
1.通過(guò)某單匝閉合線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( )
A.0~0.3 s內(nèi)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在均勻增加
B.第0.6 s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是4 V
C.第0.9 s末線圈中的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比第0.2 s末的小
D.第0.2 s末和第0.4 s末的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向相同
2.如圖所示,一底邊長(zhǎng)為L(zhǎng),底邊上的高也為L(zhǎng)的等腰三角形導(dǎo)體線框以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過(guò)長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.t=0時(shí)刻,三角形導(dǎo)體線框的底邊剛進(jìn)入磁場(chǎng),取沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流為正方向,則在三角形導(dǎo)體線框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中,感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線可能是( )
3.如圖甲所示,矩形導(dǎo)線框abcd放在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示.規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向,水平向右為安培力的正方向,在0~4 s內(nèi),線框ab邊受到的安培力F隨時(shí)間變化的圖象正確的是( )
4.[2022·北京調(diào)研]如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)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間分別接著阻值R=10 Ω的電阻.一阻值R=10 Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v=4 m/s勻速向左運(yùn)動(dòng),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(qiáng)度大小B=0.5 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng).下列說(shuō)法中正確的是( )
A.導(dǎo)體棒ab中電流的流向?yàn)橛蒪到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3 V
5.如圖所示,有兩個(gè)相鄰的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B,磁場(chǎng)方向相反,且與紙面垂直.兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域在x軸方向?qū)挾染鶠閍,在y軸方向足夠?qū)挘F(xiàn)有一個(gè)菱形導(dǎo)線框abcd,ac長(zhǎng)為2a,從圖示位置開始向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域.若以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?,則線框中感應(yīng)電流i與線框移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象中正確的是選項(xiàng)圖中的( )
6.半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上豎直固定放置,在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線,分別與兩塊垂直于紙面固定放置的水平平行金屬板連接,兩板間距為d,如圖甲所示,有一變化的磁場(chǎng)垂直于紙面,規(guī)定方向向里為正,變化規(guī)律如圖乙所示,在t=0時(shí)刻平板之間中心有一重力不計(jì),電荷量為q的靜止微粒,則以下說(shuō)法正確的是( )
A.第2 s內(nèi)上極板為正極
B.第3 s內(nèi)上極板為負(fù)極
C.第2 s末微粒回到了原來(lái)位置
D.第3 s末兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 eq \f(0.2πr2,d)
7.(多選)如圖所示,一不計(jì)電阻的導(dǎo)體圓環(huán),半徑為r、圓心在O點(diǎn),過(guò)圓心放置一長(zhǎng)度為2r、電阻為R的輻條,輻條與圓環(huán)接觸良好,現(xiàn)將此裝置放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)邊界恰與圓環(huán)直徑在同一直線上,現(xiàn)使輻條以角速度ω繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),右側(cè)電路通過(guò)電刷與圓環(huán)中心和環(huán)的邊緣相接觸,R1= eq \f(R,2) ,S處于閉合狀態(tài),不計(jì)其他電阻,則下列判斷正確的是( )
A.通過(guò)R1的電流方向?yàn)樽韵露?br>B.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2Br2ω
C.理想電壓表的示數(shù)為 eq \f(1,6) Br2ω
D.理想電流表的示數(shù)為 eq \f(4Br2ω,3R)
綜合題組
8.如圖所示,在天花板下用細(xì)線懸掛一個(gè)閉合金屬圓環(huán),圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài).上半圓環(huán)處在垂直于環(huán)面的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,規(guī)定垂直于紙面向外的方向?yàn)榇艌?chǎng)的正方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.t=0時(shí)刻,懸線的拉力為F.CD為圓環(huán)的直徑,CD=d,圓環(huán)的電阻為R.下列說(shuō)法正確的是( )
A. eq \f(T,4) 時(shí)刻,圓環(huán)中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流
B. eq \f(3T,4) 時(shí)刻,C點(diǎn)的電勢(shì)低于D點(diǎn)
C.懸線拉力的大小不超過(guò)F+ eq \f(πB eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) d3,4TR)
D.0~T時(shí)間內(nèi),圓環(huán)產(chǎn)生的熱量為 eq \f(π2B eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) d4R,32T)
9.(多選)如圖1所示為汽車在足夠長(zhǎng)水平路面上以恒定功率P啟動(dòng)的模型,假設(shè)汽車啟動(dòng)過(guò)程中所受阻力F阻恒定;如圖2所示為一足夠長(zhǎng)的水平的光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),左端接有定值電阻R,導(dǎo)軌處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,將一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直擱在導(dǎo)軌上并用水平恒力F向右拉動(dòng),導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)且兩者始終接觸良好.圖3、圖4分別是汽車、導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)后的v - t圖象.則下列關(guān)于汽車和導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是( )
A.vm1= eq \f(P,F阻)
B.vm2= eq \f(FR,B2L2)
C.若圖3中的t1已知,則根據(jù)題給信息可求出汽車從啟動(dòng)到速度達(dá)到最大所運(yùn)動(dòng)的距離x1= eq \f(Pt1,F阻)
D.若圖4中的t2已知,則根據(jù)題給信息可求出導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動(dòng)到速度達(dá)到最大所運(yùn)動(dòng)的距離x2= eq \f(FRt2,B2L2) - eq \f(mFR2,B4L4)
10.[2021·上海卷]如圖(a)所示,豎直放置的足夠長(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌,寬L=0.75 m,導(dǎo)軌位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8 T.一根電阻不計(jì)的金屬棒跨接在導(dǎo)軌上,上方接如圖所示的電路,R0=10 Ω,R為一電阻性元件.開關(guān)S斷開時(shí),金屬棒由靜止釋放,其從下落到做勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中R的U - I圖線如圖(b)所示.g取10 m/s2.
(1)求金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度;
(2)求金屬棒的質(zhì)量;
(3)若金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,開關(guān)S閉合,求經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后金屬棒的動(dòng)能.
課時(shí)分層作業(yè)(三十) 電磁感應(yīng)中的圖象和電路問(wèn)題
1.解析:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E= eq \f(ΔΦ,Δt) ,0~0.3 s內(nèi),E1= eq \f(8 Wb,0.3 s) = eq \f(80,3) V,保持不變,故A錯(cuò)誤.第0.6 s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2= eq \f(8 Wb-6 Wb,0.8 s-0.3 s) =4 V,故B正確.第0.9 s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E3= eq \f(6 Wb,1.0 s-0.8 s) =30 V,大于第0.2 s末的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故C錯(cuò)誤.由圖分析易知,第0.2 s末和第0.4 s末的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相反,故D錯(cuò)誤.
答案:B
2.解析:根據(jù)E=BL有v,I= eq \f(E,R) = eq \f(BL有v,R) 可知,三角形導(dǎo)體線框進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí),有效長(zhǎng)度L有都變小,則I也變小,再根據(jù)楞次定律及安培定則可知,進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向相反,進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)檎较颍龃艌?chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)樨?fù)方向,故選A.
答案:A
3.解析:由圖可知1~2 s內(nèi),線圈中磁通量的變化率相同,由E= eq \f(ΔΦ,Δt) =S eq \f(ΔB,Δt) 可知電路中電流大小恒定不變,由楞次定律可知,線框中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針;由F=IlB可知F與B成正比;由左手定律可知線框ab邊受到的安培力F水平向右,為正值,D正確,A、B、C錯(cuò)誤.
答案:D
4.解析:由右手定則可知ab中電流方向?yàn)閍→b,A錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,ab為電源,cd間電阻R為外電路負(fù)載,de和cf間電阻中無(wú)電流,de、cf間無(wú)電壓,因此cd和fe兩端電壓相等,即U= eq \f(E,2R) ×R= eq \f(Blv,2) =1 V,B正確,C、D錯(cuò)誤.
答案:B
5.解析:根據(jù)楞次定律可知,剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,為正方向,而最后離開磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流同樣沿逆時(shí)針方向,為正方向,排除選項(xiàng)B;當(dāng)線框運(yùn)動(dòng)距離為2a時(shí),由楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律可知線框中電流沿順時(shí)針方向,排除選項(xiàng)A;在線框從第1個(gè)磁場(chǎng)進(jìn)入第2個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中,線框中的磁通量變化得越來(lái)越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增大,線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)感應(yīng)電流恰好達(dá)到負(fù)向最大值,且為運(yùn)動(dòng)距離為a時(shí)電流的兩倍,排除選項(xiàng)D,所以選項(xiàng)C正確.
答案:C
6.解析:第2 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小,所以圓環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),相當(dāng)于電源,由楞次定律知,上極板為正極,A正確;第3 s內(nèi)磁場(chǎng)方向向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度增加,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)仍然是上極板為正極,B錯(cuò)誤;第1 s內(nèi),上極板為負(fù)極,第2 s內(nèi),上極板為正極,這個(gè)過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度反向,所以微粒先加速,然后減速,第2 s末微粒速度為零,離開中心位置最遠(yuǎn),第3 s末圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向發(fā)生變化,電場(chǎng)強(qiáng)度E=0,C、D錯(cuò)誤.
答案:A
7.解析:由右手定則可知圓環(huán)中心為電源的正極、圓環(huán)邊緣為電源的負(fù)極,因此通過(guò)R1的電流方向?yàn)樽韵露希x項(xiàng)A正確;由題意可知,始終有長(zhǎng)度為r的輻條在轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為 eq \f(1,2) Br2ω,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由圖可知,在磁場(chǎng)內(nèi)部的半根輻條相當(dāng)于電源,磁場(chǎng)外部的半根輻條與R1并聯(lián),因此理想電壓表的示數(shù)為 eq \f(1,6) Br2ω,選項(xiàng)C正確.理想電流表的示數(shù)為 eq \f(Br2ω,3R) ,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
答案:AC
8.解析: eq \f(T,4) 時(shí)刻,磁場(chǎng)向外增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流磁場(chǎng)向里,故圓環(huán)中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,故A錯(cuò)誤; eq \f(3,4) T時(shí)刻,磁場(chǎng)向外減小,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流磁場(chǎng)向外,圓環(huán)中有逆時(shí)針的感應(yīng)電流,C點(diǎn)作為電源的正極,D點(diǎn)為負(fù)極,故C點(diǎn)的電勢(shì)高于D點(diǎn),故B錯(cuò)誤;t=0時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,所以圓環(huán)不受安培力作用,懸線的拉力為F,則圓環(huán)重力大小為F, eq \f(T,2) 時(shí),磁場(chǎng)最強(qiáng),所以受到的安培力最大,懸線的拉力最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E= eq \f(π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,2)))\s\up12(2),2) · eq \f(B0,\f(T,2)) = eq \f(πB0d2,4T) ,感應(yīng)電流為I= eq \f(E,R) = eq \f(πB0d2,4TR) ,故安培力為F=B0Id= eq \f(πB eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) d3,4TR) ,故懸線拉力的大小不超過(guò)F+ eq \f(πB eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) d3,4TR) ,故C正確;根據(jù)以上分析可知0~ eq \f(T,2) 時(shí)間內(nèi),產(chǎn)生的熱量為Q=I2R· eq \f(T,2) = eq \f(π2B eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) d4,32TR) ,故0~T時(shí)間內(nèi),圓環(huán)產(chǎn)生的熱量為Q′=2Q= eq \f(π2B eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) d4,16TR) ,故D錯(cuò)誤.
答案:C
9.解析:vm代表的是勻速運(yùn)動(dòng)的速度,也就是平衡時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)速度,對(duì)汽車啟動(dòng)問(wèn)題,有F′-F阻=0、P=F′vm1,得vm1= eq \f(P,F阻) ,對(duì)導(dǎo)體棒問(wèn)題,有F-ILB=0、I= eq \f(BLvm2,R) ,得vm2= eq \f(FR,B2L2) ,故A、B正確;由動(dòng)能定理可知, eq \f(1,2) m車v eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(m1)) -0=Pt1F阻x1,由于題中沒有給出汽車的質(zhì)量,故無(wú)法求出x1的大小,故C錯(cuò)誤;由E=N eq \f(ΔΦ,Δt) 得,在導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動(dòng)到速度達(dá)到最大過(guò)程中, eq \(E,\s\up6(-)) =B eq \f(ΔS,t2) =BL eq \f(x2,t2) ,由歐姆定律可知 eq \(I,\s\up6(-)) = eq \f(\(E,\s\up6(-)),R) ,故 eq \(F,\s\up6(-)) 安=BL eq \(I,\s\up6(-)) ,由動(dòng)量定理可知,F(xiàn)t2- eq \(F,\s\up6(-)) 安t2=mvm2,計(jì)算可知x2= eq \f(FRt2,B2L2) - eq \f(mFR2,B4L4) ,故D正確.
答案:ABD
10.解析:(1)由圖(b)可知,電壓表的示數(shù)為6 V時(shí)金屬棒的運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),即開始做勻速運(yùn)動(dòng),由于金屬棒的電阻不計(jì),則電壓表的示數(shù)等于金屬棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=BLv
解得v= eq \f(E,BL) = eq \f(6,0.8×0.75) m/s=10 m/s.
(2)金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)其合力為零,則金屬棒的重力等于安培力,即mg=F安
又F安=BIL
由圖(b)可知,金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)金屬棒的電流為I=0.5 A
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得m=0.03 kg.
(3)閉合開關(guān)S瞬間,流過(guò)金屬棒的電流增大,則金屬棒所受的安培力增大,金屬棒開始做減速運(yùn)動(dòng),金屬棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸減小,電流逐漸減小,安培力逐漸減小,加速度逐漸減小,當(dāng)安培力再次等于重力時(shí),金屬棒沿豎直導(dǎo)軌向下做勻速直線運(yùn)動(dòng).
則由mg=BIL可知,此時(shí)金屬棒中的電流大小仍為0.5 A
由電路可知I總=IR+I(xiàn)R0
則IR=I總-IR0=0.5- eq \f(U,10) (A)
整理得U=5-10IR(V)
在圖(b)中作出該圖線,如圖所示
由圖可知,經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后電壓表的示數(shù)為2 V,即金屬棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2 V,則E′=BLv′
金屬棒的速度大小為v′= eq \f(E′,BL) = eq \f(10,3) m/s
金屬棒的動(dòng)能為Ek= eq \f(1,2) mv′2
代入數(shù)據(jù)解得Ek= eq \f(1,6) J.
答案:(1)10 m/s (2)0.03 kg (3) eq \f(1,6) J
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這是一份統(tǒng)考版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)專題八電磁感應(yīng)中的圖象和電路問(wèn)題含答案
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