（通用版）2020版高考物理大一輪復習 考點規(guī)范練3 3電磁感應現象中的電路和圖像問題 新人教版.docx

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考點規(guī)范練33　電磁感應現象中的電路和圖像問題 一、單項選擇題 1.在自行車速度表中,條形磁鐵與車輪的輻條連接,線圈固定在車架上,使輪子每轉一圈磁鐵就移過它一次。當磁鐵移過線圈時,在線圈中會感應出一個電流脈沖。下圖中顯示了磁鐵正要移經線圈。若以逆時針方向為正,下圖中哪一個圖顯示的可能是所產生的電流脈沖(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　 答案C 解析根據題圖可知,當磁鐵經過線圈時,穿過線圈的磁通量向外且增加,根據楞次定律可知,線圈中產生順時針方向的感應電流(負方向);當磁鐵遠離線圈時,穿過線圈的磁通量向外且減小,根據楞次定律可知,線圈中產生逆時針方向的感應電流(正方向),故C正確,A、B、D錯誤。 2.如圖所示,螺線管匝數n=1 500,橫截面積S=20 cm2,螺線管導線電阻r=1 Ω,電阻R=4 Ω,磁感應強度B隨時間變化的B-t圖像如圖所示(以向右為正方向),下列說法正確的是(　　) A.電阻R的電流方向是從A到C B.感應電流的大小逐漸增大 C.電阻R兩端的電壓為6 V D.C點的電勢為4.8 V 答案D 解析從題圖可知磁通量在逐漸增大,根據楞次定律可得通過R的電流方向為從C到A,A錯誤;根據法拉第電磁感應定律,有E=nΔΦΔt=nSΔBΔt=15000.0026-22V=6V,而感應電流大小為I=ER+r=64+1A=1.2A,B錯誤;根據閉合電路歐姆定律,有U=IR=1.24V=4.8V,C錯誤;因為A端接地,電壓為零,所以C端的電勢為4.8V,D正確。 3. 如圖所示,豎直平面內有一粗細均勻的金屬環(huán),其半徑為a,總電阻為2r,磁感應強度為B0的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面,環(huán)的最高點A處用鉸鏈連接長度為2a、電阻為r的導體棒AB,AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下,當擺到豎直位置時,B點的線速度為v,則此時A、B兩端的電壓大小為(　　) A.13B0av B.16B0av C.23B0av D.B0av 答案A 解析棒擺到豎直位置時整根棒處在勻強磁場中,切割磁感線的長度為2a,導體棒切割磁感線產生的感應電動勢E=B02av,而v=vA+vB2,得E=B02a0+v2=B0av。此時外電路的總電阻R=r2,根據閉合電路歐姆定律I=ER+r,得總電流I=2B0av3r,A、B兩端的電壓大小U=IR=2B0av3rr2=13B0av,選項A正確。 4.如圖所示,在平面直角坐標系xOy的第一、三象限內有垂直坐標平面向里的勻強磁場,二者磁感應強度相同,圓心角為90的扇形導線框OPQ以角速度ω繞O點在坐標平面內沿順時針方向勻速轉動。規(guī)定圖示時刻t=0,導線框中感應電流逆時針方向為正。則關于該導線框在轉一周的時間內感應電流i隨時間t的變化圖像,下列選項正確的是(　　) 答案A 解析線框切割磁感線產生感應電動勢,由E=12BL2ω知,感應電動勢大小為一定值,則感應電流大小不變,故B、D錯誤;在T2~3T4內,由楞次定律判斷可知線框中感應電流方向沿逆時針方向,為正,故A正確,C錯誤。 5.如圖所示,在水平面(紙面)內有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a點接觸,構成“V”字形導軌?？臻g存在垂直于紙面的均勻磁場。用力使MN向右勻速運動,從圖示位置開始計時,運動中MN始終與∠bac的平分線垂直且和導軌保持良好接觸。下列關于回路中電流i與時間t的關系圖線,可能正確的是(　　) 答案A 解析設金屬棒單位長度的電阻為R0,ab、ac與∠bac的平分線間的夾角都為θ,金屬棒勻速運動的速度為v,則t時刻金屬棒產生的感應電動勢為E=Bv2vttanθ,電路中的總電阻R=(2vttanθ+2vtcosθ)R0,電流I=ER=Bvtanθtanθ+1cosθR0,可以看出電流的大小不變。 二、多項選擇題 6. 如圖所示,在垂直紙面的正方形勻強磁場區(qū)域內,有一位于紙面且電阻均勻的正方形導體框abcd,現將導體框分別朝兩個方向以v、3v速度勻速拉出磁場,則導體框分別從兩個方向移出磁場的過程中(　　) A.導體框中產生的感應電流方向相同 B.導體框中產生的焦耳熱相同 C.導體框ad邊兩端電勢差相同 D.通過導體截面的電荷量相同 答案AD 解析由右手定則可知兩種情況導體框中產生的感應電流方向相同,A項正確;熱量Q=I2Rt=BlvR2Rlv=B2l3vR,導體框產生的焦耳熱與運動速度有關,B項錯誤;電荷量q=It=BlvRlv=Bl2R,電荷量與速度無關,即兩種速度下電荷量相同,D項正確;以速度v拉出時,Uad=14Blv,以速度3v拉出時,Uad=34Bl3v,C項錯誤。 7.圖甲為手機及無線充電板。圖乙為充電原理示意圖。充電板接交流電源,對充電板供電,充電板內的送電線圈可產生交變磁場,從而使手機內的受電線圈產生交變電流,再經整流電路轉變成直流后對手機電池充電。為方便研究,現將問題做如下簡化:設受電線圈的匝數為n,面積為S,若在t1到t2時間內,磁場垂直于受電線圈平面向上穿過線圈,其磁感應強度由B1均勻增加到B2,下列說法正確的是(　　) 甲 乙 A.c點的電勢低于d點的電勢 B.受電線圈中感應電流方向由d到c C.c、d之間的電勢差為-n(B2-B1)St2-t1 D.c、d之間的電勢差為n(B2-B1)t2-t1 答案AC 解析根據楞次定律可知,受電線圈內部產生的感應電流方向俯視為順時針,受電線圈中感應電流方向由c到d,所以c點的電勢低于d點的電勢,A正確,B錯誤;根據法拉第電磁感應定律可得c、d之間的電勢差為Ucd=E=ΔΦΔt=-n(B2-B1)St2-t1,C正確,D錯誤。 8.磁場中有一固定的圓形導體閉合線圈,如圖甲所示,圖中所示的磁感應強度和電流的方向為設定的正方向,已知線圈中感應電流I隨時間t變化的圖像如圖乙所示。則在下列圖像中表示磁感應強度B隨時間t變化可能正確的是(　　) 答案BD 解析由題圖甲知,以線圈中順時針方向的感應電流方向、垂直紙面向里的磁感應強度方向為正,則由題圖乙可知,線圈中在0~0.5s內產生了逆時針方向的感應電流,由楞次定律可知,磁通量為向里增加,或者向外減小,即正方向增加或者負方向減小,故選項A排除;而在0.5~1.5s內,結合感應電流方向和楞次定律可得磁場方向為垂直向里(正方向)減小,或者垂直向外(負方向)增加,故C錯誤,B、D正確。 9.在光滑水平面上,有一個粗細均勻的邊長為l的單匝正方形閉合線框abcd,在水平外力的作用下,從靜止開始沿垂直磁場邊界方向做勻加速直線運動,穿過勻強磁場,如圖甲所示,測得線框中產生的感應電流I的大小和運動時間t的變化關系如圖乙所示,則(　　) A.線框開始運動時ab邊到磁場左邊界的距離為l3 B.線框邊長與磁場寬度的比值為3∶8 C.離開磁場的時間與進入磁場的時間之比為3-22∶1 D.離開磁場的過程中外力做的功與進入磁場的過程中外力做的功相等 答案AB 解析由題圖乙知,線框做初速度為零的勻加速直線運動,在磁場外運動時間2s,位移為x;進入磁場用時2s,位移為l,所以x=l3,故A正確;在磁場中運動的時間也是2s,所以在磁場中運動的位移x0=5x=5l3,磁場的寬度d=x0+l=8l3,故B正確;由題圖乙知,在進入與離開磁場過程線框中電流大小不同,所以線框受安培力大小不等,再根據F-BIl=ma知,兩個過程拉力大小不等,而進入和離開磁場的位移相同,所以做的功不同,故D錯誤;設加速度為a,進入磁場過程有l(wèi)=v1t1+12at12,v1=at0,t0=2s,t1=2s;離開磁場過程有l(wèi)=v2t3+12at32,v2=at2,t2=6s,求得t2=(43-6)s,故C錯誤。 10. 如圖所示,邊長為l、不可形變的正方形導線框內有半徑為r的圓形磁場區(qū)域,其磁感應強度B隨時間t的變化關系為B=kt(常量k>0)?；芈分谢瑒幼冏杵鱎的最大阻值為R0,滑片P位于滑動變阻器中央,定值電阻R1=R0、R2=R02。閉合開關S,電壓表的示數為U,不考慮虛線MN右側導體的感應電動勢,則(　　) A.R2兩端的電壓為U7 B.電容器的a極板帶正電 C.滑動變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍 D.正方形導線框中的感應電動勢為kl2 答案AC 解析由法拉第電磁感應定律E=nΔΦΔt=nΔBΔtS有E=kπr2,D錯誤;因k>0,由楞次定律知線框內感應電流沿逆時針方向,故電容器b極板帶正電,B錯誤;由題圖知外電路結構為R2與R的右半部并聯,再與R的左半部、R1相串聯,故R2兩端電壓U2=R0212R0+R02+R0212U=U7,A正確;設R2消耗的功率為P=IU2,則R消耗的功率P=2I2U2+IU2=5P,C正確。 三、非選擇題 11. 如圖所示,PN與QM兩平行金屬導軌相距1 m,電阻不計,兩端分別接有電阻R1和R2,且R1=6 Ω,ab桿的電阻為2 Ω,可在導軌上無摩擦地滑動,垂直穿過導軌平面的勻強磁場的磁感應強度為1 T?，Fab桿以恒定速度v=3 m/s勻速向右移動,這時ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等。 (1)求R2的阻值; (2)R1與R2消耗的電功率分別為多少? (3)拉ab桿的水平向右的外力F為多大? 答案(1)3 Ω　(2)0.375 W　0.75 W　(3)0.75 N 解析(1)由題意知,ab桿相當于電源,由于內外功率相等,則內外電阻相等, 6ΩR26Ω+R2=2,解得R2=3Ω。 (2)電動勢E=Blv=113V=3V,總電流I=ER總=34A=0.75A,路端電壓U=IR外=0.752V=1.5V,R1消耗的電功率P1=U2R1=1.526W=0.375W,R2消耗的電功率P2=U2R2=1.523W=0.75W。 (3)ab桿受的安培力F安=IlB=0.7511N=0.75N。 因為ab桿勻速運動,所以ab桿受的外力大小F=F安=0.75N。 12.在周期性變化的勻強磁場中有一圓形閉合線圈,線圈平面與磁場垂直,如圖甲所示,規(guī)定圖中磁場方向為正。已知線圈的半徑為r、匝數為N,總電阻為R,磁感應強度的最大值為B0,變化周期為T,磁感應強度按圖乙所示規(guī)律變化。 (1)求在0~T6內線圈產生的感應電流I1的大小; (2)規(guī)定甲圖中感應電流的方向為正方向,在圖丙中畫出一個周期內的i-t圖像,已知I0=3πr2NB0RT; (3)求在一個周期T內線圈產生的電熱Q。 答案(1)6πNr2B0RT　(2)圖像見解析 (3)18(πNr2B0)2RT 解析(1)在0~T6內感應電動勢E1=NΔΦ1Δt1,磁通量的變化ΔΦ1=B0πr2,解得E1=6πNr2B0T,線圈中感應電流大小I1=E1R=6πNr2B0RT。 (2)根據楞次定律可知,0~T6時間內感應電流為正,大小為2I0;在T6~T2時間內,感應電流為負,大小為I2=E2R,E2=NΔΦ2Δt2,所以I2=I0;同理可得出在T2~5T6時間內和5T6~T時間內的電流,其變化規(guī)律見圖。 (3)在0~T6和5T6~T兩個時間段內產生的熱量相同,有Q1=Q3=I12RT6,在T6~5T6時間內產生的熱量Q2=I22R4T6,一個周期內產生的總熱量Q=Q1+Q2+Q3=18(πNr2B0)2RT。