2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第10章電磁感應(yīng)專題十一電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題課時作業(yè)含解析

PAGE6-專題十一電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題1．(2024·內(nèi)蒙古部分學(xué)校高三聯(lián)考)如圖1所示，固定閉合線圈abcd處于方向垂直紙面對外的磁場中，磁感線分布勻稱，磁場的磁感應(yīng)強度大小B隨時間t的變更規(guī)律如圖2所示，則下列說法正確的是()A．t＝1s時，ab邊受到的安培力方向向左B．t＝2s時，ab邊受到的安培力為0C．t＝2s時，ab邊受到的安培力最大D．t＝4s時，ab邊受到的安培力最大B[由題圖2知，0～2s內(nèi)磁感應(yīng)強度大小漸漸增大，依據(jù)楞次定律和左手定則推斷知ab邊受到的安培力方向向右，A錯誤；t＝2s時，eq\f(ΔB,Δt)＝0，感應(yīng)電流i＝0，安培力F＝0，B正確，C錯誤；t＝4s時，B＝0，安培力F＝0，D錯誤。]2．(人教版選修3－2·P9·第7題改編)如圖所示，固定于水平面上的金屬架abcd處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動，t＝0時，磁感應(yīng)強度為B0，此時MN到達的位置恰好使MbcN構(gòu)成一個邊長為l的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t＝0起先，磁感應(yīng)強度B隨時間t變更的示意圖為()C[為了使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，即讓MN棒與線框組成回路的磁通量保持不變，或者使導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1與磁場變更產(chǎn)生的感生電動勢E2大小相等，即Blv＝eq\f(ΔBS,Δt)，隨著磁場減弱，而面積增大，故eq\f(ΔB,Δt)減小，故選C。]3．(2024·湖北武漢武昌區(qū)調(diào)研)在豎直方向的勻強磁場中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)，規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖甲所示，磁場方向豎直向上為正方向。當勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t按圖乙規(guī)律變更時，下列能正確表示導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流i隨時間t變更狀況的是()C[由Bt圖象知，磁感應(yīng)強度隨時間在0～2s、2～4s、4～5s內(nèi)勻稱變更，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝eq\f(ΔBS,Δt)知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不變，故感應(yīng)電流大小不變，所以A、B錯誤；在0～1s內(nèi)磁感應(yīng)強度為負值，即方向向下，且在減小，依據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流的磁場方向向下，再由安培定則知，感應(yīng)電流的方向從上往下為順時針方向，為負值，所以C正確，D錯誤。]4．如圖所示，在第一象限有一邊長為L的等邊三角形勻強磁場區(qū)域。在其次象限有一平行于y軸的長為L的導(dǎo)體棒沿x軸正方向以速度v勻速通過磁場區(qū)域。下列關(guān)于導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E隨x變更的圖象正確的是()D[導(dǎo)體棒垂直磁場方向做切割磁感線運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝Blv，式中l(wèi)為導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度。導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度l隨x先勻稱增大后勻稱減小，其最大值為等邊三角形勻強磁場區(qū)域的高eq\f(\r(3),2)L＝0.87L。所以導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E隨x變更的圖象正確的是D。]5．如圖甲所示，絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán)，在圓環(huán)的正上方放置一個螺線管，在螺線管中通入如圖乙所示的電流，電流從螺線管a端流入為正，以下說法正確的是()A．從上往下看，0～1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向B．0～1s內(nèi)圓環(huán)面積有擴大的趨勢C．3s末圓環(huán)對桌面的壓力小于圓環(huán)的重力D．1～2s內(nèi)和2～3s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反A[由圖乙知，0～1s內(nèi)螺線管中電流漸漸增大，穿過圓環(huán)向上的磁通量增大，由楞次定律知圓環(huán)中感應(yīng)電流的磁場向下，圓環(huán)面積有縮小的趨勢，從上往下看，0～1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向，選項A正確，B錯誤；同理可得1～2s內(nèi)和2～3s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相同，選項D錯誤；3s末電流的變更率為0，螺線管中磁感應(yīng)強度的變更率為0，在圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，圓環(huán)對桌面的壓力等于圓環(huán)的重力，選項C錯誤。]6．(2024·河北張家口模擬)四根勻稱導(dǎo)線分別制成兩個正方形、兩個直角扇形線框，分別放在方向垂直紙面對里的勻強磁場邊界上，由圖示位置起先按箭頭方向繞垂直紙面的軸O在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動。若以在OP邊上從P點指向O點的方向為感應(yīng)電流i的正方向，四個選項中符合如圖所示i隨時間t的變更規(guī)律的是()C[本題依據(jù)i-t圖象選擇磁場中運動的線框．正方形線框繞軸O轉(zhuǎn)動時，有效切割長度不斷變更，因此產(chǎn)生感應(yīng)電流大小是變更的，故A、B錯誤；直角扇形線框繞軸O轉(zhuǎn)動時，有效切割長度為半徑不變，因此產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變，依據(jù)右手定則可知，直角扇形線框進入磁場時，C選項中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為從P到O，電流為正方向，而D選項中起先產(chǎn)生電流方向為從O到P，電流為負方向；離開磁場時，剛好相反，故C正確，D錯誤。]7．(2024·重慶南開中學(xué)模擬)如圖所示，在等腰直角三角形abc內(nèi)存在垂直紙面對外的勻強磁場，三角形efg是與三角形abc形態(tài)相同的導(dǎo)線框，x軸是兩個三角形的對稱軸?，F(xiàn)讓導(dǎo)線框efg在紙面內(nèi)沿x軸向右勻速穿過磁場，規(guī)定逆時針方向為電流的正方向，在導(dǎo)線框通過磁場的過程中，感應(yīng)電流i隨時間t的變更圖象是()A[本題借助三角形線框進入三角形磁場模型考查i-t圖象問題。三角形egf向右運動，依據(jù)楞次定律和安培定則可知，導(dǎo)線框中先產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，后產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，所以感應(yīng)電流先為負值后為正值；隨著三角形egf的運動，導(dǎo)線框切割磁感線的有效長度L有先增大，當a點與fg邊的中點重合時，導(dǎo)線框切割磁感線的有效長度為L有＝eq\f(1,2)Lfg再接著向右移動，有效切割長度L有減小，當fg邊與三角形abc的中位線重合時，切割磁感線的有效長度為L有＝0，再接著向右移動，有效切割長度L有增大，當fg邊與bc邊重合時，導(dǎo)線框切割磁感線的有效長度為L有＝Lfg，依據(jù)感應(yīng)電動勢E＝BL有v，電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BL有v,R)，可知A正確，B、C、D錯誤。]8．(2024·湖南聯(lián)考)(多選)如圖甲所示，光滑金屬導(dǎo)軌沿豎直方向固定，下端接有阻值為R的定值電阻，質(zhì)量為m、長度為L、阻值為r的金屬棒MN用導(dǎo)槽固定在導(dǎo)軌上，金屬棒只能無摩擦地沿豎直方向上下移動，且始終與導(dǎo)軌保持良好的接觸。導(dǎo)軌間距也為L，整個裝置處在垂直導(dǎo)軌平面對外的勻強磁場中。由t＝0時刻起先，金屬棒在豎直向上的外力作用下向上運動，在金屬棒沿導(dǎo)軌向上運動的過程中，流過定值電阻的電荷量隨時間的二次方的變更規(guī)律如圖乙所示。用P表示克服安培力做功的功率、a表示金屬棒的加速度、F表示外力、I表示流過金屬棒的感應(yīng)電流，導(dǎo)軌電阻不計，則在此過程中，上述四個物理量隨時間變更的圖象正確的是()CD[本題考查電磁感應(yīng)中的電功率、加速度、感應(yīng)電流和安培力隨時間變更的圖象問題。流過定值電阻的電荷量q＝It＝eq\f(BLv,R＋r)t＝eq\f(BLa,R＋r)t2，由題圖乙可知加速度a不變，選項B錯誤；克服安培力做功的功率P＝FAv＝eq\f(B2L2v,R＋r)v＝eq\f(B2L2a2,R＋r)·t2，P-t圖象為曲線，選項A錯誤；由牛頓其次定律有F－FA－mg＝ma，得F＝eq\f(B2L2a,R＋r)t＋mg＋ma，選項C正確；通過金屬棒的電流I＝eq\f(BLv,R＋r)＝eq\f(BLa,R＋r)t，選項D正確。]9．如圖甲所示，MN、PO兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ＝30°角固定，間距為L＝1m，質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其阻值忽視不計?？臻g存在勻強磁場，磁場方向垂直于軌道平面對上，磁感應(yīng)強度為B＝0.5T。P、M間接有阻值為R1的定值電阻，Q、N間接電阻箱R?，F(xiàn)從靜止釋放ab，變更電阻箱的阻值R，測得最大速度為vm，得到eq\f(1,vm)與eq\f(1,R)的關(guān)系如圖乙所示。若軌道足夠長且電阻不計，重力加速度g取10m/s2，則()A．金屬桿中感應(yīng)電流方向為a指向bB．金屬桿所受的安培力沿軌道向下C．定值電阻的阻值為1ΩD．金屬桿的質(zhì)量為1kgC[由右手定則可推斷，金屬桿中感應(yīng)電流方向由b指向a，由左手定則知，金屬桿所受的安培力沿軌道向上，A、B錯誤；總電阻為R總＝eq\f(R1R,R1＋R)，I＝eq\f(BLv,R總)，當達到最大速度時，金屬桿受力平衡，有mgsinθ＝BIL＝eq\f(B2L2vm,R1R)·(R1＋R)，變形得eq\f(1,vm)＝eq\f(B2L2,mgsinθ)·eq\f(1,R)＋eq\f(B2L2,mgR1sinθ)，依據(jù)圖象可得eq\f(B2L2,mgsinθ)＝k＝eq\f(3－0.5,5－0)s·m－1·Ω，eq\f(B2L2,mgR1sinθ)＝b＝0.5s·m－1，解得桿的質(zhì)量m＝0.1kg，定值電阻R1＝1Ω，C正確，D錯誤。]10．在同一水平面上的光滑平行金屬導(dǎo)軌P、Q相距l(xiāng)＝1m，導(dǎo)軌左端接有如圖所示的電路。其中水平放置的平行板電容器兩極板M、N相距d＝10mm，定值電阻R1＝R2＝12Ω，R3＝2Ω，金屬棒ab的電阻r＝2Ω，其他電阻不計。磁感應(yīng)強度B＝0.5T的勻強磁場豎直穿過導(dǎo)軌平面，當金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運動時，懸浮于電容器兩極板之間的質(zhì)量m＝1×10－14kg、電荷量q＝－1×10－14C的微粒恰好靜止不動。g取10m/s2。在整個運動過程中金屬棒與導(dǎo)軌始終保持垂直并接觸良好，且速度恒定。求：(1)勻強磁場的方向；(2)ab棒兩端的電壓；(3)金屬棒ab運動的速度大小。解析：(1)帶負電的微粒受到重力和電場力的作用而處于靜止狀態(tài)，因為重力豎直向下，所以電場力豎直向上，故M板帶正電。ab棒向右做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，等效于電源，感應(yīng)電流方向由b流向a，由右手定則可推斷，磁場方向豎直向下。(2)微粒受到重力和電場力的作用而處于靜止狀態(tài)，依據(jù)平衡條件得mg＝E|q|又E＝eq\f(UMN,d)所以UMN＝eq\f(