（江蘇選考）物理第一部分四電路和電磁感應(yīng)跟蹤檢測（二十一）掌握電磁感應(yīng)中的四個重點(diǎn)題型

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE專題跟蹤檢測（二十一）掌握電磁感應(yīng)中的四個重點(diǎn)題型一、選擇題(第1~5題為單項(xiàng)選擇題,第6～9題為多項(xiàng)選擇題）1。(2017·鹽城期中)如圖所示的電路中，L是電阻不計(jì)的電感線圈，C是電容器，閉合開關(guān)S，待電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后再斷開開關(guān)S,LC回路中將產(chǎn)生電磁振蕩。如果規(guī)定電感L中的電流方向從a到b為正，斷開開關(guān)時(shí)刻為t＝0,選項(xiàng)圖中能正確表示電感線圈中的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律的是()解析:選A閉合開關(guān)S電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí),電感線圈內(nèi)有電流而電容器上沒有電流，流過電感線圈的電流是從a流向b,斷開開關(guān)S瞬間，電流要減小，而電感線圈的感應(yīng)電動勢阻礙電流減小，則電流方向不變，大小在慢慢減小，同時(shí)對電容器充電;當(dāng)電容器充電完畢時(shí)，電流為零.接著電容器放電，電流方向與之前相反，大小在不斷增大，直到電容器放電完畢后，電流反向最大；之后電容器與電感線圈組成的LC回路重復(fù)以上的過程，在LC回路中產(chǎn)生電磁振蕩，回路中出現(xiàn)余弦式電流，故A正確，B、C、D錯誤。2．如圖所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì).勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直。阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好。在電容器充滿電后將開關(guān)S由1擲到2。電容器通過導(dǎo)體棒放電，下列說法正確的是(）A．導(dǎo)體棒受到向右的安培力作用，做變加速運(yùn)動B．導(dǎo)體棒受到向左的安培力作用，做勻加速運(yùn)動C．電容器放電過程中，電場能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的動能D．電容器放電過程中,電場能轉(zhuǎn)化為焦耳熱解析：選A電容器充滿電后，上側(cè)極板是高電勢,電容器通過導(dǎo)體棒放電,導(dǎo)體棒中電流方向由上到下，由左手定則可判斷出導(dǎo)體棒受到向右的安培力作用。由于電容器放電電流逐漸減小,導(dǎo)體棒所受安培力逐漸減小,則其加速度逐漸減小,所以導(dǎo)體棒做變加速運(yùn)動，A正確,B錯誤；根據(jù)能量守恒定律,電容器放電過程中,電容器儲存的電場能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的動能和導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱，C、D錯誤。3。如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，環(huán)半徑為0。5m，金屬環(huán)總電阻為2Ω，在整個豎直平面內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場（勻強(qiáng)磁場未畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1T，在環(huán)的最高點(diǎn)上方距環(huán)0.5m處A點(diǎn)用鉸鏈連接一長度為1.5m,電阻為3Ω的導(dǎo)體棒AB，當(dāng)導(dǎo)體棒AB擺到豎直位置時(shí)，導(dǎo)體棒B端的速度為3m/s。已知導(dǎo)體棒下擺過程中緊貼環(huán)面且與金屬環(huán)有良好接觸,則導(dǎo)體棒AB擺到豎直位置時(shí),AB兩端的電壓大小為（）A．0。4V B．0.65VC．2.25V D．4.5V解析:選B當(dāng)導(dǎo)體棒擺到豎直位置時(shí)，由v＝ωr可得,導(dǎo)體棒與金屬環(huán)上側(cè)接觸處C點(diǎn)的速度為：vC＝eq\f（1,3)vB＝eq\f（1,3）×3m/s＝1m/s，AC間電壓為：UAC＝EAC＝BLAC·eq\f（vC,2)＝1×0.5×eq\f（1，2）V＝0。25V,CB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:ECB＝BLCB·eq\f(vC＋vB,2）＝1×1×eq\f(1＋3,2）V＝2V，金屬環(huán)兩側(cè)并聯(lián)，電阻為:R＝eq\f(1，2)Ω＝0。5Ω，導(dǎo)體棒CB段的電阻為：r＝2Ω，則CB間電壓為:UCB＝eq\f(R，r＋R）ECB＝eq\f（0。5,2＋0。5）×2V＝0.4V，故AB兩端的電壓大小為：UAB＝UAC＋UCB＝(0。25＋0.4）V＝0.65V，B正確。4．如圖甲所示,光滑的導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,軌道左側(cè)連接一定值電阻R，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌，導(dǎo)體棒ab和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒ab在水平外力的作用下運(yùn)動，外力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，在0~t0時(shí)間內(nèi)從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，則在t0以后,導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動情況為()A．一直做勻加速直線運(yùn)動B．做勻減速直線運(yùn)動,直到速度為零C．先做加速運(yùn)動，最后做勻速直線運(yùn)動D．一直做勻速直線運(yùn)動解析:選C設(shè)導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌接觸間的長度為L，運(yùn)動速度為v，則導(dǎo)體棒ab所受安培力F′＝BIL＝eq\f(B2L2v,R）；因?yàn)閷?dǎo)體棒ab在0～t0時(shí)間內(nèi)從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，所以F2＞F′；因?yàn)樗俣炔荒芩沧?所以t0以后，導(dǎo)體棒ab先做加速運(yùn)動，故B、D錯誤；導(dǎo)體棒ab做加速運(yùn)動，速度增大,F′繼續(xù)增大，則合外力減小，加速度減小,故A錯誤;當(dāng)速度增大到使F′＝F2后,導(dǎo)體棒ab將做勻速直線運(yùn)動，故C正確。5．(2017·揚(yáng)中二模)如圖甲，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌可分別與定值電阻R和平行板電容器C相連，導(dǎo)體棒MN置于導(dǎo)軌上且接觸良好,取向右為運(yùn)動的正方向,MN沿導(dǎo)軌運(yùn)動的xt圖像如圖乙所示；MN始終處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，不計(jì)導(dǎo)軌和MN電阻,則0～t2時(shí)間內(nèi)（)A．若S接A，電容器a極板始終帶負(fù)電B．若S接A，t1時(shí)刻電容器兩極板電壓最大C．若S接B，MN所受安培力方向先向左后向右D．若S接B，t1時(shí)刻MN所受的安培力最大解析：選C在xt圖像中,圖像的斜率表示MN運(yùn)動的速度,由題圖乙可知，0～t1時(shí)間內(nèi)斜率為正值、t1~t2時(shí)間內(nèi)斜率為負(fù)值，則說明0～t2時(shí)間內(nèi)MN先向右移動后向左移動。若S接A，MN通過金屬導(dǎo)軌與電容器連接，0～t2時(shí)間內(nèi)MN先向右運(yùn)動后向左運(yùn)動,根據(jù)右手定則可知，感應(yīng)電流的方向先順時(shí)針后逆時(shí)針，可知電容器a極板先帶負(fù)電后帶正電，故A錯誤；若S接A，t1時(shí)刻MN瞬間靜止,即MN不切割磁感線，故MN中無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，電容器兩極板電壓為零,即最小,故B錯誤；若S接B，MN通過金屬導(dǎo)軌與定值電阻R連接，0～t2時(shí)間內(nèi)，MN先向右運(yùn)動后向左運(yùn)動，根據(jù)右手定則可知，電流的方向先順時(shí)針后逆時(shí)針，由左手定則可知，MN所受安培力方向先向左后向右，故C正確；若S接B，t1時(shí)刻MN瞬間靜止,不切割磁感線,電路中無電流,MN受安培力為零（即最小)，故D錯誤.6.(2017·南京名校聯(lián)考）超導(dǎo)體具有電阻為零的特點(diǎn)，如圖為超導(dǎo)磁懸浮原理圖，a是一個超導(dǎo)閉合環(huán)，置于一個電磁鐵線圈b正上方，當(dāng)閉合電鍵S后,a環(huán)能懸浮在電磁鐵上方平衡.下列說法正確的有（）A．閉合電鍵S瞬間，a環(huán)中感應(yīng)電流受到的安培力向上B．閉合電鍵S，穩(wěn)定后通過a環(huán)的磁通量不變，a環(huán)中不再有電流C．閉合電鍵S，穩(wěn)定后通過a環(huán)的電流是恒定電流D．R取不同的電阻，穩(wěn)定后a環(huán)所受安培力都相等解析：選ACD閉合電鍵S瞬間,線圈中磁通量增大，則由楞次定律可知，a環(huán)中產(chǎn)生的安培力將使a環(huán)有向上運(yùn)動的趨勢，故a環(huán)中感應(yīng)電流受到的安培力向上,故A正確；由于a環(huán)由超導(dǎo)體制成，沒有電阻所以不消耗能量，故電流一直存在,故B錯誤；閉合電鍵S，穩(wěn)定后通過a環(huán)的電流不再變化，故為恒定電流，故C正確；因a環(huán)處于平衡狀態(tài)，所以受到的安培力一定等于重力，故穩(wěn)定時(shí)所受安培力與電阻R無關(guān)，故D正確。7.如圖所示,U形光滑金屬導(dǎo)軌NMPQ（其電阻不計(jì))固定在水平面內(nèi)，軌距L＝1m，導(dǎo)軌左端連一個阻值為R＝7。5Ω的電阻,導(dǎo)軌部分處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T，金屬桿ab的質(zhì)量為0.4kg、內(nèi)阻為0。5Ω,橫放在導(dǎo)軌上通過滑輪和輕繩連接一個質(zhì)量為0。1kg的物體m,不計(jì)一切摩擦，現(xiàn)將物體自由釋放，假若導(dǎo)軌水平段足夠長，金屬桿ab在水平軌道內(nèi)運(yùn)動到速度最大過程中，位移為l＝1.8m，下列說法正確的是(g取10m/s2）（）A．剛釋放的瞬間，金屬桿ab的加速度2。5m/s2B．金屬桿ab運(yùn)動的最大速度為2m/sC．電阻R的最大熱功率為2WD．從靜止開始運(yùn)動到速度最大的過程中，金屬桿ab克服安培力做功為0.8J解析：選BD剛釋放金屬桿ab時(shí)回路中電流為零,則有:mg－F＝ma,F＝m桿a，解得：a＝2m/s2,A錯誤；由mg＝eq\f（B2L2vm，R＋r)得，金屬桿ab運(yùn)動的最大速度為vm＝2m/s，B正確；此時(shí)I＝eq\f(BLvm,R＋r）＝0。5A，電阻R的熱功率最大值P＝I2R＝1.875W，C錯誤；由能量守恒得：W克＋eq\f（1,2)(m＋m桿)vm2＝mgl，解得W克＝0。8J，D正確.8．如圖甲所示，光滑絕緣水平面上，虛線MN的右側(cè)存在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝2T的勻強(qiáng)磁場，MN的左側(cè)有一質(zhì)量為m＝0.1kg的單匝矩形線圈bcde，bc邊長L1＝0。2m，電阻R＝2Ω。t＝0時(shí)，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動，經(jīng)過1s，線圈的bc邊到達(dá)磁場邊界MN，此時(shí)立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過1s，線圈恰好完全進(jìn)入磁場,在整個運(yùn)動過程中,線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示。則()A．恒定拉力大小為0。05NB．線圈在第2s內(nèi)的加速度大小為1m/s2C．線圈be邊長L2＝0。5mD．在第2s內(nèi)流過線圈的電荷量為0.2C解析:選ABD在第1s末，i1＝eq\f（E,R）,E＝BL1v1,v1＝a1t1,F＝ma1，聯(lián)立得F＝0.05N，A項(xiàng)正確；在第2s內(nèi)，由題圖乙分析知線圈做勻加速直線運(yùn)動，第2s末i2＝eq\f（E′,R)，E′＝BL1v2，v2＝v1＋a2t2,解得a2＝1m/s2,B項(xiàng)正確；在第2s內(nèi)，v22－v12＝2a2L2，得L2＝1m，C項(xiàng)錯誤;q＝eq\f(ΔΦ,R）＝eq\f（BL1L2，R）＝0。2C,D項(xiàng)正確。9。(2017·泰安模擬）矩形線框abcd固定放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線框平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示。設(shè)t＝0時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直線框平面向里,選項(xiàng)圖中i表示線框中感應(yīng)電流的大?。ㄒ?guī)定電流沿順時(shí)針方向?yàn)檎?，F(xiàn)表示線框ab邊所受的安培力的大?。ㄒ?guī)定ab邊所受的安培力方向向左為正)，圖像可能正確的是()解析：選AC在0～2s內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，線框的磁通量均勻變化，產(chǎn)生恒定電流，磁場方向先向里后向外,磁通量先減小后增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向一直為順時(shí)針方向，電流為正值。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝eq\f（ΔB，Δt)S,該段時(shí)間內(nèi)eq\f(ΔB，Δt)恒定，則感應(yīng)電動勢恒定，由I＝eq\f（E,R)可知感應(yīng)電流也恒定。同理得知，在2～4s內(nèi)，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，電流為負(fù)值,感應(yīng)電流也恒定，故A正確,B錯誤;在0～2s內(nèi)，線框ab邊所受的安培力的大小為F＝BIL,IL一定，F(xiàn)與B成正比,而由楞次定律判斷可知,ab邊所受安培力方向先向左后向右,即先為正值后為負(fù)值。同理得知，在2～4s內(nèi)，F(xiàn)與B成正比，安培力方向先向左后向右，即先為正值后為負(fù)值，與0～2s內(nèi)變化情況相同，故C正確，D錯誤。二、非選擇題10．(2017·南通二模）如圖所示，MN、PQ為光滑平行的水平金屬導(dǎo)軌，電阻R＝3.0Ω，置于豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場中，OO′為磁場邊界,磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T，導(dǎo)軌間距L＝1.0m，質(zhì)量m＝1。0kg的導(dǎo)體棒垂直置于導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒接入電路的電阻為r＝1。0Ω。t＝0時(shí)刻，導(dǎo)體棒在水平拉力F0作用下從OO′左側(cè)某處由靜止開始以加速度a0＝1。0m/s2做勻加速運(yùn)動，t0＝2。0s時(shí)刻進(jìn)入磁場繼續(xù)運(yùn)動，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直。（1）求0～t0時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒受到拉力的大小F0及t0時(shí)刻進(jìn)入磁場時(shí)回路的電功率P0；(2)求導(dǎo)體棒t0時(shí)刻進(jìn)入磁場瞬間的加速度a；若此后導(dǎo)體棒在磁場中以加速度a做勻加速運(yùn)動至t1＝4。0s時(shí)刻，求t0～t1時(shí)間內(nèi)通過電阻R的電量q；(3)在(2)情況下，已知t0～t1時(shí)間內(nèi)拉力做功W＝5.7J,求此過程回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q.解析：(1）由導(dǎo)體棒在進(jìn)入磁場前運(yùn)動的加速度a0，可得F0＝ma0＝1。0N導(dǎo)體棒在t0時(shí)刻速度v0＝a0t0導(dǎo)體棒在t0時(shí)刻產(chǎn)生的電動勢E＝BLv0電功率P0＝eq\f（E2,R＋r)＝eq\f(BLv02,R＋r)＝1。0W。（2)回路在t0時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電流I＝eq\f(E，R＋r)導(dǎo)體棒在t0時(shí)刻受到的安培力FA＝BIL根據(jù)牛頓第二定律有F0－FA＝ma代入數(shù)據(jù)解得a＝0。5m/s2導(dǎo)體棒在t0～t1時(shí)間內(nèi)的位移x＝v0（t1－t0)＋eq\f(1，2)a(t1－t0)2＝5m則在t0~t1時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體棒的電荷量q＝eq\f（ΔΦ，R＋r）＝eq\f(BΔS，R＋r)＝eq\f（BLx,R＋r)＝1.25C.（3）t1時(shí)刻導(dǎo)體棒的速度v＝v0＋a(t1－t0）由動能定理有W＋WA＝eq\f(1，2）mv2－eq\f（1,2）mv02Q＝－WA＝W－eq\f(1，2）m（v2－v02）＝3。2J。答案：（1）1。0N1。0W（2）0。5m/s21.25C(3）3.2J11。(2017·泰州三模)某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行地磁發(fā)電實(shí)驗(yàn)，匝數(shù)為n、面積為S的矩形金屬線框可繞東西方向的水平軸轉(zhuǎn)動，金屬線框與微電流傳感器組成一個回路，回路的總電阻為R，使線框繞軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示回路中的電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖所示，當(dāng)線框平面和豎直方向的夾角為θ時(shí),電流達(dá)到最大值Im,求:（1)該處地磁的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B及地磁場方向與水平面間的夾角α；(2）線框轉(zhuǎn)動一周時(shí)間內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q；（3)線框轉(zhuǎn)動時(shí)穿過線框的磁通量變化率的最大值eq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,Δt)))m；線框從磁通量變化率最大位置開始轉(zhuǎn)過60°過程中，