（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測（三十四）電磁感應中的電路和圖像問題（含解析）

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1、（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測（三十四）電磁感應中的電路和圖像問題（含解析） 1．(2019·杭州調研)在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應電流的正方向如圖甲所示，當磁場的磁感應強度B隨時間t按圖乙所示變化時，下列選項中能正確表示線圈中感應電動勢E變化的是(　　) 解析：選A　根據楞次定律得，0～1 s內，感應電流為正方向；1～3 s內，無感應電流；3～5 s內，感應電流為負方向；再由法拉第電磁感應定律得：0～1 s內的感應電動勢為3～5 s內的二倍，故A正確。 2．(多選)一環(huán)形線圈放在勻強磁場中，設第1 s內磁

2、感線垂直線圈平面向里，如圖甲所示。若磁感應強度B隨時間t變化的關系如圖乙所示，那么下列選項正確的是(　　) A．第1 s內線圈中感應電流的大小逐漸增加 B．第2 s內線圈中感應電流的大小恒定 C．第3 s內線圈中感應電流的方向為順時針方向 D．第4 s內線圈中感應電流的方向為逆時針方向 解析：選BD　由題給圖像分析可知，磁場在每1 s內為均勻變化，斜率恒定，線圈中產生的感應電流大小恒定，因此A錯誤，B正確；由楞次定律可判斷出第3 s、第4 s內線圈中感應電流的方向均為逆時針方向，C錯誤，D正確。 3．(多選)如圖所示，導體棒沿兩平行導軌從圖中位置以速度v向右勻速通過一正方形

3、abcd磁場區(qū)域。ac垂直于導軌且平行于導體棒，ac右側磁場的磁感應強度是左側磁場的2倍且方向相反，導軌和導體棒的電阻均不計。下列關于導體棒中感應電流和所受安培力隨時間變化的圖像正確的是(規(guī)定電流由M經R到N為正方向，安培力向左為正方向)(　　) 解析：選AC　設ac左側磁感應強度大小為B，導軌間距為L，導體棒在左半區(qū)域時，根據右手定則，通過導體棒的電流方向向上，電流由M經R到N為正值，大小為I＝＝，根據左手定則，導體棒所受安培力向左，大小為F＝BI·2vt＝；同理可得導體棒在右半區(qū)域時，電流為負值，大小為I＝＝，安培力向左，大小為F＝2BI·(2L－2vt)＝；根據數學知識，A、C正確

4、，B、D錯誤。 4.(2018·上饒二模)在如圖所示的豎直平面內，在水平線MN的下方有足夠大的勻強磁場，一個等腰三角形金屬線框頂點C與MN重合，線框由靜止釋放，沿軸線DC方向豎直落入磁場中。忽略空氣阻力，從釋放到線框完全進入磁場過程中，關于線框運動的v-t圖像，可能正確的是(　　) 解析：選C　線框進入磁場過程中受到的安培力F＝BIl＝，線框切割磁感線的有效長度l增大、安培力增大，由牛頓第二定律得：mg－F＝ma，得a＝g－，線框由靜止加速，由于l、v不斷增大，a不斷減小，則線框做加速度減小的加速運動，故C正確。 5．將一段導線繞成圖甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內。回路的

5、ab邊置于垂直紙面向里的勻強磁場Ⅰ中?；芈返膱A環(huán)區(qū)域內有垂直紙面的磁場Ⅱ，以向里為磁場Ⅱ的正方向，其磁感應強度B隨時間t變化的圖像如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時間t變化的圖像是(　　) 解析：選B　0～時間內，根據法拉第電磁感應定律及楞次定律可得回路的圓環(huán)形區(qū)域產生大小恒定的、順時針方向的感應電流，根據左手定則，ab邊在勻強磁場Ⅰ中受到水平向左的恒定的安培力；同理可得～T時間內，ab邊在勻強磁場Ⅰ中受到水平向右的恒定的安培力，故B項正確。 6.(2018·溫州模擬)如圖所示，一足夠長的平行金屬導軌傾斜放置，傾角為37°，寬度為0.5

6、 m，電阻忽略不計，其上端接一小燈泡，電阻為1 Ω。一導體棒MN垂直于導軌放置，質量為0.2 kg，接入電路的電阻為1 Ω，兩端與導軌接觸良好，與導軌間的動摩擦因數為0.5。在導軌間存在著垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度為0.8 T。將導體棒MN由靜止釋放，運動一段時間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導體棒MN的運動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10 m/s2，sin 37°＝0.6)(　　) A．2.5 m/s,1 W　　　　 B．5 m/s,1 W C．7.5 m/s,9 W D．15 m/s,9 W 解析：選B　小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時，導體棒做勻速直線運動，處于平衡狀

7、態(tài)，由平衡條件得：mgsin 37°＝μmgcos 37°＋，解得v＝5 m/s；導體棒產生的感應電動勢E＝BLv，電路電流I＝，燈泡消耗的功率P＝I2R，解得P＝1 W，故選項B正確。 [B級——保分題目練通抓牢] 7.紙面內兩個半徑均為R的圓相切于O點，兩圓形區(qū)域內分別存在垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度大小相等、方向相反，且不隨時間變化。一長為2R的導體桿OA繞O點且垂直于紙面的軸順時針勻速旋轉，角速度為ω。t＝0時，OA恰好位于兩圓的公切線上，如圖所示，若選取從O指向A的電動勢為正，下列描述導體桿中感應電動勢隨時間變化的圖像可能正確的是(　　) 解析：選C　由右手定則可知，開

8、始時感應電動勢為正，故D錯誤；設經時間t導體桿轉過的角度為α，則α＝ωt，導體桿有效切割長度為L＝2Rsin ωt。由E＝BL2ω可知，E＝2BR2ωsin2ωt，B、R、ω不變，故A、B錯誤，C正確。 8．如圖甲，光滑平行且足夠長的金屬導軌ab、cd所在平面與水平面成θ角，b、c兩端接有阻值為R的定值電阻。阻值為r的金屬棒PQ垂直導軌放置，其他部分電阻不計。整個裝置處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向上。從t＝0時刻開始，金屬棒受到一個平行于導軌向上的外力F作用，由靜止開始沿導軌向上運動，運動中金屬棒始終與導軌垂直且接觸良好，通過R的感應電流I隨時間t變化的圖像如圖乙所示

9、。下面分別給出了穿過回路PQcb的磁通量Φ、磁通量的變化率、電阻R兩端的電勢差U和通過金屬棒上某橫截面的電荷量q隨運動時間t變化的圖像，其中正確的是(　　) 解析：選B　由題意可知產生的感應電動勢是逐漸增大的，而圖像A描述磁通量與時間關系中斜率不變，產生的感應電動勢不變，A錯誤；回路中的感應電動勢為：E＝，感應電流為I＝＝，由題圖乙可知：I＝kt，故有：＝k(R＋r)t，所以圖像B正確；I均勻增大，電阻R兩端的電勢差U＝IR＝ktR，則知U與時間t成正比，C錯誤；通過金屬棒某橫截面的電荷量為：q＝t＝kt2，故有q-t圖像為拋物線，并非過原點的直線，D錯誤。 9.(2019·保定模

10、擬)如圖所示為有理想邊界的兩個勻強磁場，磁感應強度均為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?，F使線框以v＝2 m/s的速度從位置Ⅰ勻速運動到位置Ⅱ，則下列能正確反映整個過程中線框a、b兩點間的電勢差Uab隨時間t變化的圖像是(　　) 解析：選A　ab邊切割磁感線產生的感應電動勢為E＝BLv＝0.2 V，線框中感應電流為I＝＝0.5 A，所以在0～5×10－2 s時間內，a、b兩點間電勢差為Uab＝I·R＝0.15 V。在5×10－2～10×10－2 s時間內，a、b兩點間電勢差Uab＝E＝0.2

11、V；在10×10－2～15×10－2 s時間內，a、b兩點間電勢差為Uab＝I·R＝0.05 V，選項A正確。 10．(多選)如圖所示，邊長為L、不可形變的正方形導線框內有半徑為r的圓形磁場區(qū)域，其磁感應強度B隨時間t的變化關系為B＝kt(常量k＞0)?；芈分谢瑒幼冏杵鱎的最大阻值為R0，滑動片P位于滑動變阻器中央，定值電阻R1＝R0、R2＝。閉合開關S，電壓表的示數為U，不考慮虛線MN右側導體的感應電動勢，則(　　) A．R2兩端的電壓為 B．電容器的a極板帶正電 C．滑動變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍 D．正方形導線框中的感應電動勢為kL2 解析：選AC　由法拉第電磁感應定律

12、E＝n＝nS有E＝kπr2，D錯誤；因k＞0，由楞次定律知線框內感應電流沿逆時針方向，故電容器b極板帶正電，B錯誤；由題圖知外電路結構為R2與R的右半部并聯，再與R的左半部、R1相串聯，故R2兩端電壓U2＝U＝，A正確；設R2消耗的功率為P＝IU2，則R消耗的功率P′＝2I×2U2＋IU2＝5P，故C正確。 [C級——難度題目適情選做] 11．(多選)如圖所示，三個連續(xù)的有界勻強磁場的磁感應強度大小均為B，方向分別垂直紙面向外、向里和向外，磁場寬度均為L。在磁場區(qū)域的左側邊界處，有一邊長為L的正方形導體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場方向垂直?，F用外力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域，以

13、初始位置為計時起點，規(guī)定電流沿逆時針方向時的電動勢E為正，磁感線垂直紙面向里時的磁通量Φ為正值，外力F向右為正。以下能正確反映線框中的磁通量Φ、感應電動勢E、外力F和電功率P隨時間變化規(guī)律圖像的是(　　) 解析：選ABD　線框勻速穿過磁場區(qū)域，當線框進入磁場時，位移在0～L內，磁通量開始均勻增加，當全部進入左側磁場時達到最大且為負值；位移在L～2L內，向里的磁通量增加，總磁通量先減小后反向增加，當位移為1.5L時，磁通量最小，為零，位移為2L時磁通量變?yōu)橄蚶锏淖畲?，由此分析以后的運動可知A正確。當線框進入第一個磁場時，由E＝BLv可知，E保持不變，感應電動勢為順時針方向；而開始進入第二個

14、磁場時，兩端同時切割磁感線，感應電動勢為2BLv，方向為逆時針方向，為正值，由此分析以后的運動可知B正確。因安培力總是與運動方向相反，故拉力應一直向右，故C錯誤。拉力的功率P＝Fv，因速度不變，線框在第一個磁場時，電流為定值，拉力也為定值；兩邊分別在兩個磁場中時，F安＝2B·L＝4，因此安培力變4倍，則拉力的功率變?yōu)樵瓉淼?倍，由此分析以后的運動可知D正確。 12.(2019·昆明調研)如圖所示，在PQ、QR區(qū)域存在著磁感應強度大小相等、方向相反的勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面，bc邊與磁場的邊界P重合。導線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示。從t＝0時刻開始線框向右勻速橫穿兩個磁場區(qū)域。以a→b→

15、c→d→e→f為線框中電流的正方向。以下四個i-t關系示意圖中正確的是(　　) 解析：選C　下面是線框切割磁感線的四個階段示意圖。 在甲→乙階段，只有bc切割向外的磁感線，由右手定則知電動勢為負，大小為Blv；在乙→丙階段，bc切割向里的磁感線，電動勢為逆時針方向，同時de切割向外的磁感線線，電動勢為順時針方向，等效電動勢為零；在丙→丁階段，de切割向里的磁感線，同時af切割向外的磁感線，兩個電動勢同為逆時針方向，等效電動勢為正，大小為3Blv；在丁→戊階段，只有af切割向里的磁感線，電動勢為順時針方向，等效電動勢為負，大小為2Blv，故C正確。 13．如圖所示，用粗細均勻、電阻

16、率也相同的導線繞制的直角邊長為l或2l的四個閉合導線框a、b、c、d，以相同的速度勻速進入右側勻強磁場，在每個線框剛進入磁場時，M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud。下列判斷正確的是(　　) A．Ua＜Ub＜Uc＜Ud B．Ua＜Ub＜Ud＜Uc C．Ua＝Ub＜Uc＝Ud D．Ub＜Ua＜Ud＜Uc 解析：選B　由電阻定律，各個線框的電阻分別為Ra＝ρ、Rb＝ρ、Rc＝ρ、Rd＝ρ，設線框剛進入磁場時的速度為v，各線框MN邊有效切割長度分別為l、l、2l、2l，各線框MN邊的內阻分別為ra＝ρ、rb＝ρ、rc＝ρ、rd＝ρ，則各邊產生的感應電動勢分別為Ea＝Blv，E

17、b＝Blv，Ec＝2Blv，Ed＝2Blv，MN兩點間的電壓分別為Ua＝×ρ＝Blv＝Blv，同理Ub＝Blv，Uc＝Blv，Ud＝(－1)Blv，則Ua＜Ub＜Ud＜Uc，B正確。 14．(多選)如圖所示(俯視圖)，在光滑的水平面上，寬為l的區(qū)域內存在一勻強磁場，磁場方向垂直水平面向下。水平面內有一不可形變的粗細均勻的等邊三角形閉合導線框CDE(由同種材料制成)，邊長為l。t＝0時刻，E點處于磁場邊界，CD邊與磁場邊界平行。在外力F的作用下線框沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向勻速穿過磁場區(qū)域。從E點進入磁場到CD邊恰好離開磁場的過程中，線框中感應電流I(以逆時針方向的感應電流為正)、外力F(水平向右為正方向)隨時間變化的圖像中，可能正確的有(　　) 解析：選BD　等邊三角形閉合導線框CDE進入磁場的過程中，穿過線框的磁通量增大，根據楞次定律可知，線框產生的感應電流方向為逆時針方向，拉出磁場的過程中，線框產生的感應電流為順時針方向，在磁場中運動時感應電流為零。同時當線框進入或拉出磁場時線框切割磁感線的有效長度隨時間t均勻增大，產生的感應電動勢、感應電流均勻增大，選項B正確，A錯誤；因線框在磁場中勻速運動，所以外力F等于線框受到的安培力，外力F＝BIl∝t2，選項C錯誤，D正確。