2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 電磁感應(yīng) 課時(shí)作業(yè)30 電磁感應(yīng)中的電路與圖象問題.doc

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課時(shí)作業(yè)（三十）電磁感應(yīng)中的電路與圖象問題 [基礎(chǔ)小題練] 1.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.E B．E C.E D．E 【解析】　a、b間的電勢(shì)差等于路端電壓，而小環(huán)電阻占電路總電阻的，故Uab＝E，B正確． 【答案】　B 2．如圖所示，用兩根相同的導(dǎo)線繞成匝數(shù)分別為n1和n2的圓形閉合線圈A和B，兩線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí)，兩線圈中的感應(yīng)電流之比IA∶IB為(　　) A. B． C. D． 【解析】　導(dǎo)線相同，則電阻R相同，制作成匝數(shù)分別為n1、n2的圓形線圈后，設(shè)其半徑分別為r1、r2，則n12πr1＝n22πr2，＝，面積之比為＝＝，兩線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為＝＝，由于電阻R相等，故感應(yīng)電流之比為＝＝＝，B正確． 【答案】　B 3．(2018洛陽高三質(zhì)檢)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(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)度大小為B＝0.5 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列說法中正確的是(　　) 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】　由右手定則可判知A項(xiàng)錯(cuò)；由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝Blv＝0.514 V＝2 V，Ucd＝E＝1 V，B項(xiàng)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項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． 【答案】　BD 4．(2018福建泉州高三月考)粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)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(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如圖所示，則在移出過程中線框一邊a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是(　　) 【解析】　線框各邊電阻相等，切割磁感線的那個(gè)邊為電源，電動(dòng)勢(shì)相同均為Blv.在A、C、D中，Ua b＝Blv，B中，Ua b＝Blv，選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 5.有一種信號(hào)發(fā)生器的工作原理可簡(jiǎn)化為如圖所示的情形，豎直面內(nèi)有半徑均為R且相切于O點(diǎn)的兩圓形區(qū)域，其內(nèi)存在水平恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，長(zhǎng)為2R的導(dǎo)體桿OA，以角速度ω繞過O點(diǎn)的固定軸，在豎直平面內(nèi)順時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)．已知t＝0時(shí)刻，導(dǎo)體桿恰好位于兩圓的共切線上，下列描述導(dǎo)體桿兩端電勢(shì)差UAO隨時(shí)間變化的圖象可能正確的是(　　) 【解析】　由右手定則可知，感應(yīng)電流始終由O指向A，故UAO始終大于零(或始終小于零)，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；又因?yàn)镋＝BωL2，其中B、ω均不變，L是有效切割長(zhǎng)度，在導(dǎo)體桿經(jīng)過兩個(gè)磁場(chǎng)圓的過程中，有效切割長(zhǎng)度L先逐漸增大后逐漸減小，再逐漸增大，再逐漸減小，且為非線性變化，故選項(xiàng)A正確，D錯(cuò)誤． 【答案】　A 6．(2018長(zhǎng)郡中學(xué)高三實(shí)驗(yàn)班選拔考試)如圖所示，x軸上方第一象限和第二象限分別有垂直紙面向里和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，現(xiàn)有四分之一圓形線框OMN繞O點(diǎn)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若規(guī)定線框中感應(yīng)電流I順時(shí)針方向?yàn)檎较?，從圖示時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電流I及ON邊所受的安培力大小F隨時(shí)間t的變化示意圖正確的是(　　) 【解析】　在0～t0時(shí)間內(nèi)，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向(為負(fù)值)；在t0～2t0時(shí)間內(nèi)，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(為正值)，且大小為在0～t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電流大小的2倍；在2t0～3t0時(shí)間內(nèi)，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向(為負(fù)值)，且大小與在0～t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流大小相等．因此感應(yīng)電流I隨時(shí)間t的變化示意圖與選項(xiàng)A中圖象相符，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤．在0～t0時(shí)間內(nèi)，ON邊雖然有電流但沒有進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，所受安培力為零；在t0～2t0時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流大小為在2t0～3t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的2倍，ON邊所受安培力為在2t0～3t0時(shí)間內(nèi)的2倍，因此ON邊所受的安培力大小F隨時(shí)間t的變化示意圖與選項(xiàng)D中圖象相符，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 【答案】　AD [創(chuàng)新導(dǎo)向練] 7．考查法拉第電磁感應(yīng)定律與圖象的綜合應(yīng)用 如圖甲所示，矩形線圈abcd固定于方向相反的兩個(gè)磁場(chǎng)中，兩磁場(chǎng)的分界線OO′恰好把線圈分成對(duì)稱的左右兩部分，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定磁場(chǎng)垂直紙面向內(nèi)為正，線圈中感應(yīng)電流逆時(shí)針方向?yàn)檎畡t線圈感應(yīng)電流隨時(shí)間的變化圖象為(　　) 【解析】　因磁場(chǎng)是均勻變化的，由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律知，感應(yīng)電流的大小不變，故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤；在開始階段OO′左側(cè)磁場(chǎng)增強(qiáng)，OO′右側(cè)磁場(chǎng)減弱，由楞次定律可知線圈中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，A項(xiàng)對(duì)，B項(xiàng)錯(cuò)． 【答案】　A 8．科技生活——磁卡的電磁感應(yīng)原理應(yīng)用 磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測(cè)線圈．當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其Et關(guān)系如圖所示．如果只將刷卡速度改為，線圈中的Et關(guān)系圖可能是(　　) 【解析】　當(dāng)以不同速度刷卡時(shí)，磁卡的不同的磁化區(qū)經(jīng)過線圈時(shí)，線圈內(nèi)的磁通量的變化量ΔΦ是相同的，刷卡速度由v0變?yōu)闀r(shí)，完成相同磁通量變化的時(shí)間Δt變?yōu)樵瓉淼?倍，由E＝n得線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相應(yīng)的都變?yōu)樵瓉淼?，故D選項(xiàng)正確． 【答案】　D 9．科技生活——電磁感應(yīng)原理在高頻焊接技術(shù)中的應(yīng)用 如圖是一種焊接方法的原理示意圖．將圓形待焊接金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以某種電流，待焊接工件中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在焊縫處產(chǎn)生大量的熱量將焊縫兩邊的金屬熔化，待焊接工件就焊接在一起．我國(guó)生產(chǎn)的自行車車圈就是用這種辦法焊接的．下列說法中正確的是(　　) A．線圈中的電流是很強(qiáng)的恒定電流 B．線圈中的電流是交變電流，且頻率很高 C．待焊接工件焊縫處的接觸電阻比非焊接部分電阻小 D．待焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向總是相反 【解析】　線圈中的電流是交變電流，且頻率很高，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；待焊接工件焊縫處的接觸電阻比非焊接部分電阻大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，當(dāng)線圈中的電流增大時(shí)，待焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向相反；當(dāng)線圈中的電流減小時(shí)，待焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】　B 10．科技生活——電磁感應(yīng)原理在安檢中的應(yīng)用 如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈等距離排列，且與傳送帶以相同的速度勻速運(yùn)動(dòng)．為了檢測(cè)出個(gè)別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于傳送帶運(yùn)動(dòng)方向，根據(jù)穿過磁場(chǎng)后線圈間的距離，就能夠檢測(cè)出不合格線圈．通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是(　　) A．若線圈閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向從上向下看為逆時(shí)針方向 B．若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)線圈的作用力增大 C．從圖中可以看出，第2個(gè)線圈是不合格線圈 D．從圖中可以看出，第3個(gè)線圈是不合格線圈 【解析】　由楞次定律知，若線圈閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向從上向下看為順時(shí)針方向，故A錯(cuò)誤；若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈通過磁場(chǎng)區(qū)域更快，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)更大，感應(yīng)電流更大，所受的安培力也更大，故B正確；由圖知1、2、4……線圈都滑動(dòng)了相同的距離，而第3個(gè)線圈沒有，則第3個(gè)線圈為不合格線圈，故C錯(cuò)誤，D正確． 【答案】　BD [綜合提升練] 11．(2018惠州市高三第一次調(diào)研)如圖甲所示，放置在水平桌面上的兩條光滑導(dǎo)軌間的距離L＝1 m，質(zhì)量m＝1 kg的光滑導(dǎo)體棒放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌左端與阻值R＝4 Ω的電阻相連，導(dǎo)軌所在位置有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向下，現(xiàn)在給導(dǎo)體棒施加一個(gè)水平向右的恒定拉力F，并每隔0.2 s測(cè)量一次導(dǎo)體棒的速度，圖乙是根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)描繪出的導(dǎo)體棒的vt圖象(設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì))． (1)求力F的大??； (2)t＝1.6 s時(shí)，求導(dǎo)體棒的加速度a； (3)若1.6 s內(nèi)導(dǎo)體棒的位移x＝8 m，試計(jì)算1.6 s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量Q. 【解析】　(1)導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，有E＝Blv I＝，F(xiàn)安＝BIL 當(dāng)導(dǎo)體棒速度最大為vm時(shí)，F(xiàn)＝F安 解得F＝＝10 N. (2)當(dāng)t＝1.6 s時(shí)，v1＝8 m/s，此時(shí)F安1＝＝8 N F－F安1＝ma，a＝2 m/s2. (3)由能量守恒定律可知Fx＝Q＋，解得Q＝48 J. 【答案】　(1)10 N　(2)2 m/s2　(3)48 J 12．為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一種“閃爍”裝置．如圖所示，自行車后輪由半徑r1＝5.010－2m的金屬內(nèi)圈、半徑r2＝0.40 m的金屬外圈和絕緣輻條構(gòu)成．后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡．在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.10 T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ＝.后輪以角速度ω＝2π rad/s相對(duì)于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)．若不計(jì)其他電阻，忽略磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)． (1)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，并指出ab上的電流方向． (2)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)，畫出“閃爍”裝置的電路圖． (3)從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)開始，經(jīng)計(jì)算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢(shì)差Uab隨時(shí)間t變化的Uabt圖象． 【解析】　(1)根據(jù)E＝Blv得： 金屬條ab進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝B(r2－r1)＝Bω(r－r)＝4.910－2V 根據(jù)右手定則，可知電流方向?yàn)閎→a. (2)金屬條ab進(jìn)入磁場(chǎng)，金屬條ab相當(dāng)于一個(gè)電源，電路圖如圖所示． (3)由電路圖可得電路總電阻R總＝R＋＝ a、b兩端的電勢(shì)差Uab＝E－IR＝E－R＝＝1.210－2V，以ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)閠＝0時(shí)刻，設(shè)ab離開磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)刻為t1，下一根金屬條進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)刻為t2，則t1＝＝ s，t2＝＝ s，輪子轉(zhuǎn)一周的時(shí)間T＝＝1 s. 在T＝1 s內(nèi)，金屬條有四次進(jìn)出，后三次與第一次相同，畫出Uabt圖象如圖所示． 【答案】　(1)4.910－2V　方向b→a　(2)見解析圖 (3)見解析圖