（新課改省份專(zhuān)用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十四）電磁感應(yīng)中的電路和圖像問(wèn)題（含解析）

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1、（新課改省份專(zhuān)用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十四）電磁感應(yīng)中的電路和圖像問(wèn)題（含解析） 1．(2019·杭州調(diào)研)在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖甲所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙所示變化時(shí)，下列選項(xiàng)中能正確表示線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E變化的是(　　) 解析：選A　根據(jù)楞次定律得，0～1 s內(nèi)，感應(yīng)電流為正方向；1～3 s內(nèi)，無(wú)感應(yīng)電流；3～5 s內(nèi)，感應(yīng)電流為負(fù)方向；再由法拉第電磁感應(yīng)定律得：0～1 s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為3～5 s內(nèi)的二倍，故A正確。 2．(多選)一環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)第1 s內(nèi)磁

2、感線垂直線圈平面向里，如圖甲所示。若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，那么下列選項(xiàng)正確的是(　　) A．第1 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小逐漸增加 B．第2 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小恒定 C．第3 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较? D．第4 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较? 解析：選BD　由題給圖像分析可知，磁場(chǎng)在每1 s內(nèi)為均勻變化，斜率恒定，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小恒定，因此A錯(cuò)誤，B正確；由楞次定律可判斷出第3 s、第4 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向均為逆時(shí)針?lè)较?，C錯(cuò)誤，D正確。 3．(多選)如圖所示，導(dǎo)體棒沿兩平行導(dǎo)軌從圖中位置以速度v向右勻速通過(guò)一正方形

3、abcd磁場(chǎng)區(qū)域。ac垂直于導(dǎo)軌且平行于導(dǎo)體棒，ac右側(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是左側(cè)磁場(chǎng)的2倍且方向相反，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)。下列關(guān)于導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流和所受安培力隨時(shí)間變化的圖像正確的是(規(guī)定電流由M經(jīng)R到N為正方向，安培力向左為正方向)(　　) 解析：選AC　設(shè)ac左側(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)體棒在左半?yún)^(qū)域時(shí)，根據(jù)右手定則，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流方向向上，電流由M經(jīng)R到N為正值，大小為I＝＝，根據(jù)左手定則，導(dǎo)體棒所受安培力向左，大小為F＝BI·2vt＝；同理可得導(dǎo)體棒在右半?yún)^(qū)域時(shí)，電流為負(fù)值，大小為I＝＝，安培力向左，大小為F＝2BI·(2L－2vt)＝；根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)，A、C正確

4、，B、D錯(cuò)誤。 4.(2018·上饒二模)在如圖所示的豎直平面內(nèi)，在水平線MN的下方有足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)等腰三角形金屬線框頂點(diǎn)C與MN重合，線框由靜止釋放，沿軸線DC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(guò)程中，關(guān)于線框運(yùn)動(dòng)的v-t圖像，可能正確的是(　　) 解析：選C　線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中受到的安培力F＝BIl＝，線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度l增大、安培力增大，由牛頓第二定律得：mg－F＝ma，得a＝g－，線框由靜止加速，由于l、v不斷增大，a不斷減小，則線框做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，故C正確。 5．將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內(nèi)?；芈返?/p>

5、ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ中?；芈返膱A環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng)Ⅱ，以向里為磁場(chǎng)Ⅱ的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖像是(　　) 解析：選B　0～時(shí)間內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律可得回路的圓環(huán)形區(qū)域產(chǎn)生大小恒定的、順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，根據(jù)左手定則，ab邊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ中受到水平向左的恒定的安培力；同理可得～T時(shí)間內(nèi)，ab邊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ中受到水平向右的恒定的安培力，故B項(xiàng)正確。 6.(2018·溫州模擬)如圖所示，一足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為37°，寬度為0.5

6、 m，電阻忽略不計(jì)，其上端接一小燈泡，電阻為1 Ω。一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，質(zhì)量為0.2 kg，接入電路的電阻為1 Ω，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8 T。將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度大小以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6)(　　) A．2.5 m/s,1 W　　　　 B．5 m/s,1 W C．7.5 m/s,9 W D．15 m/s,9 W 解析：選B　小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時(shí)，導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀

7、態(tài)，由平衡條件得：mgsin 37°＝μmgcos 37°＋，解得v＝5 m/s；導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，電路電流I＝，燈泡消耗的功率P＝I2R，解得P＝1 W，故選項(xiàng)B正確。 [B級(jí)——保分題目練通抓牢] 7.紙面內(nèi)兩個(gè)半徑均為R的圓相切于O點(diǎn)，兩圓形區(qū)域內(nèi)分別存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，且不隨時(shí)間變化。一長(zhǎng)為2R的導(dǎo)體桿OA繞O點(diǎn)且垂直于紙面的軸順時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)，角速度為ω。t＝0時(shí)，OA恰好位于兩圓的公切線上，如圖所示，若選取從O指向A的電動(dòng)勢(shì)為正，下列描述導(dǎo)體桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是(　　) 解析：選C　由右手定則可知，開(kāi)

8、始時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正，故D錯(cuò)誤；設(shè)經(jīng)時(shí)間t導(dǎo)體桿轉(zhuǎn)過(guò)的角度為α，則α＝ωt，導(dǎo)體桿有效切割長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝2Rsin ωt。由E＝BL2ω可知，E＝2BR2ωsin2ωt，B、R、ω不變，故A、B錯(cuò)誤，C正確。 8．如圖甲，光滑平行且足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌ab、cd所在平面與水平面成θ角，b、c兩端接有阻值為R的定值電阻。阻值為r的金屬棒PQ垂直導(dǎo)軌放置，其他部分電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上。從t＝0時(shí)刻開(kāi)始，金屬棒受到一個(gè)平行于導(dǎo)軌向上的外力F作用，由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，通過(guò)R的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示

9、。下面分別給出了穿過(guò)回路PQcb的磁通量Φ、磁通量的變化率、電阻R兩端的電勢(shì)差U和通過(guò)金屬棒上某橫截面的電荷量q隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間t變化的圖像，其中正確的是(　　) 解析：選B　由題意可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是逐漸增大的，而圖像A描述磁通量與時(shí)間關(guān)系中斜率不變，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，A錯(cuò)誤；回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E＝，感應(yīng)電流為I＝＝，由題圖乙可知：I＝kt，故有：＝k(R＋r)t，所以圖像B正確；I均勻增大，電阻R兩端的電勢(shì)差U＝IR＝ktR，則知U與時(shí)間t成正比，C錯(cuò)誤；通過(guò)金屬棒某橫截面的電荷量為：q＝t＝kt2，故有q-t圖像為拋物線，并非過(guò)原點(diǎn)的直線，D錯(cuò)誤。 9.(2019·保定模

10、擬)如圖所示為有理想邊界的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B＝0.5 T，兩邊界間距s＝0.1 m。一邊長(zhǎng)L＝0.2 m的正方形線框abcd由粗細(xì)均勻的電阻絲圍成，總電阻為R＝0.4 Ω。現(xiàn)使線框以v＝2 m/s的速度從位置Ⅰ勻速運(yùn)動(dòng)到位置Ⅱ，則下列能正確反映整個(gè)過(guò)程中線框a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab隨時(shí)間t變化的圖像是(　　) 解析：選A　ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv＝0.2 V，線框中感應(yīng)電流為I＝＝0.5 A，所以在0～5×10－2 s時(shí)間內(nèi)，a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為Uab＝I·R＝0.15 V。在5×10－2～10×10－2 s時(shí)間內(nèi)，a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差Uab＝E＝0.2

11、V；在10×10－2～15×10－2 s時(shí)間內(nèi)，a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為Uab＝I·R＝0.05 V，選項(xiàng)A正確。 10．(多選)如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、不可形變的正方形導(dǎo)線框內(nèi)有半徑為r的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B＝kt(常量k＞0)。回路中滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為R0，滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中央，定值電阻R1＝R0、R2＝。閉合開(kāi)關(guān)S，電壓表的示數(shù)為U，不考慮虛線MN右側(cè)導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則(　　) A．R2兩端的電壓為 B．電容器的a極板帶正電 C．滑動(dòng)變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍 D．正方形導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為kL2 解析：選AC　由法拉第電磁感應(yīng)定律

12、E＝n＝nS有E＝kπr2，D錯(cuò)誤；因k＞0，由楞次定律知線框內(nèi)感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较颍孰娙萜鱞極板帶正電，B錯(cuò)誤；由題圖知外電路結(jié)構(gòu)為R2與R的右半部并聯(lián)，再與R的左半部、R1相串聯(lián)，故R2兩端電壓U2＝U＝，A正確；設(shè)R2消耗的功率為P＝IU2，則R消耗的功率P′＝2I×2U2＋I(xiàn)U2＝5P，故C正確。 [C級(jí)——難度題目適情選做] 11．(多選)如圖所示，三個(gè)連續(xù)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直紙面向外、向里和向外，磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng)。在磁場(chǎng)區(qū)域的左側(cè)邊界處，有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場(chǎng)方向垂直?，F(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，以

13、初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，規(guī)定電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)的電動(dòng)勢(shì)E為正，磁感線垂直紙面向里時(shí)的磁通量Φ為正值，外力F向右為正。以下能正確反映線框中的磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E、外力F和電功率P隨時(shí)間變化規(guī)律圖像的是(　　) 解析：選ABD　線框勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，當(dāng)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，位移在0～L內(nèi)，磁通量開(kāi)始均勻增加，當(dāng)全部進(jìn)入左側(cè)磁場(chǎng)時(shí)達(dá)到最大且為負(fù)值；位移在L～2L內(nèi)，向里的磁通量增加，總磁通量先減小后反向增加，當(dāng)位移為1.5L時(shí)，磁通量最小，為零，位移為2L時(shí)磁通量變?yōu)橄蚶锏淖畲?，由此分析以后的運(yùn)動(dòng)可知A正確。當(dāng)線框進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)，由E＝BLv可知，E保持不變，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為順時(shí)針?lè)较?；而開(kāi)始進(jìn)入第二個(gè)

14、磁場(chǎng)時(shí)，兩端同時(shí)切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2BLv，方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，為正值，由此分析以后的運(yùn)動(dòng)可知B正確。因安培力總是與運(yùn)動(dòng)方向相反，故拉力應(yīng)一直向右，故C錯(cuò)誤。拉力的功率P＝Fv，因速度不變，線框在第一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)，電流為定值，拉力也為定值；兩邊分別在兩個(gè)磁場(chǎng)中時(shí)，F(xiàn)安＝2B·L＝4，因此安培力變4倍，則拉力的功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，由此分析以后的運(yùn)動(dòng)可知D正確。 12.(2019·昆明調(diào)研)如圖所示，在PQ、QR區(qū)域存在著磁感應(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，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(kāi)始線框向右勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域。以a→b→

15、c→d→e→f為線框中電流的正方向。以下四個(gè)i-t關(guān)系示意圖中正確的是(　　) 解析：選C　下面是線框切割磁感線的四個(gè)階段示意圖。 在甲→乙階段，只有bc切割向外的磁感線，由右手定則知電動(dòng)勢(shì)為負(fù)，大小為Blv；在乙→丙階段，bc切割向里的磁感線，電動(dòng)勢(shì)為逆時(shí)針?lè)较?，同時(shí)de切割向外的磁感線線，電動(dòng)勢(shì)為順時(shí)針?lè)较?，等效電?dòng)勢(shì)為零；在丙→丁階段，de切割向里的磁感線，同時(shí)af切割向外的磁感線，兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同為逆時(shí)針?lè)较?，等效電?dòng)勢(shì)為正，大小為3Blv；在丁→戊階段，只有af切割向里的磁感線，電動(dòng)勢(shì)為順時(shí)針?lè)较?，等效電?dòng)勢(shì)為負(fù)，大小為2Blv，故C正確。 13．如圖所示，用粗細(xì)均勻、電阻

16、率也相同的導(dǎo)線繞制的直角邊長(zhǎng)為l或2l的四個(gè)閉合導(dǎo)線框a、b、c、d，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在每個(gè)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud。下列判斷正確的是(　　) A．Ua＜Ub＜Uc＜Ud B．Ua＜Ub＜Ud＜Uc C．Ua＝Ub＜Uc＝Ud D．Ub＜Ua＜Ud＜Uc 解析：選B　由電阻定律，各個(gè)線框的電阻分別為Ra＝ρ、Rb＝ρ、Rc＝ρ、Rd＝ρ，設(shè)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v，各線框MN邊有效切割長(zhǎng)度分別為l、l、2l、2l，各線框MN邊的內(nèi)阻分別為ra＝ρ、rb＝ρ、rc＝ρ、rd＝ρ，則各邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea＝Blv，E

17、b＝Blv，Ec＝2Blv，Ed＝2Blv，MN兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua＝×ρ＝Blv＝Blv，同理Ub＝Blv，Uc＝Blv，Ud＝(－1)Blv，則Ua＜Ub＜Ud＜Uc，B正確。 14．(多選)如圖所示(俯視圖)，在光滑的水平面上，寬為l的區(qū)域內(nèi)存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直水平面向下。水平面內(nèi)有一不可形變的粗細(xì)均勻的等邊三角形閉合導(dǎo)線框CDE(由同種材料制成)，邊長(zhǎng)為l。t＝0時(shí)刻，E點(diǎn)處于磁場(chǎng)邊界，CD邊與磁場(chǎng)邊界平行。在外力F的作用下線框沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。從E點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)到CD邊恰好離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框中感應(yīng)電流I(以逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流為正)、外力F(水平向右為正方向)隨時(shí)間變化的圖像中，可能正確的有(　　) 解析：選BD　等邊三角形閉合導(dǎo)線框CDE進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)線框的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，拉出磁?chǎng)的過(guò)程中，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，在磁?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流為零。同時(shí)當(dāng)線框進(jìn)入或拉出磁場(chǎng)時(shí)線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度隨時(shí)間t均勻增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均勻增大，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；因線框在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)，所以外力F等于線框受到的安培力，外力F＝BIl∝t2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。