2014年高考物理復(fù)習(xí) 第9章 專題9 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題訓(xùn)練題 新人教版

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1、專題九　電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題 考綱解讀1.能認識電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路結(jié)構(gòu)，并能計算電動勢、電壓、電流、電功等.2.能由給定的電磁感應(yīng)過程判斷或畫出正確的圖象或由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量． 1． [對電磁感應(yīng)中等效電源的理解]粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行．現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊a、b兩點間的電勢差絕對值最大的是 (　　) 答案　B 解析　線框各邊電阻相等，切割磁感線的那個邊為電源，電動

2、勢相同均為Blv.在A、C、D中，Uab＝Blv，B中，Uab＝Blv，選項B正確． 2． [電磁感應(yīng)中的電路問題]如圖1所示，MN、PQ是間距為L的平行金屬導(dǎo)軌，置于磁感應(yīng)強度為B、方向垂直導(dǎo)軌所在平面向里的勻強磁場中，M、P間接有一阻值為R的電阻．一根與導(dǎo)軌接觸良好、有效阻值為的金屬導(dǎo)線ab垂直導(dǎo)軌放置，并在水平外力F的作用下以速 圖1 度v向右勻速運動，則(不計導(dǎo)軌電阻) (　　) A．通過電阻R的電流方向為P→R→M B．a(chǎn)、b兩點間的電壓為BLv C．a(chǎn)端電勢比b端電勢高 D．外力F做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 答案　C 解析　由右手定則可知通過金

3、屬導(dǎo)線的電流由b到a，即通過電阻R的電流方向為M→R→P，A錯誤；金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為BLv，而a、b兩點間的電壓為等效電路路端電壓，由閉合電路歐姆定律可知，a、b兩點間電壓為BLv，B錯誤；金屬導(dǎo)線可等效為電源，在電源內(nèi)部，電流從低電勢流向高電勢，所以a端電勢高于b端電勢，C正確；根據(jù)能量守恒定律可知，外力F做的功等于電阻R和金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的焦耳熱之和，D錯誤． 3． [對B－t圖象物理意義的理解]一矩形線圈abcd位于一隨時間變化的勻強磁場內(nèi)，磁場方向垂直線圈所在的平面向里(如圖2甲所示)，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示．以I表示線圈中的感應(yīng)電流(圖甲中線圈上箭頭方向為電流

4、的正方向)，則下列選項中能正確表示線圈中電流I隨時間t變化規(guī)律的是 (　　) 圖2 答案　C 解析　0～1 s內(nèi)磁感應(yīng)強度均勻增大，根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律可判定，感應(yīng)電流為逆時針(為負值)、大小為定值，A、B錯誤；4 s～5 s內(nèi)磁感應(yīng)強度恒定，穿過線圈abcd的磁通量不變化，無感應(yīng)電流，C正確，D錯誤． 4． [對電磁感應(yīng)現(xiàn)象中i－x圖象物理意義的理解]如圖3所示，兩個相鄰的有界勻強磁場區(qū)域，方向相反，且垂直紙面，磁感應(yīng)強度的大小均為B，以磁場區(qū)左邊界為y軸建立坐標系，磁場區(qū)域在y軸方向足夠長，在x軸方向?qū)挾染鶠閍.矩形導(dǎo)線框ABCD的CD邊與y軸重合

5、，AD邊長為a.線框從圖示位置水平向右勻速穿過兩磁場區(qū)域，且線框平面始終保持與磁場垂直， 圖3 線框中感應(yīng)電流i與線框移動距離x的關(guān)系圖象正確的是(以逆時針方向為電流的正方向) (　　) 答案　C 解析　由楞次定律可知，剛進入磁場時電流沿逆時針方向，線框在磁場中時電流沿順時針方向，出磁場時沿逆時針方向，進入磁場和穿出磁場等效為一條邊切割磁感線，在磁場中時，AB邊和CD邊均切割磁感線，相當于兩等效電源串聯(lián)，故電流為進入磁場和穿出時的兩倍，所以C正確． 考點梳理 一、電磁感應(yīng)中的電路問題 1． 內(nèi)電路和外電路 (1)切割磁感線運動的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈

6、都相當于電源． (2)該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當于電源的內(nèi)阻，其余部分是外電路． 2． 電源電動勢和路端電壓 (1)電動勢：E＝Blv或E＝n. (2)路端電壓：U＝IR＝E－Ir. 二、電磁感應(yīng)中的圖象問題 1． 圖象類型 (1)隨時間變化的圖象如B－t圖象、Φ－t圖象、E－t圖象和i－t圖象． (2)隨位移x變化的圖象如E－x圖象和i－x圖象． 2． 問題類型 (1)由給定的電磁感應(yīng)過程判斷或畫出正確的圖象． (2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量． (3)利用給出的圖象判斷或畫出新的圖象. 考點一　電磁感應(yīng)中的電路問題 1． 對電磁

7、感應(yīng)中電源的理解 (1)電源的正負極、感應(yīng)電流的方向、電勢的高低、電容器極板帶電問題，可用右手定則或楞次定律判定． (2)電源的電動勢的大小可由E＝Blv或E＝n求解． 2． 對電磁感應(yīng)電路的理解 (1)在電磁感應(yīng)電路中，相當于電源的部分把其他形式的能通過電流做功轉(zhuǎn)化為電能． (2)“電源”兩端的電壓為路端電壓，而不是感應(yīng)電動勢． 例1　如圖4(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距L＝0.3 m，導(dǎo)軌左端連接R＝0.6 Ω的電阻，區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面B＝0.6 T的勻強磁場，磁場區(qū)域?qū)扗＝0.2 m．細金屬棒A1和A2用長為2D＝0.4 m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在

8、導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r＝0.3 Ω.導(dǎo)軌電阻不計．使金屬棒以恒定速度v＝1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場．計算從金屬棒A1進入磁場(t＝0)到A2離開磁場的時間內(nèi)，不同時間段通過電阻R的電流強度，并在圖(b)中畫出． 圖4 解析　t1＝＝0.2 s 在0～t1時間內(nèi)，A1產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1＝BLv＝0.18 V. 其等效電路如圖甲所示． 由圖甲知，電路的總電阻 甲 R總＝r＋＝0.5 Ω 總電流為I＝＝0.36 A 通過R的電流為IR＝＝0.12 A A1離開磁場(t1＝0.2 s)至A2剛好進入磁場(t2＝＝0.4

9、 s)的時間內(nèi)，回路無電流，IR＝0， 乙 從A2進入磁場(t2＝0.4 s)至離開磁場t3＝＝0.6 s的時間內(nèi)，A2上的感應(yīng)電動勢為E2＝0.18 V，其等效電路如圖乙所示． 由圖乙知，電路總電阻R總′＝0.5 Ω，總電流I′＝0.36 A，流過R的電流IR＝0.12 A，綜合以上計算結(jié)果，繪制通過R的電流與時間關(guān)系如圖所示． 答案　見解析 　　　　　 解決電磁感應(yīng)中的電路問題三步曲 1．確定電源．切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路就相當于電源，利用E＝n或E＝Blvsin θ求感應(yīng)電動勢的大小，利用右手

10、定則或楞次定律判斷電流方向． 2．分析電路結(jié)構(gòu)(內(nèi)、外電路及外電路的串、并聯(lián)關(guān)系)，畫出等效電路圖． 3．利用電路規(guī)律求解．主要應(yīng)用歐姆定律及串、并聯(lián)電路的基本性質(zhì)等列方程求解． 突破訓(xùn)練1　如圖5所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置，間距為l＝1 m，cd間、de間、cf間分別接阻值為R＝10 Ω的電阻．一阻值為R＝10 Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v＝4 m/s勻速向左運動，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)強度大小為B＝0.5 T、方向豎直向下的勻強磁場．下列說法中正確的是 (　　) 圖5 A．導(dǎo)體棒ab中電流的流向為由b到a B．cd兩端的電壓

11、為1 V C．de兩端的電壓為1 V D．fe兩端的電壓為1 V 答案　BD 解析　由右手定則可判知A選項錯；由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝Blv＝0.5×1×4 V＝2 V，Ucd＝E＝1 V，B正確；由于de、cf間電阻沒有電流流過，故Ucf＝Ude＝0，所以Ufe＝Ucd＝1 V，C錯誤，D正確． 考點二　電磁感應(yīng)中的圖象問題 1． 題型特點 一般可把圖象問題分為三類： (1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象； (2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量； (3)根據(jù)圖象定量計算． 2． 解題關(guān)鍵 弄清初始條件，正負方向的對應(yīng)，變化范圍，所研究物理

12、量的函數(shù)表達式，進、出磁場的轉(zhuǎn)折點是解決問題的關(guān)鍵． 3． 解決圖象問題的一般步驟 (1)明確圖象的種類，即是B－t圖象還是Φ－t圖象，或者是E－t圖象、I－t圖象等； (2)分析電磁感應(yīng)的具體過程； (3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系； (4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式； (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等． (6)畫出圖象或判斷圖象． 例2　(2012·福建理綜·18)如圖6所示，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始 下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合．若取磁鐵

13、中心O為坐標原點，建立豎直向下為正方向的x軸，則下圖中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標x變化的關(guān)系圖象是 (　　) 圖6 解析　條形磁鐵的磁感線分布示意圖如圖所示．銅環(huán)由靜止開始下落過程中磁通量的變化率是非均勻變化的，故環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、環(huán)中的感應(yīng)電流也是非均勻變化的，A錯誤．在關(guān)于O點對稱的位置磁場分布對稱，但環(huán)的速率是增大的，則環(huán)在O點下方的電流最大值大于在O點上方電流的最大值，故C錯誤．由于磁通量在O點上方是向上增大而在O點下方是向上減小的，故環(huán)中電流方向在經(jīng)過O點時發(fā)生改變，D錯誤．可知B選項正確． 答案　B 　　　　　

14、1.對圖象的認識，應(yīng)注意以下幾方面 　 (1)明確圖象所描述的物理意義； (2)必須明確各種“＋”、“－”的含義； (3)必須明確斜率的含義； (4)必須建立圖象和電磁感應(yīng)過程之間的對應(yīng)關(guān)系； (5)注意三個相似關(guān)系及其各自的物理意義： v～Δv～，B～ΔB～，Φ～ΔΦ～ 、、分別反映了v、B、Φ變化的快慢． 2．電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩個常見解法 (1)排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是物理量的正負，排除錯誤的選項． (2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系

15、對圖象作出分析和判斷，這未必是最簡捷的方法，但卻是最有效的方法． 突破訓(xùn)練2　如圖7甲所示，圓形導(dǎo)線框固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直．規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示．若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流i的正方向，下列各圖中正確的是 (　　) 　　　　 甲　　　　　　　　乙 圖7 答案　C 解析　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝n＝nS·，由B－t圖象知，1 s～3 s，B的變化率相同，0～1 s、3 s～4 s，B的變化率相同，再結(jié)合楞次定律知，0～1 s、3 s～4 s內(nèi)感應(yīng)電流的方向為順時針方向，1

16、s～3 s內(nèi)感應(yīng)電流的方向為逆時針方向，可知C正確． 突破訓(xùn)練3　如圖8所示，在坐標系xOy中，有邊長為L的正方形金 屬線框abcd，其一條對角線ac和y軸重合、頂點a位于坐標原點O處．在y軸右側(cè)的Ⅰ、Ⅳ象限內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁場的上邊界與線框的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時刻，線框以恒定的速度v沿垂直于磁場上邊界的方向穿過磁場區(qū)域．取沿a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流 圖8 為正方向，則在線框穿過磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流i、ab間的電勢差Uab隨時間t變化的圖線是下圖中的 (　　) 答案　AD 解

17、析　在ab邊通過磁場的過程中，利用楞次定律或右手定則可判斷出電流方向為逆時針方向，即沿正方向，電流在減小，Uab＝－I(Rbc＋Rcd＋Rda)在減?。赾d邊通過磁場的過程中，可判斷出電流為順時針方向，即沿負方向，電流逐漸減小，Uab＝－IRab逐漸減小，A、D正確. 45．電磁感應(yīng)中圖象與電路綜合問題的分析 解析　(1)線框進入磁場前，線框僅受到拉力F、斜面的支持力和線框重力，由牛頓第二定律得：F－mgsin α＝ma 線框進入磁場前的加速度a＝＝5 m/s2(4分) (2)因為線框進入磁場的最初一段時間做勻速運動，ab邊進入磁場切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢E＝Bl

18、1v(1分) 形成的感應(yīng)電流I＝＝(1分) 受到沿斜面向下的安培力F安＝BIl1(1分) 線框受力平衡，有F＝mgsin α＋(1分) 代入數(shù)據(jù)解得v＝2 m/s(1分) (3)線框abcd進入磁場前時，做勻加速直線運動；進入磁場的過程中，做勻速直線運動；線框完全進入磁場后至運動到gh線，仍做勻加速直線運動． 進入磁場前線框的運動時間為t1＝＝ s＝0.4 s(1分) 進入磁場過程中勻速運動時間為t2＝＝ s＝0.3 s(1分) 線框完全進入磁場后線框受力情況與進入磁場前相同，所以該階段的加速度大小仍為a＝5 m/s2，該過程有 x－l2＝vt3＋at 解得t3＝1 s(2

19、分) 因此線框整體進入磁場后，ab邊運動到gh線的過程中，線框中有感應(yīng)電流的時間t4＝t1＋t2＋t3－0.9 s＝0.8 s(2分) E＝＝ V＝0.25 V(2分) 此過程產(chǎn)生的焦耳熱Q＝＝ J＝0.5 J(2分) 答案　(1)5 m/s2　(2)2 m/s　(3)0.5 J 突破訓(xùn)練4　如圖10甲所示，水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d＝0.5 m，電阻不計，左端通過導(dǎo)線與阻值R＝2 Ω的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值RL＝4 Ω的小燈泡L連接．在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，CE長l＝2 m，有一阻值r＝2 Ω的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處．CDFE區(qū)

20、域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間變化規(guī)律如圖乙所示．在t＝0至t＝4 s內(nèi)，金屬棒PQ保持靜止，在t＝4 s時使金屬棒PQ以某一速度進入磁場區(qū)域并保持勻速運動．已知從t＝0開始到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化．求： 圖10 (1)通過小燈泡的電流； (2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大?。? 答案　(1)0.1 A　(2)1 m/s 解析　(1)0～4 s內(nèi)，電路中的感應(yīng)電動勢 E＝＝·S＝×0.5×2 V＝0.5 V 此時燈泡中的電流 IL＝＝＝ A＝0.1 A (2)由于燈泡亮度沒有變化，故IL沒變化． 根據(jù)E′＝Bdv I

21、′＝＝，UL＝I′·，IL＝ 解得v＝1 m/s 高考題組 1．(2012·課標全國·20)如圖11，一載流長直導(dǎo)線和一矩形線框固定在同一平面內(nèi)， 線框在長直導(dǎo)線右側(cè)，且其長邊與長直導(dǎo)線平行．已知在t＝0到t＝t1的時間間隔內(nèi)，長直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中的感應(yīng)電流總是沿順時針方向，線框受到的安培力的合力先水平向左，后水平向右．設(shè)電流i正方 圖11 向與圖中箭頭所示方向相同，則i隨時間t變化的圖線可能是 (　　) 　 答案　A 解析　因通電導(dǎo)線周圍的磁場離導(dǎo)線越近磁場越強，而線框中左右兩邊的電流大小相等，方向相反，所以其受到的安培力方向相反，線框的左邊受

22、到的安培力大于線框的右邊受到的安培力，所以合力與線框的左邊受力的方向相同．因為線框受到的安培力的合力先水平向左，后水平向右，根據(jù)左手定則，線框處的磁場方向先垂直紙面向里，后垂直紙面向外，根據(jù)右手螺旋定則，導(dǎo)線中的電流先為正，后為負，所以選項A正確，選項B、C、D錯誤． 2． (2012·重慶理綜·21)如圖12所示，正方形區(qū)域MNPQ內(nèi)有垂直紙面 向里的勻強磁場．在外力作用下，一正方形閉合剛性導(dǎo)線框沿QN方向勻速運動，t＝0時刻，其四個頂點M′、N′、P′、Q′恰好在磁場邊界中點．下列圖象中能反映線框所受安培力F的大小隨時間t變化規(guī)律的是 (　　) 圖12

23、 答案　B 解析　如圖所示，當M′N′從初始位置運動到M1′N1′位置的過程中，切割磁感線的有效長度隨時間變化關(guān)系為：L1＝L－(L－2vt)＝2vt，L為導(dǎo)線框的邊長．產(chǎn)生的電流I1＝，導(dǎo)線框所受安培力F1＝BI1L1＝＝，所以F1為t的二次函數(shù)圖象，是開口向上的拋物線．當Q′P′由CD位置運動到M′N′位置的過程中，切割磁感線的有效長度不變，電流恒定． 當Q′P′由M′N′位置運動到M1′N1′位置的過程中，切割磁感線的有效長度L2＝L－2vt，產(chǎn)生的電流I2＝，導(dǎo)線框所受的安培力F2＝，也是一條開口向上的拋物線，所以應(yīng)選B. 3． (2011·海南單科·6)如圖13，EOF和E

24、′O′F′為空間一勻強磁場的邊界，其中EO∥E′O′，F(xiàn)O∥F′O′，且EO⊥OF；OO′為∠EOF的角平分線，OO′間的距離為l；磁場方向垂直于紙面向里．一邊長為l的正方形導(dǎo)線框沿O′O方向勻速通過磁場，t＝0時刻恰好位于圖示位置．規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時針方向時為正，則感應(yīng)電流i與時間t的關(guān)系圖線可能正確的是 (　　) 圖13 答案　B 解析　本題中四個選項都是i－t關(guān)系圖線，故可用排除法．因在第一個階段內(nèi)通過導(dǎo)線框的磁通量向里增大，由楞次定律可判定此過程中電流沿逆時針方向，故C、D錯誤．由于穿過整個磁場區(qū)域的磁通量變化量ΔΦ＝0，由q＝可知整個過

25、程中通過導(dǎo)線框的總電荷量也應(yīng)為零，而在i－t圖象中圖線與時間軸所圍總面積表示通過的總電荷量，為零，即時間軸的上下圖形面積的絕對值應(yīng)相等．故A錯誤，B正確． 4． (2011·重慶理綜·23)有人設(shè)計了一種可測速的跑步機，測速原理如圖14所示．該機底面固定有間距為L、長度為d的平行金屬電極．電極間充滿磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，且接有電壓表和電阻R.絕緣橡膠帶上鍍有間距為d的平行細金屬條，磁場中始終僅有一根金屬條，且與電極接觸良好，不計金屬電阻．若橡膠帶勻速運動時，電壓表讀數(shù)為U，求： (1)橡膠帶勻速運動的速率； (2)電阻R消耗的電功率； (3)一根金屬條每次經(jīng)過磁場

26、區(qū)域克服安培力做的功． 圖14 答案　(1)　(2)　(3) 解析　(1)設(shè)該過程產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，橡膠帶運動速率為v. 由：E＝BLv，E＝U，得：v＝. (2)設(shè)電阻R消耗的電功率為P，則P＝. (3)設(shè)感應(yīng)電流大小為I，安培力為F，克服安培力做的功為W. 由：I＝，F(xiàn)＝BIL，W＝Fd，得：W＝. 模擬題組 5． 如圖15所示有理想邊界的兩個勻強磁場，磁感應(yīng)強度均為B＝ 0.5 T，兩邊界間距s＝0.1 m，一邊長L＝0.2 m的正方形線框abcd由粗細均勻的電阻絲圍成，總電阻為R＝0.4 Ω，現(xiàn)使線框以v＝2 m/s的速度從位置Ⅰ勻速運動到位置Ⅱ，則下列

27、能正確反映整個過 圖15 程中線框a、b兩點間的電勢差Uab隨時間t變化的圖線是 (　　) 答案　A 解析　ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝BLv＝0.2 V，線框中感應(yīng)電流為I＝＝0.5 A，所以在0～5×10－2 s時間內(nèi)，a、b兩點間電勢差為U1＝I×R＝0.15 V；在5× 10－2 s～10×10－2 s時間內(nèi)，ab兩端電勢差U2＝E＝0.2 V；在10×10－2 s～15×10－2 s時間內(nèi)，a、b兩點間電勢差為U1＝I×R＝0.05 V. 6． 如圖16所示，垂直紙面的正方形勻強磁場區(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)

28、體框分別朝兩個方向以v、3v速度勻速拉出磁場，則導(dǎo)體框從兩個方向移出磁場的兩過程中 (　　) A．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同 圖16 B．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同 C．導(dǎo)體框ad邊兩端電勢差相同 D．通過導(dǎo)體框截面的電荷量相同 答案　AD 解析　由右手定則可得兩種情況導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，A項正確；熱量Q＝I2Rt＝()2R·＝，可知導(dǎo)體框產(chǎn)生的焦耳熱與運動速度有關(guān)，B項錯誤；電荷量q＝It＝·＝，故通過截面的電荷量與速度無關(guān)，電荷量相同，D項正確；以速度v拉出時，Uad＝Blv，以速度3v拉出時，Uad＝Bl·3v，C項錯誤．

29、 (限時：45分鐘) ?題組1　對電磁感應(yīng)中電路問題的考查 1．如圖1所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指拉直 時兩端的電阻)，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面，與環(huán) 的最高點A鉸鏈連接的長度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當擺到豎直位置時，B點的線速度為v，則這時AB兩 圖1 端的電壓大小為 (　　) A.　　　 B.　　　 C.　　　 D．Bav 答案　A 解析　擺到豎直位置時，AB切割磁感線的瞬時感應(yīng)電動勢E＝B·2a·(v)＝Bav.由閉合電路歐姆定律得，UAB＝·＝Bav，故選A. 2．

30、如圖2所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L，直導(dǎo)線MN垂直跨在 導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，整個裝置處在垂直于紙面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B.電容器的電容為C，除電阻R外，導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻均不計．現(xiàn)給導(dǎo)線MN一初速度，使導(dǎo)線MN向右運動， 圖2 當電路穩(wěn)定后，MN以速度v向右做勻速運動時 (　　) A．電容器兩端的電壓為零 B．電阻兩端的電壓為BLv C．電容器所帶電荷量為CBLv D．為保持MN勻速運動，需對其施加的拉力大小為 答案　C 解析　當導(dǎo)線MN勻速向右運動時，導(dǎo)線MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，穩(wěn)定后，電容器既不充電也不放電，無電流產(chǎn)生，故電阻兩端沒有電壓，

31、電容器兩極板間的電壓為U＝E＝BLv，所帶電荷量Q＝CU＝CBLv，故A、B錯，C對；MN勻速運動時，因無電流而不受安培力，故拉力為零，D錯． 3． 兩根平行的長直金屬導(dǎo)軌，其電阻不計，導(dǎo)線ab、cd跨在導(dǎo)軌上 且與導(dǎo)軌接觸良好，如圖3所示，ab的電阻大于cd的電阻，當cd在外力F1(大小)的作用下，勻速向右運動時，ab在外力F2(大小)的作用下保持靜止，那么在不計摩擦力的情況下(Uab、Ucd是導(dǎo)線與導(dǎo)軌接觸間的電勢差) (　　) 圖3 A．F1>F2，Uab>Ucd B．F1Ucd

32、D．F1＝F2，Uab＝Ucd 答案　D 解析　通過兩導(dǎo)線電流強度一樣，兩導(dǎo)線都處于平衡狀態(tài)，則F1＝BIl，F(xiàn)2＝BIl，所以F1＝F2，A、B錯誤；Uab＝IRab，這里cd導(dǎo)線相當于電源，所以Ucd是路端電壓，Ucd＝IRab，即Uab＝Ucd，故D正確． 4. 把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在 豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，如圖4所示，一長度為2a、電阻等于R、粗細均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸．當金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心O時，求： 圖4 (1)棒上電流的大小和方向及棒兩

33、端的電壓UMN； (2)圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率． 答案　(1)，從N流向M　 (2) 解析　(1)把切割磁感線的金屬棒看成一個內(nèi)阻為R、電動勢為E的電源，兩個半圓環(huán)看成兩個并聯(lián)的相同電阻，畫出等效電路圖如圖所示． 等效電源電動勢為E＝Blv＝2Bav 外電路的總電阻為 R外＝＝R 棒上電流大小為I＝＝＝ 電流方向從N流向M. 根據(jù)分壓原理，棒兩端的電壓為 UMN＝·E＝Bav. (2)圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率為P＝IE＝. ?題組2　對電磁感應(yīng)圖象的考查 5. 如圖5所示，兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水 平面上，相距為L，處于豎直向下的磁場中，

34、整個磁場由 n個寬度皆為x0的條形勻強磁場區(qū)域1、2、3、…、n組 圖5 成，從左向右依次排列，磁感應(yīng)強度大小分別為B、2B、3B、…、nB，兩導(dǎo)軌左端MP間接入電阻R，金屬棒ab垂直放在水平導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，不計導(dǎo)軌和金屬棒的電阻．若在不同的磁場區(qū)對金屬棒施加不同的拉力，使棒ab以恒定速度v向右勻速運動．取金屬棒圖示位置(即磁場1區(qū)左側(cè))為x＝0，則通過棒ab的電流i、對棒施加的拉力F隨位移x變化的圖象是 (　　) 答案　AD 解析　金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BLv，電路中感應(yīng)電流I＝＝，所以通過棒的電流i與n成正比，選項A正確；棒

35、所受的安培力F安＝BIL＝，因為棒勻速運動，對棒施加的外力F與F安等大反向，即F與n2成正比，選項D正確． 6． 如圖6所示，空間存在兩個磁場，磁感應(yīng)強度大小均為B， 方向相反且垂直紙面，MN、PQ為其邊界，OO′為其對稱軸，一導(dǎo)線折成邊長為L的正方形閉合線框abcd，線框在外力作用下由紙面內(nèi)圖示位置從靜止開始向右做勻加速運動，若電流以逆時針方向為正方向，則從線框開始運動到ab邊剛進入到PQ右側(cè)磁場的過程中，能反映線框中感應(yīng)電流隨時間變 圖6 化規(guī)律的圖象是 (　　) 　 答案　B 解析　由法拉第電磁感應(yīng)定律知在ab邊運動到MN邊界的過程中感應(yīng)電

36、動勢E＝2BLv＝2BLat，感應(yīng)電流為i＝＝∝t，C、D錯；在ab邊從MN邊界運動到PQ邊界的過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝BLv＝BLat，感應(yīng)電流為i′＝＝∝t，即剛過MN邊界時感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均減小一半，所以A錯，B對． 7． 如圖7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abcd磁場區(qū)域，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，下列關(guān)于導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流和所受安培 圖7 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) (　　) 　 答案　A

37、 解析　導(dǎo)體棒運動時間t時切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小E＝Blv＝2Bv2t，感應(yīng)電流大小I＝＝，導(dǎo)體棒所受的安培力大小F＝BIl＝，由此可見，感應(yīng)電流的大小I與時間t成正比，而安培力的大小F則與時間t是二次函數(shù)關(guān)系．由楞次定律可知，導(dǎo)體棒在第一、二區(qū)域的磁場中運動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流分別為從M經(jīng)R到N和從N經(jīng)R到M；由左手定則判斷得出，導(dǎo)體棒在第一、二區(qū)域的磁場中運動時受到的安培力均為水平向左，只有A正確． 8． 如圖8甲所示，正六邊形導(dǎo)線框abcdef放在勻強磁場中靜止不動，磁場方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．t＝0時刻，磁感應(yīng)強度B的方向垂直紙面向里，設(shè)產(chǎn)

38、生的感應(yīng)電流以順時針方向為正、豎直邊cd所受安培力的方向以水平向左為正．則下面關(guān)于感應(yīng)電流i和cd邊所受安培力F隨時間t變化的圖象正確的是 (　　) 圖8 答案　AC 解析　0～2 s時間內(nèi)，負方向的磁場在減弱，產(chǎn)生正方向的恒定電流，cd邊受安培力向右且減小.2 s～3 s時間內(nèi)，電流仍是正方向，且大小不變，此過程cd邊受安培力向左且增大.3 s～6 s時間內(nèi)，電流沿負方向，大小不變，cd邊受安培力先向右后變?yōu)橄蜃?，故選A、C. ?題組3　對電磁感應(yīng)中電路與圖象綜合問題的考查 9． 如圖9甲是半徑為a的圓形導(dǎo)線框，電阻為R，虛線是圓的一條弦，虛線左右兩側(cè)導(dǎo)線框內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化如圖乙所示，設(shè)垂直線框向里的磁場方向為正，求： (1)線框中0～t0時間內(nèi)的感應(yīng)電流大小和方向； (2)線框中0～t0時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量． 　 圖9 答案　(1)，逆時針方向　(2) 解析　(1)設(shè)虛線左側(cè)的面積為S1，右側(cè)的面積為S2，則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得： 向里的變化磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1＝S1 感應(yīng)電流方向為逆時針方向 向外的變化磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2＝S2 感應(yīng)電流方向為逆時針方向 從題圖乙中可以得到＝ ＝ 感應(yīng)電流為I＝＝ 方向為逆時針方向 (2)根據(jù)焦耳定律可得Q＝I2Rt0＝