高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 電磁感應(yīng) 微專題59 電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題試題 粵教版-粵教版高三物理試題
《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 電磁感應(yīng) 微專題59 電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題試題 粵教版-粵教版高三物理試題》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 電磁感應(yīng) 微專題59 電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題試題 粵教版-粵教版高三物理試題(9頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、59 電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題 [方法點(diǎn)撥] (1)產(chǎn)生電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源,電源內(nèi)部電流由負(fù)極流向正極,電源兩端電壓為路端電壓;(2)Φ-t圖象、B-t圖象的斜率不變或平行,感應(yīng)電動勢大小不變,電流方向不變. 1.(B-t圖象)(多選)如圖1甲所示,abcd是匝數(shù)為100匝、邊長為10 cm、總電阻為0.1 Ω的正方形閉合導(dǎo)線圈,放在與線圈平面垂直的如圖所示的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示,則以下說法正確的是( ) 圖1 A.導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的是交變電流 B.在t=2.5 s時導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為1 V C.在0~2 s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的
2、電荷量為20 C D.在t=1 s時,導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時功率為10 W 2.(I-t圖象)如圖2所示,導(dǎo)體棒沿兩平行金屬導(dǎo)軌從圖中位置以速度v向右勻速通過一正方形磁場區(qū)域abcd,ac垂直于導(dǎo)軌且平行于導(dǎo)體棒,ac右側(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是左側(cè)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間變化的圖象正確的是(規(guī)定電流從M經(jīng)R到N為正方向,安培力向左為正方向)( ) 圖2 3.(線框切割有界磁場)(多選)空間中存在一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁場區(qū)域的橫截面為等腰直角三角形,底邊水平,其斜邊長度為L.一正方形導(dǎo)體框abcd的邊長也為L,開始正方
3、形導(dǎo)體框的ab邊與磁場區(qū)域橫截面的斜邊剛好重合,如圖3所示.由圖示的位置開始計(jì)時,正方形導(dǎo)體框以平行于bc邊的速度v勻速穿越磁場.若導(dǎo)體框中的感應(yīng)電流為i,a、b兩點(diǎn)間的電壓為Uab,感應(yīng)電流取逆時針方向?yàn)檎?,則導(dǎo)體框穿越磁場的過程中,i、Uab隨時間的變化規(guī)律的圖象正確的是( ) 圖3 4.(電路問題)(多選)如圖4所示,用粗細(xì)均勻的銅導(dǎo)線制成半徑為r的圓環(huán),PQ為圓環(huán)的直徑,其左右兩側(cè)存在垂直圓環(huán)所在平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,但方向相反,圓環(huán)的電阻為2R,一根長度為2r、電阻為R的金屬棒MN繞著圓環(huán)的圓心O點(diǎn)緊貼著圓環(huán)以角速度ω沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動過程
4、中金屬棒MN與圓環(huán)始終接觸良好,則下列說法正確的是( ) 圖4 A.金屬棒MN兩端的電壓大小為Bωr2 B.圓環(huán)消耗的電功率是恒定的 C.圓環(huán)中電流的大小為 D.金屬棒MN旋轉(zhuǎn)一周的過程中,電路中產(chǎn)生的熱量為 5.(電路問題)(多選)如圖5所示,一個“日”字形金屬框架豎直放置,AB、CD、EF邊水平且間距均為L,阻值均為R,框架其余部分電阻不計(jì).水平虛線下方有一寬度為L的垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場.釋放框架,當(dāng)AB邊剛進(jìn)入磁場時框架恰好勻速,從AB邊到達(dá)虛線至線框穿出磁場的過程中,AB兩端的電勢差UAB、AB邊中的電流I(設(shè)從A到B為正)隨位移s變化的圖象正確的是( )
5、圖5 6.如圖6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(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示,規(guī)定磁場垂直紙面向里為正,線圈中感應(yīng)電流逆時針方向?yàn)檎畡t線圈感應(yīng)電流隨時間的變化圖象為( ) 圖6 7.如圖7甲所示,一匝數(shù)N=10、總電阻為R=2.5 Ω、邊長L=0.3 m的均質(zhì)正三角形金屬線框靜置在粗糙水平面上,線框的頂點(diǎn)正好是半徑r=的圓形磁場的圓心,磁場方向豎直向下(正方向),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示,a、b是磁場邊界與線框的兩個交點(diǎn),已知線框與水平面間的最大靜摩
6、擦力f=0.6 N,取π=3,則( ) 圖7 A.t=0時穿過線框的磁通量為0.06 Wb B.線框靜止時,線框中的感應(yīng)電流大小為0.6 A C.線框靜止時,a、b兩點(diǎn)間電壓為 V D.經(jīng)時間t=0.8 s,線框開始滑動 8.(多選)如圖8,在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導(dǎo)線框,導(dǎo)線框右側(cè)有兩個寬度也為L的有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向分別豎直向下和豎直向上.t=0時導(dǎo)線框的右邊恰與磁場的左邊界重合,隨后導(dǎo)線框在外力作用下,以速度v勻速進(jìn)入并通過磁場區(qū)域.規(guī)定電流i沿逆時針方向時為正,磁感線豎直向下時磁通量Φ為正,安培力的合力F向左為正.則以下關(guān)于Φ
7、、i、F和導(dǎo)線框中的電功率P隨時間變化的圖象大致正確的是( ) 圖8 9.如圖9甲所示,光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角,M、P兩端接一電阻為R的定值電阻,電阻為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置,其他部分電阻不計(jì).整個裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中.t=0時對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌向上的外力F,使金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動,通過定值電阻R的電荷量q隨時間的平方t2變化的關(guān)系如圖乙所示.下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量Φ、金屬棒的加速度a、外力F、通過電阻R的電流I隨時間t變化的圖象中正確的是( ) 圖9 10.
8、(多選)如圖10所示,頂角θ=45°的金屬導(dǎo)軌MON固定在水平面內(nèi),導(dǎo)軌處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中.一根與ON垂直的導(dǎo)體棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿導(dǎo)軌MON向右滑動,導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為r.導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)為a和b,導(dǎo)體棒在滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸.t=0時導(dǎo)體棒位于頂角O處,則流過導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度I、導(dǎo)體棒內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q、導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動時水平外力F、導(dǎo)體棒的電功率P各量大小隨時間變化的關(guān)系正確的是( ) 圖10 11.(多選)直角三角形金屬框abc放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向
9、平行于ab邊向上.若金屬框繞ab邊向紙面外以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動90°(從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動),如圖11甲所示,c、a兩點(diǎn)間的電勢差為Uca,通過ab邊的電荷量為q.若金屬框繞bc邊向紙面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動90°,如圖乙所示,c、a兩點(diǎn)間的電勢差為Uca′,通過ab邊的電荷量為q′.已知bc、ab邊的長度都為l,金屬框的總電阻為R.下列判斷正確的是( ) 圖11 A.Uca=Bωl2 B.Uca′=Bωl2 C.q= D.q′= 答案精析 1.ACD [在0~2 s內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為=1 T/s,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1=nS=100×0.12×1 V=
10、1 V;在2~3 s內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為=2 T/s,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2=nS=100×0.12×2 V=2 V.導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為方波交變電流,選項(xiàng)A正確.在t=2.5 s時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2=2 V,選項(xiàng)B錯誤.在0~2 s內(nèi),感應(yīng)電流I==10 A,通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q=IΔt=20 C,選項(xiàng)C正確.在t=1 s時,導(dǎo)線圈內(nèi)感應(yīng)電流的瞬時功率P=UI=I2R=102× 0.1 W=10 W,選項(xiàng)D正確.] 2.A [由E=BLv可知,導(dǎo)體棒由b運(yùn)動到ac過程中,切割磁感線有效長度L均勻增大,感應(yīng)電動勢E均勻增大,由歐姆定律可知,感應(yīng)電流
11、I均勻增大.由右手定則可知,感應(yīng)電流方向由M經(jīng)R到N,由左手定則可知,導(dǎo)體棒所受安培力水平向左,大小不斷增大,故B、C、D項(xiàng)錯,A項(xiàng)正確.] 3.AD [由楞次定律可知,導(dǎo)體框進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針,出磁場時感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r針,由E=Blv可知i==,導(dǎo)體框進(jìn)、出磁場時,有效切割長度l均由L逐漸變?yōu)榱?,所以電流也是從大變小,A正確,B錯誤;進(jìn)磁場時ab邊為電源,Uab為負(fù)值,且大小為BLv,出磁場時ab邊不是電源,電流從b到a,Uab為負(fù)值,且大小為,C錯誤,D正確.] 4.BD [由右手定則知金屬棒MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相當(dāng)于兩電源串聯(lián),總電動勢E=2× Br2ω=Br2
12、ω,金屬棒MN相當(dāng)于電源,外電路電阻為,因此金屬棒MN兩端的電壓等于E=Bωr2,選項(xiàng)A錯誤;根據(jù)閉合電路歐姆定律得總電流I=,圓環(huán)中電流大小為總電流的一半,為,選項(xiàng)C錯誤;通過圓環(huán)的電流和金屬棒MN兩端的電壓不變,故圓環(huán)消耗的電功率是不變的,選項(xiàng)B正確;金屬棒MN旋轉(zhuǎn)一周的時間t=,因此電路中產(chǎn)生的熱量W=EIt=,選項(xiàng)D正確.] 5.AC [0~L過程中,此時AB相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源,B為電源正極,電勢較高,AB兩端的電勢差為路端電壓,設(shè)為-U,此時由歐姆定律有:I0=,U=I0·R=,其中E為電源電壓,I0為電路總電流;L~2L過程中,CD相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源,此時UBA=E-I0R=
13、E=U,所以UAB=-U;2L~3L過程中,EF相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源,此時UBA=E-I0R= E=U,所以UAB=-U,則A圖象符合,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯誤;0~L過程中,因?yàn)锳B邊剛進(jìn)入磁場時框架恰好勻速,由受力平衡可知,電流方向從A到B,此時電流I1==;L~2L過程中,CD相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源,電流方向從B到A,此時電流I2=-I1=-;2L~3L過程中,EF相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源,電流方向從B到A,此時電流I3=-I1=-,則C圖象符合,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯誤.] 6.A [由題圖乙可知,在0~內(nèi),左側(cè)磁場強(qiáng)度大小逐漸增大,右側(cè)磁場強(qiáng)度大小逐漸減小,根據(jù)楞次定律,線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針
14、;在~T內(nèi),左側(cè)磁場強(qiáng)度大小逐漸減小,右側(cè)磁場強(qiáng)度大小逐漸增大,根據(jù)楞次定律,線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針.再根據(jù)均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電流知,A正確.] 7.D [由磁通量的定義可知t=0時穿過線框的磁通量為Φ=B0·πr2=0.01 Wb,A錯;由法拉第電磁感應(yīng)定律知E=N=N·πr2=0.25 V,所以線框中的感應(yīng)電流為I==0.1 A,B錯;由楞次定律及閉合電路歐姆定律可知Uab=E= V,C錯;線框位于磁場中的兩條邊受到的安培力大小為F1=NBIr,且兩個力的夾角為120°,合力大小等于F1,所以當(dāng)F1等于最大靜摩擦力時,線框就要開始滑動,即NBIr=f,由題圖乙知B=2+5t(T
15、),聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得t=0.8 s,D對.] 8.BD 9.C [設(shè)金屬導(dǎo)軌間的距離為l,金屬棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動的位移為s,由題圖乙可得q=t==kt2,s=t2,故金屬棒做勻加速直線運(yùn)動,B錯誤;由Φ=Bl可知,A錯誤;回路中的電流I=t,由牛頓第二定律有F-mgsin θ-BIl=ma,故有F=t+mgsin θ+ma,C正確,D錯誤.] 10.AC [0到t時間內(nèi),導(dǎo)體棒的位移為:s=v0t,t時刻,導(dǎo)體棒的長度為:l=s,導(dǎo)體棒的電動勢為E=Blv0,回路總電阻為:R=(2s+s)r,電流強(qiáng)度為:I==,故I的大小保持不變,電流方向?yàn)閎→a,A項(xiàng)正確;t時刻導(dǎo)體棒的電功率:P=I2R′=2 ×v0tr=,D項(xiàng)錯誤.因?yàn)镻∝t,所以Q=Pt=,Q-t圖線是開口向上的拋物線,B項(xiàng)錯誤;導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動,水平外力與安培力平衡,則有F=BIl=,C項(xiàng)正確.] 11.AD [甲圖bc和ac邊切割磁感線,產(chǎn)生的電動勢Eca=Ecb=Bl=Bωl2.由于穿過閉合電路的磁通量沒有變化,電路中沒有電流,故Uca=E=Bωl2,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)C錯誤.乙圖中,只有ca邊切割磁感線,產(chǎn)生的電動勢是變化的,其最大值為Eca=Bωl2,且從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的瞬間,其瞬時值為0,這個過程中的平均電動勢為==,通過ab邊的電荷量q′=t=t=,選項(xiàng)B錯誤,選項(xiàng)D正確.]
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