江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)30電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題含解析

江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)30電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題含解析江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)30電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題含解析PAGE15-江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)30電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題含解析電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題建議用時(shí)：45分鐘1．(2019·溫州模擬）如圖所示，一足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為37°，寬度為0。5m,電阻忽略不計(jì),其上端接一小燈泡，電阻為1Ω。一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,質(zhì)量為0.2kg，接入電路的電阻為1Ω，兩端與導(dǎo)軌接觸良好,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0。5。在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為0。8T。將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度大小以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10m/s2,sin37°＝0.6）（)A．2.5m/s,1W B．5m/s,1WC．7.5m/s,9W D．15m/s，9WB［小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時(shí)，導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得:mgsin37°＝μmgcos37°＋eq\f（B2L2v,R＋r）,解得v＝5m/s；導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，電路電流I＝eq\f（E，R＋r），燈泡消耗的功率P＝I2R,解得P＝1W,故選項(xiàng)B正確。］2．（2021·江蘇省新高考適應(yīng)性考試)如圖所示，光滑的平行長(zhǎng)導(dǎo)軌水平放置，質(zhì)量相等的導(dǎo)體棒L1和L2靜止在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,已知L1的電阻大于L2，兩棒間的距離為d，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，忽略電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。將開關(guān)S從1撥到2，兩棒運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則（)A．S撥到2的瞬間，L1中的電流大于L2B．S撥到2的瞬間，L1的加速度大于L2C．運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，電容器C的電荷量為零D．運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后,兩棒之間的距離大于dD[電源給電容器充電,穩(wěn)定后，S撥到2的瞬間，電容器相當(dāng)于電源和導(dǎo)體棒L1和L2組成閉合電路,由于L1的電阻大于L2，則L1中的電流小于L2中的電流，A錯(cuò)誤;S撥到2的瞬間，L1中的電流小于L2中的電流，根據(jù)F＝BIL可得，則L1的受到的安培力小于L2的安培力，根據(jù)牛頓第二定律，L1的加速度小于L2的加速度,B錯(cuò)誤;S撥到2后，導(dǎo)體棒L1和L2受到的安培力作用，則導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)等于電容器兩端的電壓時(shí)，電路穩(wěn)定，此時(shí)電容器C的電荷量不為零，C錯(cuò)誤；S撥到2后，導(dǎo)體棒L1和L2受到的安培力作用,則導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng),當(dāng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)等于電容器兩端的電壓時(shí)，電路穩(wěn)定,此時(shí)導(dǎo)體棒L1和L2的速度相等，因?yàn)長(zhǎng)1的加速度小于L2的加速度，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，則L1的位移小于L2的位移,即運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，兩棒之間的距離大于d，D正確。］3．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＝1m，cd間、de間、cf間分別接著阻值R＝10Ω的電阻。一阻值R＝10Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v＝4m/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B＝0.5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列說法正確的是(）A．導(dǎo)體棒ab中電流的方向?yàn)橛蒪到aB．cd兩端的電壓為2VC．de兩端的電壓為1VD．fe兩端的電壓為1VD［由右手定則可知ab中電流方向?yàn)閍→b，A錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，ab為電源,cd間電阻R為外電路負(fù)載，de和cf間電阻中無電流,de和cf間無電壓，因此cd和fe兩端電壓相等，即U＝eq\f(E,2R）×R＝eq\f（Blv，2)＝1V,D正確，B、C錯(cuò)誤。]4．如圖所示，導(dǎo)體桿OP在作用于OP中點(diǎn)且垂直于OP的力作用下，繞O軸沿半徑為r的光滑的半圓形框架在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以一定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，AO間接有電阻R，桿和框架電阻不計(jì)，回路中的總電功率為P,則（）A．外力的大小為2Breq\r（\f（P,R）)B．外力的大小為Breq\r（PR）C．導(dǎo)體桿旋轉(zhuǎn)的角速度為eq\f(2\r(PR），Br2）D．導(dǎo)體桿旋轉(zhuǎn)的角速度為eq\f(1，Br2）eq\r(\f（P,R））C［設(shè)導(dǎo)體桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,則導(dǎo)體桿轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(1,2）Br2ω，I＝eq\f（E，R),根據(jù)題述回路中的電功率為P，則P＝EI；設(shè)維持導(dǎo)體桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的外力為F，則有P＝eq\f（Fv,2）,v＝rω，聯(lián)立解得F＝Breq\r(\f（P，R))，ω＝eq\f（2\r（PR)，Br2)，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。］5．(2019·全國(guó)卷ⅠT20改編)空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其邊界如圖(a)中虛線MN所示。一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心O在MN上.t＝0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖(a）所示;磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖（b）所示.則在t＝0到t＝t1的時(shí)間間隔內(nèi)()圖（a）圖（b）A．圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B．圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿逆時(shí)針方向C．圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為eq\f（B0rS，4t0ρ)D．圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為eq\f（B0πr2，4t0）C[根據(jù)楞次定律可知在0～t0時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針,圓環(huán)所受安培力水平向左，在t0～t1時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度反向增大，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針,圓環(huán)所受安培力水平向右，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝eq\f(ΔΦ，Δt）＝eq\f（1，2)πr2·eq\f(B0，t0）＝eq\f（B0πr2,2t0)，根據(jù)電阻定律可得R＝ρeq\f（2πr，S）,根據(jù)歐姆定律可得I＝eq\f（E，R）＝eq\f(B0rS,4t0ρ），所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.］6．（2021·重慶新高考適應(yīng)性考試)如圖所示,正方形MNPQ內(nèi)的兩個(gè)三角形區(qū)域充滿勻強(qiáng)磁場(chǎng)，形狀與MNPQ完全相同的閉合導(dǎo)線框M′N′P′Q′在外力作用下沿軸線OO′水平向左勻速運(yùn)動(dòng)。設(shè)通過導(dǎo)線框的感應(yīng)電流為i，逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，?dāng)t＝0時(shí)M′Q′與NP重合,在M′Q′從NP到臨近MQ的過程中,下列圖像中能反映i隨時(shí)間t變化規(guī)律的是（)ABCDB［閉合導(dǎo)線框M′N′P′Q′勻速向左運(yùn)動(dòng)過程,穿過回路和磁通量不斷增大，根據(jù)楞次定律可知，回路中的電流一直是逆時(shí)針的，所以電流一直為正。線框向左勻速運(yùn)動(dòng)過程中，切割磁感線的有效長(zhǎng)度先減小，后增大,所以感應(yīng)電流先減小,后增大。故選B.］7．（2020·江蘇七市二模）如圖所示，豎直平面內(nèi)一質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的正方形金屬線框abcd從某一高度由靜止下落，穿過具有水平邊界、寬度也為L(zhǎng)的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū),cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，線框已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，已知cd邊穿過磁場(chǎng)區(qū)的時(shí)間為t，上述運(yùn)動(dòng)過程中，ab、cd邊始終保持水平，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，求：(1)線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度v和勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B;(2）cd邊穿過磁場(chǎng)過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q;(3）cd邊穿過磁場(chǎng)過程中線框中電流強(qiáng)度大小I及通過導(dǎo)線截面的電荷量q。［解析]（1)線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度為：v＝eq\f(L,t)線框勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E＝BLv由平衡條件有：mg－eq\f(E，R)·LB＝0解得:B＝eq\f(1,L）eq\r(\f（mgRt，L)）。(2）cd邊穿過磁場(chǎng)過程做勻速運(yùn)動(dòng)，由能量守恒定律有:Q＝mgL。(3）cd邊穿過磁場(chǎng)過程中線框中電流強(qiáng)度設(shè)為I。根據(jù)mg＝BIL得：I＝eq\f（mg，BL)＝eq\r（\f（mgL，Rt）)通過的電荷量為:q＝It解得：q＝eq\r(\f（mgLt，R)）。[答案］（1）eq\f（L，t）eq\f(1,L）eq\r（\f（mgRt，L））（2）mgL（3)eq\r(\f(mgL，Rt))eq\r(\f（mgLt，R)）8．如圖甲所示,發(fā)光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具,它在飛起時(shí)能夠持續(xù)發(fā)光。某同學(xué)對(duì)竹蜻蜓的電路作如下簡(jiǎn)化：如圖乙所示，半徑為L(zhǎng)的導(dǎo)電圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（俯視）。圓環(huán)上接有電阻均為r的三根金屬輻條OP、OQ、OR，輻條互成120°角.在圓環(huán)左半部分張角也為120°角的范圍內(nèi)（兩條虛線之間)分布著垂直圓環(huán)平面向下磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在轉(zhuǎn)軸O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通過電刷M、N與一個(gè)LED燈相連。假設(shè)LED燈電阻為r,其他電阻不計(jì)，從輻條OP進(jìn)入磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí)。在輻條OP轉(zhuǎn)過120°的過程中，下列說法中不正確的是（）甲乙A．O、P兩端電壓為eq\f（1,4）BL2ωB．通過LED燈的電流為eq\f(BL2ω,8r）C．整個(gè)裝置消耗的電能為eq\f(πωB2L4,8r)D．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度可以使LED燈發(fā)光時(shí)更亮A［輻條OP進(jìn)入磁場(chǎng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有E＝BLeq\f(ωL，2)，在電路中OP相當(dāng)于內(nèi)阻為r的電源，另外兩根金屬輻條和LED燈并聯(lián),故電路的總電阻R＝eq\f（4r，3)，OP兩端的電壓為電源的路端電壓U＝eq\f（E，R）·eq\f（r,3)＝eq\f（BL2ω,8)，流過LED燈的電流是I＝eq\f(U,r)＝eq\f(BL2ω，8r),A錯(cuò)誤，B正確；整個(gè)裝置消耗的電能Q＝eq\f（E2，R)t＝eq\f（E2，\f(4r,3）)·eq\f（1,3）·eq\f（2π，ω)＝eq\f（πωB2L4，8r)，C正確；由LED燈中電流為I＝eq\f(BL2ω，8r)知，增大角速度、增大磁感應(yīng)強(qiáng)度、減小輻條的電阻和LED燈的電阻等措施可以使LED燈變得更亮,故D正確。］9．如圖所示,導(dǎo)體棒沿兩平行導(dǎo)軌從圖中位置以速度v向右勻速通過一正方形abcd磁場(chǎng)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(qiáng)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(jì)，下列關(guān)于導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流和所受安培力隨時(shí)間變化的圖象正確的是（規(guī)定電流由M經(jīng)R到N為正方向,安培力向左為正方向)()ABCDA［設(shè)導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)體棒在左半?yún)^(qū)域時(shí)，根據(jù)右手定則，通過棒的電流方向向上，電流由M經(jīng)R到N為正值，I＝eq\f（E，R)＝eq\f（B·2vt·v,R)＝eq\f(2Bv2t,R)∝t,故I隨時(shí)間均勻增大，導(dǎo)體棒在右半?yún)^(qū)域時(shí)，根據(jù)右手定則，通過棒的電流方向向下，電流為負(fù)值，I＝eq\f（E,R）＝eq\f（2B×2L－vtv,R)，故I隨時(shí)間均勻減小,且滿足經(jīng)過分界線時(shí)感應(yīng)電流大小突然加倍，A正確,B錯(cuò)誤;第一段時(shí)間內(nèi)安培力大小F＝eq\f(4B2v3t2,R)∝t2，第二段時(shí)間內(nèi)F＝eq\f(8B2L－vt2v,R)，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，C、D錯(cuò)誤。]10．（2019·江蘇江蘇七市二模）如圖所示，光滑水平桿上套一導(dǎo)體圓環(huán)，條形磁鐵平行于水平桿固定放置，t＝0時(shí)刻，導(dǎo)體環(huán)在磁鐵左側(cè)O點(diǎn)獲得一個(gè)向右的初速度，經(jīng)過t0時(shí)間停在磁鐵右側(cè)O1點(diǎn)，O、O1兩點(diǎn)間距離為x0,且兩點(diǎn)關(guān)于磁鐵左右對(duì)稱。上述過程中,下列描述穿過導(dǎo)體環(huán)的磁通量Φ、導(dǎo)體環(huán)所受安培力F隨位移x變化的關(guān)系圖線，以及速度v、電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線可能正確的是（）ABCDD[根據(jù)條形磁鐵磁場(chǎng)的對(duì)稱性，導(dǎo)體環(huán)在O和O1的磁通量是一樣的,等大同向，故A錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，導(dǎo)體環(huán)受到的阻力一直與速度方向相反，故受力一直向左，不存在力反向的情況，故B錯(cuò)誤；導(dǎo)體環(huán)在OO1中點(diǎn)的磁通量變化率為0，故在該點(diǎn)受安培力大小為0，圖C中運(yùn)動(dòng)中間過程速度斜率為0的點(diǎn),故C錯(cuò)誤；開始導(dǎo)體環(huán)靠近磁極磁通量增加，磁通量變化率可能會(huì)增加，故電流增大,之后磁通量變化率會(huì)變小故電流會(huì)減??；過了OO1中點(diǎn)磁通量減少，因此產(chǎn)生電流反向，磁通量變化率可能繼續(xù)增加,故電流反向增大，靠近O1時(shí)隨著速度減小磁通量變化率逐漸減至0,電流也逐漸減小到0,故D正確.］11．如圖甲所示，兩相距L＝1m的平行金屬導(dǎo)軌固定于水平面上，導(dǎo)軌左端與阻值R＝1Ω的電阻連接，導(dǎo)軌間虛線右側(cè)存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量m＝0.1kg的金屬桿垂直置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬桿的電阻可忽略。桿在水平向右的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，并始終與導(dǎo)軌垂直,其v.t圖象如圖乙所示。在10s末撤去拉力，同時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化，使金屬桿中電流為零。金屬桿運(yùn)動(dòng)過程中與導(dǎo)軌間摩擦力保持不變。求：(1)金屬桿所受的拉力的大小;（2）0~10s內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?3）10s~15s內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t的關(guān)系式。甲乙［解析］(1）5s內(nèi)金屬桿未進(jìn)入磁場(chǎng)，所以有F－μmg＝ma1由圖可知a1＝0。4m/s210s~15s內(nèi)僅在摩擦力作用下運(yùn)動(dòng),則μmg＝ma2由圖可知a2＝0.4m/s2解得F＝0。08N.（2）在5s～10s時(shí)間段桿在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)，因此有F＝μmg＋eq\f（B\o\al(2，0)L2v，R）以F＝0。08N,μmg＝0.04N，v＝2m/s代入解得B0＝0。1eq\r（2)T。(3）撤去恒定拉力之后，通過回路的磁通量不變，桿在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)距離為d＝2×5m＝10m，設(shè)撤去拉力后運(yùn)動(dòng)的距離為x,BL（d＋x）＝B0Ldx＝2t－0。2t2由此可得B＝eq\f（\r(2)，10＋2t－0.2t2)T.[答案］(1)0。08N（2)0。1eq\r(2）T（3）B＝eq\f（\r（2)，10＋2t－0.2t2)T12．（2020·江蘇高三其他）如圖所示,金屬圓環(huán)軌道MN、PQ豎直放置，兩環(huán)之間ABDC內(nèi)（含邊界)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，AB水平