高考物理一輪復(fù)習(xí)專題1_8（課件試題）（打包16套）.zip
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電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路和圖象問(wèn)題
一、單項(xiàng)選擇題
1.
(2016·江蘇南京模擬)如圖所示是兩個(gè)互連的金屬圓環(huán),小金屬環(huán)的電阻是大金屬環(huán)電阻的二分之一,磁場(chǎng)垂直穿過(guò)大金屬環(huán)所在區(qū)域,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí),在大環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E,則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為( )
A.12E B.13E C.23E D.E
解析大金屬環(huán)相當(dāng)于電源,a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于路端電壓,而小金屬環(huán)電阻占電路總電阻的13,故Uab=13E,B正確。
答案B
2.(2016·廣東江門模擬)如圖所示,螺線管匝數(shù)n=1 500,橫截面積S=20 cm2,螺線管導(dǎo)線電阻r=1 Ω,電阻R=4 Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的B-t圖象如圖所示(以向右為正方向),下列說(shuō)法正確的是( )
A.電阻R的電流方向是從A到C
B.感應(yīng)電流的大小逐漸增大
C.電阻R兩端的電壓為6 V
D.C點(diǎn)的電勢(shì)為4.8 V
解析從題圖可知磁通量在逐漸增大,根據(jù)楞次定律可得通過(guò)R的電流方向?yàn)閺腃到A,A錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,有E=nΔΦΔt=nSΔBΔt=1 500×0.002×6-22 V=6 V,而感應(yīng)電流大小為I=ER+r=64+1 A=1.2 A,B錯(cuò)誤;根據(jù)閉合電路歐姆定律,有U=IR=1.2×4 V=4.8 V,C錯(cuò)誤;因?yàn)锳端接地,電壓為零,所以C端的電勢(shì)為4.8 V,D正確。
答案D
3.
如圖所示,豎直平面內(nèi)有一粗細(xì)均勻的金屬環(huán),其半徑為a,總電阻為2r,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面,環(huán)的最高點(diǎn)A處用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a、電阻為r的導(dǎo)體棒AB,AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下,當(dāng)擺到豎直位置時(shí),B點(diǎn)的線速度為v,則此時(shí)A、B兩端的電壓大小為( )
A.13B0av B.16B0av C.23B0av D.B0av
解析棒擺到豎直位置時(shí)整根棒處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,切割磁感線的長(zhǎng)度為2a,導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=B0·2a·v,而v=vA+vB2,得E=B0·2a·0+v2=B0av。此時(shí)外電路的總電阻R=r2,根據(jù)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=2B0av3r·r2=13B0av,選項(xiàng)A正確。
答案A
4.(2016·河北唐山模擬)
如圖甲所示,矩形導(dǎo)線框abcd固定在變化的磁場(chǎng)中,產(chǎn)生了如圖乙所示的電流(電流方向沿abcda為正)。若規(guī)定垂直紙面向里的方向?yàn)榇艌?chǎng)正方向,則能夠產(chǎn)生上述電流的磁場(chǎng)為( )
解析由題圖乙可知,0~t內(nèi),線圈中的電流的大小與方向都不變,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,線圈中的磁通量的變化率相同,故0~t內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系是一條斜線。又由于0~t時(shí)間內(nèi)電流的方向?yàn)檎?由楞次定律可知,電路中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,所以可能是向里的磁場(chǎng)減小,或向外的磁場(chǎng)增大;同理,在t~2t的時(shí)間內(nèi),可能是向里的磁場(chǎng)增大,或向外的磁場(chǎng)減小。綜上所述,只有選項(xiàng)D正確。
答案D
5.
(2016·河南三市聯(lián)考)如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy的第一、三象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),二者磁感應(yīng)強(qiáng)度相同,圓心角為90°的扇形導(dǎo)線框OPQ以角速度ω繞O點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)。規(guī)定圖示時(shí)刻t=0,導(dǎo)線框中感應(yīng)電流逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?。則關(guān)于該導(dǎo)線框在轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化圖象,下列選項(xiàng)正確的是( )
?導(dǎo)學(xué)號(hào)17420360?
解析線框切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由E=12BL2ω知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為一定值,則感應(yīng)電流大小不變,故B、D錯(cuò)誤;在T2~34T內(nèi),由楞次定律判斷可知線框中感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針?lè)较?為正,故A正確,C錯(cuò)誤。
答案A
6.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)?；芈返腶b邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ中,回路的圓環(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變化的圖象如圖乙所示。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變化的圖象是( )
解析0~T2時(shí)間內(nèi),回路中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较颉⒋笮〔蛔兊母袘?yīng)電流,根據(jù)左手定則可以判定ab邊所受安培力向左,T2~T時(shí)間內(nèi),回路中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较?、大小不變的感?yīng)電流,根據(jù)左手定則可以判定ab邊所受安培力向右,故B正確。
答案B
二、多項(xiàng)選擇題
7.
(2016·廣東廣州模擬)如圖所示,在垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),有一位于紙面且電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd,現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以v、3v速度勻速拉出磁場(chǎng),則導(dǎo)體框分別從兩個(gè)方向移出磁場(chǎng)的過(guò)程中( )
A.導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同
B.導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同
C.導(dǎo)體框ad邊兩端電勢(shì)差相同
D.通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量相同
解析由右手定則可知兩種情況導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同,A項(xiàng)正確;熱量Q=I2Rt=BlvR2R×lv=B2l3vR,導(dǎo)體框產(chǎn)生的焦耳熱與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤;電荷量q=It=BlvR×lv=Bl2R,電荷量與速度無(wú)關(guān),即兩種速度下電荷量相同,D項(xiàng)正確;以速度v拉出時(shí),Uad=14Blv,以速度3v拉出時(shí),Uad=34Bl·3v,C項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案AD
8.
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1 V
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和cf間無(wú)電壓,因此cd和fe兩端電壓相等,即U=E2R×R=Blv2=1 V,B、D正確,C錯(cuò)誤。
答案BD
9.
(2016·江西新余模擬)如圖所示,在坐標(biāo)系xOy中,有邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬線框abcd,其一條對(duì)角線ac和y軸重合、頂點(diǎn)a位于坐標(biāo)原點(diǎn)O處。在y軸的右側(cè),在第Ⅰ、Ⅳ象限內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的上邊界與線框的ab邊剛好完全重合,左邊界與y軸重合,右邊界與y軸平行。t=0時(shí)刻,線框以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)上邊界的方向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。取沿a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正,則在線框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中,感應(yīng)電流i、ab間的電勢(shì)差Uab隨時(shí)間t變化的圖線是下列選項(xiàng)中的( )
?導(dǎo)學(xué)號(hào)17420361?
解析在從d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)過(guò)程中,ab邊切割磁感線,根據(jù)右手定則可以確定線框中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?即正方向,電動(dòng)勢(shì)均勻減小到0,則電流均勻減小到0;然后cd邊開始切割磁感線,感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?即負(fù)方向,電動(dòng)勢(shì)均勻減小到0,則電流均勻減小到0,故A正確,B錯(cuò)誤;從d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)過(guò)程中,ab邊切割磁感線,ab相當(dāng)于電源,電流由a到b,b點(diǎn)的電勢(shì)高于a點(diǎn),ab間的電勢(shì)差Uab為負(fù)值,大小等于電流乘bc、cd、da三條邊的電阻,并逐漸減小。ab邊出磁場(chǎng)后,cd邊開始切割,cd邊相當(dāng)于電源,電流由b到a,ab間的電勢(shì)差Uab為負(fù)值,大小等于電流乘ab邊的電阻,并逐漸減小,故C錯(cuò)誤,D正確。
答案AD
10.(2016·湖北七市(州)聯(lián)考)
在絕緣的水平桌面上有MN、PQ兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間的距離為l。金屬棒ab和cd垂直放在導(dǎo)軌上,兩棒正中間用一根長(zhǎng)l的絕緣細(xì)線相連。棒ab右側(cè)有一直角三角形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向豎直向下,三角形的兩條直角邊長(zhǎng)均為l,如圖所示。從圖示位置在棒ab上加水平拉力,使金屬棒ab和cd向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū),則金屬棒ab中感應(yīng)電流i和絕緣細(xì)線上的張力大小F隨時(shí)間t變化的圖象可能正確的是(規(guī)定金屬棒ab中電流方向由a到b為正)( )
解析ab向右運(yùn)動(dòng),切割磁感線,由右手定則可知,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向從b到a(電流為負(fù))。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度逐漸增大,所以感應(yīng)電流I隨時(shí)間變化圖象,A可能正確;B一定錯(cuò)誤;在ab切割磁感線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由于cd沒(méi)有進(jìn)入磁場(chǎng)中,不受安培力作用,在0~t0時(shí)間內(nèi),絕緣細(xì)線中張力F等于零,在cd進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),受到安培力作用,絕緣細(xì)線中張力F=BIl=B2l2vR=B2(vt)2vR=B2v3t2R,絕緣細(xì)線中張力F隨時(shí)間變化圖象C圖可能正確,D圖一定錯(cuò)誤。
答案AC
11.
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)?；芈分谢瑒?dòng)變阻器R的最大阻值為R0,滑片P位于滑動(dòng)變阻器中央,定值電阻R1=R0、R2=R02。閉合開關(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U7
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
解析由法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt=nΔBΔtS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?故電容器b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=R02×12R0+R02+R02×12U=U7,A正確,設(shè)R2消耗的功率為P=IU2,則R消耗的功率P'=2I×2U2+IU2=5P,故C正確。
答案AC
三、非選擇題
12.
如圖所示,PN與QM兩平行金屬導(dǎo)軌相距1 m,電阻不計(jì),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(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng),垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T?，F(xiàn)ab桿以恒定速度v=3 m/s勻速向右移動(dòng),這時(shí)ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等,求:
(1)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?
?導(dǎo)學(xué)號(hào)17420362?
解析(1)由題意知,ab桿相當(dāng)于電源,由于內(nèi)外功率相等,則內(nèi)外電阻相等,
6×R26+R2=2,解得R2=3 Ω。
(2)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=1×1×3 V=3 V,
總電流I=ER總=34 A=0.75 A,
路端電壓U=IR外=0.75×2 V=1.5 V,
R1消耗的電功率P1=U2R1=1.526 W=0.375 W,
R2消耗的電功率P2=U2R2=1.523 W=0.75 W。
(3)ab桿受的安培力F安=ILB=0.75×1×1 N=0.75 N。
因?yàn)閍b桿勻速運(yùn)動(dòng),所以ab桿受的外力大小F=F安=0.75 N。
答案(1)3 Ω (2)0.375 W 0.75 W (3)0.75 N
13.(2016·福建福州模擬)在周期性變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一圓形閉合線圈,線圈平面與磁場(chǎng)垂直,如圖甲所示,規(guī)定圖中磁場(chǎng)方向?yàn)檎?。已知線圈的半徑為r、匝數(shù)為N,總電阻為R,磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值為B0,變化周期為T,磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化。求:
(1)在0~T6內(nèi)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流I1的大小。
(2)規(guī)定甲圖中感應(yīng)電流的方向?yàn)檎较?在圖丙中畫出一個(gè)周期內(nèi)的i-t圖象,已知I0=3πr2NB0RT。
(3)在一個(gè)周期T內(nèi)線圈產(chǎn)生的電熱Q。?導(dǎo)學(xué)號(hào)17420363?
解析(1)在0~T6內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1=NΔΦ1Δt1,
磁通量的變化ΔΦ1=B0πr2,
解得E1=6πNr2B0T,
線圈中感應(yīng)電流大小I1=E1R=6πNr2B0RT。
(2)根據(jù)楞次定律可知,0~T6時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流為正,大小為2I0;在T6~T2時(shí)間內(nèi),感應(yīng)電流為負(fù),大小為I2=E2R,E2=NΔΦ2Δt2,所以I2=I0;同理可得出在T2~5T6時(shí)間內(nèi)和5T6~T時(shí)間內(nèi)的電流,其變化規(guī)律見(jiàn)圖。
(3)在0~T6和5T6~T兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同,有Q1=Q3=I12R·T6,
在T6~5T6時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2=I22R·4T6,
一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量
Q=Q1+Q2+Q3=18(πNr2B0)2RT。
答案(1)6πNr2B0RT (2)圖象見(jiàn)解析 (3)18(πNr2B0)2RT
9
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