷出感應(yīng)電流方向為逆時針方向(為負值)；在t0～2t0時間內(nèi)，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷出感應(yīng)電流方向為順時針方向(為正值)，且大小為在0～t0時間內(nèi)產(chǎn)生的電流大小的2倍；在2t0～3t0時間內(nèi)，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷出感應(yīng)電流方向為逆時針方向(為負值)，且大小與在0～t0時間內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流大小相等．因此感應(yīng)電流I隨時間t的變化示意圖與選項A中圖象相符，選項A正確，B錯誤．在0～t0時間內(nèi)，ON邊雖然有電流但沒有進入磁場區(qū)域，所受安培力為零；在t0～2t0時間內(nèi)，感應(yīng)電流

7、大小為在2t0～3t0時間內(nèi)產(chǎn)生的2倍，ON邊所受安培力為在2t0～3t0時間內(nèi)的2倍，因此ON邊所受的安培力大小F隨時間t的變化示意圖與選項D中圖象相符，選項C錯誤，D正確． 【答案】　AD [創(chuàng)新導(dǎo)向練] 7．考查法拉第電磁感應(yīng)定律與圖象的綜合應(yīng)用 如圖甲所示，矩形線圈abcd固定于方向相反的兩個磁場中，兩磁場的分界線OO′恰好把線圈分成對稱的左右兩部分，兩磁場的磁感應(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定磁場垂直紙面向內(nèi)為正，線圈中感應(yīng)電流逆時針方向為正．則線圈感應(yīng)電流隨時間的變化圖象為(　　) 【解析】　因磁場是均勻變化的，由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律知，感應(yīng)電流的大

8、小不變，故C、D項錯誤；在開始階段OO′左側(cè)磁場增強，OO′右側(cè)磁場減弱，由楞次定律可知線圈中有逆時針方向的感應(yīng)電流，A項對，B項錯． 【答案】　A 8．科技生活——磁卡的電磁感應(yīng)原理應(yīng)用 磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈．當(dāng)以速度v0刷卡時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其Et關(guān)系如圖所示．如果只將刷卡速度改為，線圈中的Et關(guān)系圖可能是(　　) 【解析】　當(dāng)以不同速度刷卡時，磁卡的不同的磁化區(qū)經(jīng)過線圈時，線圈內(nèi)的磁通量的變化量ΔΦ是相同的，刷卡速度由v0變?yōu)闀r，完成相同磁通量變化的時間Δt變?yōu)樵瓉淼?倍，由E＝n得線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相應(yīng)的都

9、變?yōu)樵瓉淼?，故D選項正確． 【答案】　D 9．科技生活——電磁感應(yīng)原理在高頻焊接技術(shù)中的應(yīng)用 如圖是一種焊接方法的原理示意圖．將圓形待焊接金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以某種電流，待焊接工件中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在焊縫處產(chǎn)生大量的熱量將焊縫兩邊的金屬熔化，待焊接工件就焊接在一起．我國生產(chǎn)的自行車車圈就是用這種辦法焊接的．下列說法中正確的是(　　) A．線圈中的電流是很強的恒定電流 B．線圈中的電流是交變電流，且頻率很高 C．待焊接工件焊縫處的接觸電阻比非焊接部分電阻小 D．待焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向總是相反 【解析】　線圈中的電流是交變電流，且頻

10、率很高，選項B正確，A錯誤；待焊接工件焊縫處的接觸電阻比非焊接部分電阻大，選項C錯誤；根據(jù)楞次定律，當(dāng)線圈中的電流增大時，待焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向相反；當(dāng)線圈中的電流減小時，待焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向相同，選項D錯誤． 【答案】　B 10．科技生活——電磁感應(yīng)原理在安檢中的應(yīng)用 如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈等距離排列，且與傳送帶以相同的速度勻速運動．為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于傳送帶運動方向，根據(jù)穿過磁場后線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈．通過觀察圖形，判斷下列說法正確

11、的是(　　) A．若線圈閉合，進入磁場時，線圈中感應(yīng)電流方向從上向下看為逆時針方向 B．若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運動時，磁場對線圈的作用力增大 C．從圖中可以看出，第2個線圈是不合格線圈 D．從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈 【解析】　由楞次定律知，若線圈閉合，進入磁場時，線圈中感應(yīng)電流方向從上向下看為順時針方向，故A錯誤；若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運動時，線圈通過磁場區(qū)域更快，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢更大，感應(yīng)電流更大，所受的安培力也更大，故B正確；由圖知1、2、4……線圈都滑動了相同的距離，而第3個線圈沒有，則第3個線圈為不合格線圈，故C

12、錯誤，D正確． 【答案】　BD [綜合提升練] 11．(2018·惠州市高三第一次調(diào)研)如圖甲所示，放置在水平桌面上的兩條光滑導(dǎo)軌間的距離L＝1 m，質(zhì)量m＝1 kg的光滑導(dǎo)體棒放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌左端與阻值R＝4 Ω的電阻相連，導(dǎo)軌所在位置有磁感應(yīng)強度為B＝2 T的勻強磁場，磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向下，現(xiàn)在給導(dǎo)體棒施加一個水平向右的恒定拉力F，并每隔0.2 s測量一次導(dǎo)體棒的速度，圖乙是根據(jù)所測數(shù)據(jù)描繪出的導(dǎo)體棒的v-t圖象(設(shè)導(dǎo)軌足夠長，導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌電阻忽略不計)． (1)求力F的大?。? (2)t＝1.6 s時，求導(dǎo)體棒的加速度a； (3)若1.6 s內(nèi)導(dǎo)體棒的位移x＝8 m，

13、試計算1.6 s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量Q. 【解析】　(1)導(dǎo)體棒做切割磁感線運動，有E＝Blv I＝，F(xiàn)安＝BIL 當(dāng)導(dǎo)體棒速度最大為vm時，F(xiàn)＝F安 解得F＝＝10 N. (2)當(dāng)t＝1.6 s時，v1＝8 m/s，此時F安1＝＝8 N F－F安1＝ma，a＝2 m/s2. (3)由能量守恒定律可知Fx＝Q＋，解得Q＝48 J. 【答案】　(1)10 N　(2)2 m/s2　(3)48 J 12．為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)設(shè)計了一種“閃爍”裝置．如圖所示，自行車后輪由半徑r1＝5.0×10－2m的金屬內(nèi)圈、半徑r2＝0.40 m的金屬外圈和絕緣輻條構(gòu)成．后輪的內(nèi)

14、、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡．在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強度B＝0.10 T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強磁場，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ＝.后輪以角速度ω＝2π rad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動．若不計其他電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)． (1)當(dāng)金屬條ab進入“扇形”磁場時，求感應(yīng)電動勢E，并指出ab上的電流方向． (2)當(dāng)金屬條ab進入“扇形”磁場時，畫出“閃爍”裝置的電路圖． (3)從金屬條ab進入“扇形”磁場時開始，經(jīng)計算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢差Uab隨時間t變化的Uab-t圖象． 【解析】　(1)根據(jù)

15、E＝Blv得： 金屬條ab進入磁場切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝B·(r2－r1)·＝Bω(r－r)＝4.9×10－2V 根據(jù)右手定則，可知電流方向為b→a. (2)金屬條ab進入磁場，金屬條ab相當(dāng)于一個電源，電路圖如圖所示． (3)由電路圖可得電路總電阻R總＝R＋＝ a、b兩端的電勢差Uab＝E－IR＝E－R＝＝1.2×10－2V，以ab剛進入磁場區(qū)域為t＝0時刻，設(shè)ab離開磁場區(qū)域的時刻為t1，下一根金屬條進入磁場區(qū)域的時刻為t2，則t1＝＝ s，t2＝＝ s，輪子轉(zhuǎn)一周的時間T＝＝1 s. 在T＝1 s內(nèi)，金屬條有四次進出，后三次與第一次相同，畫出Uab-t圖象如圖所示． 【答案】　(1)4.9×10－2V　方向b→a　(2)見解析圖 (3)見解析圖