适用于新高考新教材浙江专版2025届高考物理一轮总复习第11单元电磁感应热点练9电磁感应中的电路和图像新人教版

热点练(九)电磁感应中的电路和图像1.(2024浙江绍兴一模)用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示。在每个线框进入磁场的过程中,切割磁感线的导体两端的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列推断正确的是()A.Ua<Ub<Uc<Ud B.Ua<Ub<Ud<UcC.Ua=Ub=Uc=Ud D.Ub<Ua<Ud<Uc2.(多选)如图所示,由某种粗细匀整的金属条制成的矩形线框abcd固定在纸面内,匀强磁场垂直纸面对里。一导体棒PQ放在线框上,在水平拉力F的作用下沿与ab平行的方向匀速滑动,滑动过程中PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中,下列说法正确的是()A.通过PQ的电流先增大后减小B.PQ两端电压先增大后减小C.拉力F的功领先减小后增大D.通过ad的电流先增大后减小3.如图所示,在光滑水平面上,有一个粗细匀整的单匝正方形闭合线框abcd。t=0时刻,线框在水平外力的作用下,从静止起先向右做匀加速直线运动,bc边刚进入磁场的时刻为t1,ad边刚进入磁场的时刻为t2,设线框中产生的感应电流的大小为i,ad边两端电压大小为U,水平拉力大小为F,则下列i、U、F随运动时间t变更关系的图像正确的是()4.(2024浙江1月选考)如图所示,将一通电螺线管竖直放置,螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B=kt的匀强磁场,在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管,其电阻率为ρ、高度为h、半径为r、厚度为d(d≪r),则()A.从上向下看,圆管中的感应电流为逆时针方向B.圆管的感应电动势大小为kC.圆管的热功率大小为πD.轻绳对圆管的拉力随时间减小5.(2024浙江温州模拟)如图甲所示,正方形线圈abcd内有垂直于线圈的匀强磁场,已知线圈匝数n=10,边长ab=1m,线圈总电阻r=1Ω,线圈内磁感应强度随时间的变更状况如图乙所示。设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向,则下列有关线圈的电动势e、感应电流i、热量Q以及ab边的安培力F(取向下为正方向)随时间t的变更图像正确的是()6.(多选)如图所示,在竖直平面内有四条间距均为L的水平虚线L1、L2、L3、L4,在L1、L2之间和L3、L4之间存在磁感应强度大小相等且方向均垂直纸面对里的匀强磁场。现有一矩形金属线圈abcd,ad边长为3L。t=0时刻将其从图示位置(cd边与L1重合)由静止释放,cd边经过磁场边界线L3时起先做匀速直线运动,cd边经过磁场边界线L2、L3、L4时对应的时刻分别为t1、t2、t3,整个运动过程线圈平面始终处于竖直平面内。在0~t3时间内,线圈的速度v、通过线圈横截面的电荷量q、通过线圈的电流i和线圈产生的热量Q随时间t变更的关系图像可能正确的是 ()7.如图所示,单匝正方形线圈A边长为0.2m,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中,磁感应强度随时间变更的规律为B=(0.8-0.2t)T。起先时开关S未闭合,R1=4Ω,R2=6Ω,C=20μF,线圈及导线电阻不计。闭合开关S,待电路中的电流稳定后。求:(1)回路中感应电动势的大小;(2)电容器所带的电荷量。8.如图所示,光滑的足够长的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M、P和N、Q间各连接一个额定电压为U、阻值恒为R的灯泡L1、L2,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d0的有界匀强磁场,磁感应强度为B0,且磁场区域可以移动,一电阻也为R、长度大小也刚好为l的导体棒ab垂直固定在磁场左边的导轨上,离灯泡L1足够远。现让匀强磁场在导轨间以某一恒定速度向左移动,当ab刚处于磁场时两灯泡恰好正常工作。ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计。(1)求磁场移动的速度大小。(2)若保持磁场不移动(仍在cdfe矩形区域),而使磁感应强度B随时间t匀整变更,两灯泡中有一灯泡正常工作且都有电流通过,设t=0时,磁感应强度为B0。试求出经过时间t时磁感应强度的可能值Bt。

参考答案热点练(九)电磁感应中的电路和图像1.B解析线框进入磁场后切割磁感线,a、b产生的感应电动势是c、d电动势的一半,而不同的线框电阻不同。设a线框电阻为4r,则b、c、d线框的电阻分别为6r、8r、6r。在线框进入磁场的过程中,切割磁感线的导体两端的电压等于线框回路中的路端电压,依据线框长度和电阻的关系,依据闭合电路的欧姆定律,可知Ua=34BLv,Ub=56BLv,Uc=34B·2Lv=32BLv,Ud=46B·2Lv=43BLv,所以Ua<Ub<U2.BC解析PQ由靠近ad边向bc边匀速滑动的过程中,产生的感应电动势E=BLv保持不变,外电路总电阻先增大后减小(在ab中点时外电路的总电阻最大),由闭合电路欧姆定律分析可知PQ中的电流I=ER总先减小后增大,A错误;PQ中电流先减小后增大,PQ两端电压为路端电压,由U=E-IR可知PQ两端的电压先增大后减小,B正确;PQ匀速运动,PQ上拉力的功率等于回路的电功率,而回路的总电阻R总先增大后减小,由P1=E2R总3.C解析线框的速度与时间的关系式为v=at,a是加速度。由E=BLv和i=ER得,感应电流与时间的关系式为i=BLaRt,B、L、a均不变,0~t1时间内,感应电流为零,t1~t2时间内,电流i与t成正比,t2时间后无感应电流,故A、B错误;0~t1时间内,感应电流为零,ad的电压为零,t1~t2时间内,电流i与t成正比,则Uad=iRad=BLatR×14R=BLat4,电压随时间匀整增加,t2时间后无感应电流,但有感应电动势Uad=E=BLat,电压随时间匀整增加,故C正确;依据推论可知线框所受的安培力为FA=B2L2vR,由牛顿其次定律得F-FA=ma,得F=4.C解析穿过圆管的磁通量向上渐渐增加,依据楞次定律和安培定则可知,从上向下看,圆管中的感应电流为顺时针方向,选项A错误;依据法拉第电磁感应定律可得圆管中的感应电动势为E=ΔΦΔt=ΔBΔtπr2=kπr2,选项B错误;圆管的电阻R=ρ5.C解析0~1s内产生的感应电动势为e1=nSΔBΔt=2V,方向为逆时针,同理1~5s内产生的感应电动势为e2=1V,方向为顺时针,A错误;0~1s内的感应电流大小为i1=e1r=2A,方向为逆时针(负值),同理1~5s内的感应电流大小为i2=1A,方向为顺时针(正值),B错误;ab边受到的安培力大小为F=nBiL,可知0~1s内0≤F≤4N,方向向下,1~3s内0≤F≤2N,方向向上,3~5s内0≤F≤2N,方向向下,C正确;线圈产生的热量为Q=eit,0~1s内产生的热量为4J,1~56.BD解析设线圈cd边长为l,cd边在L1、L2之间的磁场切割磁感线,产生的感应电动势E=Blv,电流i=ER,安培力F安=Bil,解得F安=B2l2vR,依据牛顿其次定律a1=mg-F安m,可知随着线圈速度的增加,安培力渐渐增大,加速度渐渐减小,则0~t1时间内线圈做加速度减小的加速运动,t1~t2时间内线圈做加速度为g的匀加速直线运动,依据题意,cd边经过磁场边界线L3时起先做匀速直线运动,即t2~t3时间内线圈做匀速直线运动,依据v-t图像的切线斜率表示加速度,可知A错误;依据i=BlvR,0~t1时间内线圈做加速度减小的加速运动,电流增大得越来越慢,t1~t2时间内线圈没有切割磁感线,感应电流为零,t2~t3时间内线圈做匀速直线运动,感应电流保持不变,依据q-t图像的切线斜率表示电流,可知B可能正确,C错误;0~t1时间内线圈中的电流渐渐增大,t1~t27.答案(1)4×10-3V(2)4.8×10-8C解析(1)由法拉第电磁感应定律有E=ΔBΔtS,又S=12L2(2)由闭合电路的欧姆定律得I=E由部分电路的欧姆定律得U=IR2电容器所带的电荷量为Q=CU=4.8×10-8C。8.答案(1)3UB0l(2)B0解析(1)当ab刚处于磁场中时,ab切割磁感线,产生感应电动势,相当于电源,灯泡刚好正常工作,则电路中路端电压U外=U