2018高考物理一轮复习33电磁感应中的电路和图象问题新人教版

1、 33 电磁感应中的电路和图象问题 一、选择题（13 题只有一个选项符合题目要求， 47 题有多个选项符合题目要求 ） 1. 如图所示，水平放置的两根平行的光滑长直金属导轨，其电阻不计，导体棒 ab、cd 跨 在导轨上，ab 的电阻 R 大于 cd 的电阻 r,当 cd 在大小为 Fi的水平向右的外力作用下匀速 向右滑动时，ab 在大小为 F2的水平外力作用下保持静止，那么以下说法中正确的是 （ ） A. UkbUcd, FlF2 B. Uab= UCd, FlUCd, Fi = F2 D . Uab= UCd, Fi = F2 2. 如图甲所示，光滑导轨水平放置在斜向下且与水平方向夹角为 6

2、0的匀强磁场中， 匀强磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示（规定斜向下为 B 的正方向），导体 棒 ab垂直导轨放置且与导轨接触良好， 除电阻 R 的阻值外，其余电阻不计，导体棒 ab 在水 平外力作用下始终处于静止状态.规定 ab的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外 力的正方向，则在 0t1时间内，能正确反映流过导体棒 ab 的电流 I和导体棒 ab 所受水平 外力 F 随时间 t 变化的图象是（ ） 3. 将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面 （纸面）内.回路的 ab 边置 于垂直纸面向里的匀强磁场I中， 回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场n, 以向里为磁场

3、n 的正方向，其磁感应强度 B 随时间 t 变化的图象如图乙所示. 用 F 表示 ab 边受到的安培力， 以水平向右为 F 的正方向，能正确反映 F 随时间 t 变化的图象是（ ） ! T _ 1 1 K X ! A :1 : / I A I X P 乙 2 1 1 X /r丨 :/ V 甲 3 4. 如图所示，变化的磁场中放置一固定的导体圆形闭合线圈， 图甲中所示的磁感应强 度和电流的方向为设定的正方向， 已知线圈中感应电流 i 随时间 t 变化的图象如图乙所示.则 在下图中可能是磁感应强度 B 随时间 t 变化的图象是（ ） 5. 如图所示，光滑平行金属导轨 MN PQ 所在平面与水平面成

4、 B角，M P 两端接一 阻值为 R 的定值电阻，阻值为 r 的金属棒 ab 垂直导轨放置，其他部分电阻不计整个装置 处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下. t = 0 时对金属棒施一平 行于导轨的外力 F，金属棒由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动.下列关于穿过回路 abPMa 的磁通量变化量 、磁通量的瞬时变化率 、通过金属棒的电荷量 q 随时间 t t 变化以及 a、b 两端的电势差 U 随时间 t 变化的图象中，正确的是 （ ） I ! 2 ； 3 ； 4 ；曲 4 F2,且 R= 6 Q , ab 杆的电阻为 2 Q,在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的

5、匀 强磁场的磁感应强度为 B= 1 T.现 ab 以恒定速度 v = 3 m/s匀速向右移动，这时 ab 杆上消 耗的电功率与 Ri、R消耗的电功率之和相等.贝U ( ) A. R2= 6 Q B. Ri 上消耗的电功率为 0.375 W C. a、b 间电压为 3 V D. 拉 ab 杆水平向右的拉力为 0.75 N 7.如图所示，水平放置的平行板电容器与线圈连接， 线圈内有垂直于纸面(设向里为正 方向)的匀强磁场.为使带负电的微粒静止在板间，磁感应强度 B 随时间 t 变化的图象应是 ( ) 、非选择题 &如图所示，光滑的水平轨道与电阻 R 相连，置于方向竖直向下的匀强磁场中，轨道

6、 间距离为 2L,长为 3L 的导体棒 AC 垂直导轨放置.在水平向右的外力作用下， AC 棒向右运 动，匀速运动时的速度为 v，若磁场的磁感应强度为 B, AC 棒的电阻为 R,其余电阻不计， 求： (1) 通过 R 的电流； (2) D、C 两点间的电势差 UDC和 A、C 两点间的电势差 UAc. 9. 6如图所示, PN 与 QM 两平行金属导轨相距 1m，电阻不计，两端分别接有电阻 Ri 和 如图所示，匀强磁场磁感应强度 成X XX XX XXX XX X X X X X X X X X X X X X X KXKKKKK KXKKKKK X X XX X X XX X X X XX

7、 X B= 0.2 T，磁场宽度为 3 m，一正方形金属框边长 at 5 =L = 1 m,每边电阻 r = 0.2 Q,金属框以 v = 10 m/s的速度穿入磁场区域，其平面始终保 持与磁感线方向垂直，画出 ab 两端电压的 U t 图线.5 6 10.如图(a)所示，平行长直导轨 MN PQ 水平放置，两导轨间距 L = 0.5 m 导轨左端 M P 间接有一阻值 R= 0.2 Q的定值电阻，导体棒 cb 质量m= 0.1 kg,与导轨间的动摩擦因数 卩=0.1，导体棒垂直于导轨放在距离左端为 d= 1.0 m 处，导轨和导体棒始终接触良好，电 阻均忽略不计整个装置处在范围足够大的匀强磁

8、场中， t =0 时刻，磁场方向竖直向下， 此后，磁感应强度 B 随时间 t 的变化如图(b)所示，不计感应电流磁场的影响.取重力加速 度 g= 10 m/s 2. (1) 求 t = 0 时棒所受到的安培力大小 F。； (2) 分析前 3 s 时间内导体棒的运动情况并求前 t 变化的关系式； (3) 若 t = 3 s 时，突然使 cb 棒获得向右的速度 大小可变化的外力 F,使 cb 棒的加速度大小恒为 =4 s 的时间内通过电阻的电荷量 q. 答案 1D 2D 3B 4BD 5BD 6BD 7BC 8(1)要求通过 R 的电流，必须先求出在回路中的 DC 导体切割磁感线运动时产生的感应

9、电动势，这个感应电动势就相当于回路中的电源的电动势.要注意的是，导体的 AD 段也切 割了磁感线，也产生了感应电动势， 但它不在回路中，所以在计算回路中的感应电流时，它 不能代入计算. 导体 DC 切割磁感线产生的感应电动势为 E= BX 2LX v = 2BLv 回路的总电阻 R总=R+ ；R= 3R 3 3 由闭合电路欧姆定律得通过 R 的电流 E 6BLv I R总 5R . (2)把 DC 段等效为电源，那么 D C 间的电压应为路端电压，即电阻 R 两端电压.用右 3 s 内棒所受的摩擦力 Ff的大小随时间 vo= 8 m/s,同时垂直棒施加一方向水平、 2 a = 4 m/s、方向

10、向左.求从 t = 3 s 至U t 7 手定则可判断 DC 中的电流是从 C 到 D 的，因电源内部的电流是由低电势流向高电势的，所 以 D 点的电势高于 C 点的电势.由欧姆定律得 UDC= IR = cBLv 5 11 因 AD 两端电压 UAD= BX LX v= BLv，所以 UA= UAD+ UD(=_BLv.5 8 9 当 de 边已进入磁场而 ab 边还未进入时，de 边相当于电源 E= BLv= 2 V,等效电路如 图 1 所示. 由闭合电路的欧姆定律得 1 山=E= 0.5 V 4 图I 图2 当线框 abed 全部进入后，ab 边、de 边相当于电源，E= 2 V，等效电

11、路如图 2 所示. 电路中没有电流， Ub= E= 2 V. 当 ed 已出磁场，ab 边还未出磁场时，ab 相当于电源，E= 2 V , a、b 两点间的电压即 为路端电压，等效电路如图 3 所示. 由闭合电路欧姆定律得 3 出丁 E= 1.5 V 4 ab 两端 U-1 图线如图 4 所示. B 0.2 10(1)由题图知 赢=20T/S = 0.1 T/s t=0 时棒的速度为零 F0= IBL= 0.025 N. Ff m= mg= 0.1 X 0.1 X 10 N = 0.1 NF 0= 0.025 N 所以 t = 0 时棒静止不动，加速度为零 这以后磁感应强度 B 都小于 已，棒

12、所受到的安培力都小于最大静摩擦力 故前 3 s 时间内导体棒静止不动，电流恒为 I = 0.25 A 在 03 s 的时间内，磁感应强度 B= B0- kt = (0.2 0.1t)T 因导体棒静止不动，故棒在水平方向受安培力和静摩擦力，合力为零，则 Ff = BIL = (0.2 0.1t) X 0.25 X 0.5 N = 0.012 5(2 t)N(t3 s). (3) 3.04.0 s 时间内磁感应强度大小恒为 B2= 0.1 T , eb 棒做匀变速运动 12 = 4.0 s 3.0 s = 1.0 s 设 t = 4.0 s 时速度大小为 v，位移为 x，则 v= V0 aA 12= 4 m/s V0+ v