高考物理一輪復習課時檢測六十電磁感應中的電路問題含解析新人教版

這是一份高考物理一輪復習課時檢測六十電磁感應中的電路問題含解析新人教版，共7頁。
電磁感應中的電路問題1.如圖所示，MN、PQ是間距為L的平行光滑金屬導軌，置于磁感應強度為B、方向垂直導軌所在平面向里的勻強磁場中，導軌固定不動，M、P間接有一阻值為R的電阻。一根與導軌接觸良好、接入電路的電阻為的金屬導線ab垂直導軌放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右勻速運動，則(不計導軌電阻)(　　)A．通過電阻R的電流方向為P→R→MB．a、b兩點間的電壓為BLvC．a端電勢比b端電勢高D．外力F做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱解析：選C　由右手定則可知通過電阻R的電流方向為M→R→P，A錯誤；金屬導線ab相當于電源，電源內(nèi)部電流從電勢低的一端流向電勢高的一端，所以a端電勢高于b端電勢，C正確；由法拉第電磁感應定律可知，E＝BLv，由閉合電路歐姆定律得a、b兩點間的電壓為Ua b＝·R＝BLv，B錯誤；由于金屬導線ab做勻速直線運動，外力F做的功等于克服安培力做的功，等于整個電路產(chǎn)生的焦耳熱，并非電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱，D錯誤。2. (2021·河南靈寶月考)如圖所示，由均勻導線制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進入一磁感應強度大小為B的有界勻強磁場，邊界如圖中虛線所示。當圓環(huán)運動到圖示位置(∠aOb＝90°)時，a、b兩點間的電勢差為(　　)A.BRv　　　　　　　　　 B.BRvC.BRv   D.BRv解析：選D　圓環(huán)的ab段切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為E＝BRv；由歐姆定律得a、b兩點間的電勢差為Uab＝E－Irab＝BRv－·＝，選項D正確。3．(多選)在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝1 500匝，橫截面積S＝20 cm2。螺線管導線電阻r＝1 Ω，R1＝4 Ω，R2＝5 Ω，C＝30 μF。在一段時間內(nèi)，穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。下列說法正確的是(　　)A．螺線管中產(chǎn)生的感應電動勢為1.2 VB．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正電C．電路中的電流穩(wěn)定后，電阻R1的電功率為5×10－2 WD．S斷開后，通過R2的電荷量為1.8×10－5 C解析：選AD　由法拉第電磁感應定律可知，螺線管內(nèi)產(chǎn)生的電動勢為E＝nS＝1 500××20×10－4 V＝1.2 V，故A正確；根據(jù)楞次定律，當穿過螺線管的磁通量增加時，螺線管下部可以看成電源的正極，則電容器下極板帶正電，故B錯誤；電流穩(wěn)定后，電流為I＝＝ A＝0.12 A，電阻R1上消耗的功率為P＝I2R1＝0.122×4 W＝5.76×10－2 W，故C錯誤；開關斷開后通過電阻R2的電荷量為Q＝CU＝CIR2＝30×10－6×0.12×5 C＝1.8×10－5 C，故D正確。4.如圖所示，導體桿OP在作用于OP中點且垂直于OP的力作用下，繞O軸沿半徑為r的光滑的半圓形框架在勻強磁場中以一定的角速度轉動。磁場的磁感應強度為B，AO間接有電阻R，桿和框架電阻不計，回路中的總電功率為P，則(　　)A．外力的大小為2BrB．外力的大小為BrC．導體桿旋轉的角速度為D．導體桿旋轉的角速度為 解析：選C　設導體桿轉動的角速度為ω，則導體桿轉動切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢E＝Br2ω，I＝，根據(jù)題述回路中的電功率為P，則P＝EI；設維持導體桿勻速轉動的外力為F，則有P＝，v＝rω，聯(lián)立解得F＝Br，ω＝，選項C正確，A、B、D錯誤。5.如圖所示，abcd為水平放置的平行“匚”形光滑金屬導軌，間距為l，導軌間有垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度大小為B，導軌電阻不計。已知金屬桿MN傾斜放置，與導軌成θ角，單位長度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(金屬桿滑動過程中與導軌接觸良好)。則(　　)A．電路中感應電動勢的大小為B．電路中感應電流的大小為C．金屬桿所受安培力的大小為D．金屬桿的熱功率為解析：選B　金屬桿切割磁感線的有效長度為l，故電路中感應電動勢的大小為E＝Blv，選項A錯誤。根據(jù)題意，回路電阻R＝，由歐姆定律，感應電流的大小為I＝sin θ＝，選項B正確。金屬桿所受安培力的大小為F＝＝，選項C錯誤。金屬桿的熱功率為P＝I2R＝，選項D錯誤。6.如圖所示，一足夠長的平行金屬導軌傾斜放置，傾角為37°，寬度為0.5 m，電阻忽略不計，其上端接一小燈泡，電阻為1 Ω。一導體棒MN垂直于導軌放置，質量為0.2 kg，接入電路的電阻為1 Ω，兩端與導軌接觸良好，與導軌間的動摩擦因數(shù)為0.5。在導軌間存在著垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度為0.8 T。將導體棒MN由靜止釋放，運動一段時間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導體棒MN的運動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 WC．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，導體棒做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：mgsin 37°＝μmgcos 37°＋，解得v＝5 m/s；導體棒產(chǎn)生的感應電動勢E＝BLv，電路電流I＝，燈泡消耗的功率P＝I2R，解得P＝1 W，故選項B正確。7．如圖所示為航母上電磁彈射裝置的等效電路圖(俯視圖)，使用前先給超級電容器C充電，彈射時，電容器釋放儲存的電能所產(chǎn)生的強大電流經(jīng)過導體棒EF，EF在磁場(方向垂直紙面向外)作用下加速。則下列說法正確的是(　　)A．電源給電容器充電后，M板帶正電B．導體棒在安培力作用下向右運動C．超級電容器相當于電源，放電時兩端電壓不變D．在電容器放電過程中，電容器電容不斷減小解析：選B　電源給電容器充電時，M板與電源負極相連，帶負電，選項A錯誤；導體棒在安培力作用下向右運動，選項B正確；超級電容器相當于電源，根據(jù)Q＝CU可知，放電時兩端電壓減小，選項C錯誤；在電容器放電過程中，電容器電容保持不變，選項D錯誤。8．(多選)如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)為n，橫截面積為S，總電阻為r，外接電阻R1＝3r，R2＝r。閉合開關S，在一段時間內(nèi)，穿過螺線管磁場的磁感應強度B隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是(　　)A．0～時間內(nèi)，螺線管中產(chǎn)生感應電流的大小I＝B.～時間內(nèi)，電阻R1兩端的電壓U1＝C.～T時間內(nèi)，通過電阻R2的電荷量q2＝D.T～T時間內(nèi)，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝解析：選AD　在0～時間內(nèi)，螺線管內(nèi)磁感應強度變化率＝＝，根據(jù)法拉第電磁感應定律，螺線管中產(chǎn)生的感應電動勢E＝nS＝，外接電阻R1和R2并聯(lián)的等效電阻R＝r，螺線管中產(chǎn)生的感應電流I＝＝，選項A正確；在～時間內(nèi)，同理可得螺線管中產(chǎn)生的感應電流I＝＝，由分析可知通過R1與R2的電流之比為I1∶I2＝1∶2，則通過R1的電流為I1＝I＝，電阻R1兩端電壓等于U1＝I1·3r＝，選項B錯誤；在～T時間內(nèi)，由上述分析可知通過電阻R2的電流I2＝I＝，通過電阻R2的電荷量q2＝I2＝×＝，選項C錯誤；在T～T時間內(nèi)，同理可得螺線管中產(chǎn)生的感應電流I＝＝，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2(R＋r)＝2·2r·＝，選項D正確。9．如圖所示，導線全部為裸導線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直于圓平面的勻強磁場，磁感應強度為B，一根長度大于2r的導線MN以速率v在圓環(huán)上無摩擦地自左端勻速滑到右端，回路的定值電阻為R，其余電阻不計，試求：(1)MN從圓環(huán)左端滑到右端的過程中，電阻R上的電流的平均值及通過的電荷量。(2)MN從圓環(huán)左端滑到右端的過程中，電阻R上的電流的最大值。解析：(1)從左端到右端磁通量的變化量大小ΔΦ＝BΔS＝Bπr2，從左端到右端的時間：Δt＝根據(jù)法拉第電磁感應定律，平均感應電動勢＝＝＝所以，回路中平均感應電流＝＝通過R的電荷量q＝Δt＝·＝。(2)當導線運動到圓環(huán)的圓心處時，切割磁感線的有效長度最大，產(chǎn)生的感應電動勢也就最大，電阻R上的電流也就最大，此時E m＝B·2r·v，所以Im＝，由以上兩式，得Im＝。答案：(1)　　(2)[潛能激發(fā)]10.(多選)半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面上，一長為r、電阻為R的均勻直導體棒AB置于圓導軌上面，BA的延長線通過圓軌道中心O。裝置的俯視圖如圖所示，整個裝置位于一勻強磁場內(nèi)，磁感應強度大小為B，方向豎直向下，在兩環(huán)之間接阻值為R的定值電阻和電容為C的電容器。直導體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時針勻速轉動。在轉動過程中始終與導軌保持良好接觸，導軌電阻不計。下列說法正確的是(　　)A．導體棒中電流由A流向BB．導體棒兩端電壓為Bω2rC．電容器的M板帶正電D．電容器所帶電荷量為CBωr2解析：選CD　根據(jù)右手定則，電流方向由B流向A，故A項錯誤。在t時間內(nèi)，導體棒掃過的面積S＝ωt[(2r)2－r2]＝ωtr2。根據(jù)法拉第電磁感應定律E＝＝ωBr2，導體棒兩端電壓U＝E＝ωBr2，故B項錯誤。A點電勢高于B點電勢，故M板帶正電，故C項正確。電容器兩端電壓U＝ωBr2，故所帶電荷量為Q＝UC＝ωBCr2，故D項正確。11．(多選)有一半徑為R，電阻率為ρ，密度為d的均勻圓環(huán)落入磁感應強度為B的徑向磁場中，圓環(huán)的截面半徑為r(r?R)，如圖(a)、(b)所示。當圓環(huán)在加速下落時某一時刻的速度為v，則(　　)A．此時整個圓環(huán)的電動勢E＝2BvπrB．忽略電感的影響，此時圓環(huán)中的電流I＝C．此時圓環(huán)的加速度a＝D．如果徑向磁場足夠長，則圓環(huán)的最大速度vm＝解析：選BD　此時整個圓環(huán)垂直切割徑向磁感線，電動勢E＝2BvπR，選項A錯誤；此時圓環(huán)中的電流I＝＝，選項B正確；對圓環(huán)根據(jù)牛頓第二定律得mg－F安＝ma，F安＝BI·2πR＝，m＝dπr2·2πR，則a＝g－，選項C錯誤；如果徑向磁場足夠長，當a＝0時圓環(huán)的速度最大，即g－＝0，解得vm＝，選項D正確。12．如圖所示，間距L＝1 m的兩根足夠長的固定水平平行導軌間存在著勻強磁場，其磁感應強度大小B＝1 T、方向垂直于紙面向里，導軌上有一金屬棒MN與導軌垂直且在水平拉力F作用下以v＝2 m/s的速度水平向左勻速運動。R1＝8 Ω，R2＝12 Ω，C＝6 μF，導軌和棒的電阻及一切摩擦均不計。開關S1、S2閉合，電路穩(wěn)定后，求：(1)通過R2的電流I的大小和方向；(2)拉力F的大??；(3)開關S1斷開后通過R2的電荷量Q。解析：(1)開關S1、S2閉合后，根據(jù)右手定則知棒中的感應電流方向是M→N，所以通過R2的電流方向是b→aMN中產(chǎn)生的感應電動勢的大小E＝BLv通過R2的電流I＝代入數(shù)據(jù)解得I＝0.1 A。(2)由棒受力平衡有F＝F安F安＝BIL代入數(shù)據(jù)解得F＝0.1 N。(3)開關S1、S2閉合，電路穩(wěn)定后，電容器所帶電荷量Q1＝CIR2S1斷開后，流過R2的電荷量Q等于電容器所帶電荷量的減少量，即Q＝Q1－0代入數(shù)據(jù)解得Q＝7.2×10－6 C。答案：(1)0.1 A，方向是b→a　(2)0.1 N　(3)7.2×10－6 C