《2019届高三物理二轮复习专题四：《电磁感应与电路》训练》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019届高三物理二轮复习专题四：《电磁感应与电路》训练（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电磁感应专题训练1.如图所示,在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有半径为r的光滑半圆形导体框架,Oc为一能绕O在框架上转动的导体棒,Oa之间连一电阻R,导体框架与导体棒的电阻均不计,施加外力使Oc以角速度逆时针匀速转动,则()。A.通过电阻R的电流方向由a经R到OB.导体棒O端的电势低于c端的电势C.外力做功的功率为B22r44RD.回路中的感应电流大小为Br2R解析由右手定则可知感应电流由c到O,则通过电阻R的电流由O经R到a,A项错误;导体棒以角速度逆时针匀速转动切割磁感线时可等效为电源,O端为电源正极,c端为电源负极,故导体棒O端的电势高于c端的电势,B项错误;导体棒切割磁感线产生的感应
2、电动势E=Brr2,由此可知感应电流I=ER=Br22R,D项错误;电阻R上的热功率P=I2R=B22r44R,由能量守恒定律可知外力做功的功率也为P,C项正确。答案C2.如图所示,在同一水平面内有两根光滑平行的金属导轨MN和PQ,在两导轨之间竖直放置通电螺线管,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别放在螺线管的左右两侧,保持开关闭合,最初两金属棒均处于静止状态。当滑动变阻器的滑片向右滑动时,ab和cd两棒的运动情况是()。A.ab、cd都向左运动B.ab、cd都向右运动C.ab向左,cd向右D.ab向右,cd向左解析当变阻器滑片向右滑动时,电路的电流变小,线圈的磁场减弱;根据安培定则,
3、由电流方向可确定线圈的磁场方向垂直于导轨向下。由于线圈处于两棒中间,所以穿过两棒所围成的磁通量变小,由楞次定律可得,回路abdc产生顺时针方向的感应电流。ab棒受安培力方向向右,cd棒受安培力方向向左,即两棒相互靠近,D项正确。另解:当电路中的电流减小时,回路abdc中的磁通量减小,根据楞次定律回路abdc的面积应缩小,则D项正确。答案D3.(多选)如图所示,a、b、c为三只完全相同的灯泡,L为有电阻的电感线圈(线圈电阻小于灯泡电阻),电源内阻不计。下列判断正确的是()。A.S闭合的瞬间,a灯比b、c两灯亮,但b、c两灯亮度相同B.S闭合足够长时间后,a、c两灯亮度相同C.S闭合后,a、b、c
4、三灯均发光D.S断开后,b灯先突然闪亮再逐渐变暗熄灭解析S闭合的瞬间,L相当于断路,b、c两灯串联后与a灯并联,因此a灯比b、c两灯亮,b、c两灯亮度相同,A项正确;S闭合后,因L有电阻,三灯均发光,连接形式为b灯与L并联后与c灯串联,a灯直接连接在电源两端,C项正确,B项错误;S断开后,L相当于电源,L中的电流并未全部流过b灯,故不能确定b灯是否会闪亮,D项错误。答案AC4.(多选)如图所示,在坐标系xOy中,有边长为L的正方形金属线框abcd,对角线ac和y轴重合,点a位于坐标原点O处。在第、象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合,左边界与y轴重合,右边界与
5、y轴平行。t=0时刻,线框以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域。则在线框穿过磁场区域的过程中,a、b间的电势差Uab、安培力的功率P随时间t变化的图线正确的是()。解析在d点运动到O点的过程中,ab边切割磁感线,根据右手定则可以确定线框中电流方向为逆时针方向,ab相当于电源,电流由a到b,则Uab0,Uab等于电流乘以bc、cd、da三条边的总电阻,并均匀减小到0;然后cd边开始切割磁感线,感应电流的方向为顺时针方向,cd相当于电源,Uab0,Uab等于电流乘以ab边电阻,并均匀减小到0,ab刚进入磁场时Uab大小等于cd刚进入磁场时Uab大小的3倍,故A项错误,B项正确。在d点
6、运动到O点的过程中,电流均匀减小到0,功率P=I2R,可知功率也在减小,当cd边切割磁感线时,电流也均匀减小到0,则前后两段切割功率与时间的图象应该是一样的,故C项错误,D项正确。答案BD5.两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向如图甲所示,左线圈连着正方形线框abcd,线框所在区域存在变化的磁场,取垂直纸面向外为磁感应强度正方向,磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示,不计线框以外的感生电场,右侧线圈连接一定值电阻R,则下列说法正确的是()。A.设t1、t3时刻,ab边中的电流大小分别为i1、i3,则有i1E1,i3i1。由于E3、E1大小均不变,由法拉第电磁感应定律可知,副线圈中不会有感应电流
7、出现,故A项错误。t3t4时间内有恒定感应电流,通过ab的电荷量不为0,由于副线圈磁通量不变,定值电阻R中无电流,B项错误。t1时刻磁场方向垂直纸面向外且磁感应强度大小均匀增加,根据楞次定律,ab中边的电流方向为ba,原线圈中电流值恒定,副线圈中不产生感应电动势,e点的电势等于f点电势,故C项错误。t5时刻磁场方向向里且磁感应强度大小不断减小,根据楞次定律,ab边中的电流方向为ba;原线圈中电流变化,副线圈中产生感应电动势(感应电动势上负下正),则f点的电势高于e点的电势,故D项正确。答案D6.法拉第发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机,原理如图所示。铜质圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中
8、,圆盘圆心处固定一个带摇柄的转轴,边缘和转轴处各有一个铜电刷与其紧贴,用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路,其他电阻均不计。转动摇柄,使圆盘如图示方向匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,圆盘半径为r,电阻的功率为P。则()。A.圆盘转动的角速度为PRBr2,流过电阻R的电流方向为从c到dB.圆盘转动的角速度为PRBr2,流过电阻R的电流方向为从d到cC.圆盘转动的角速度为2PRBr2,流过电阻R的电流方向为从c到dD.圆盘转动的角速度为2PRBr2,流过电阻R 的电流方向为从d到c解析将圆盘看成由无数辐条组成,它们都切割磁感线,从而产生感应电动势,出现感应电流,根据右手定则知圆盘上感应
9、电流从边缘流向圆心,则流过电阻R的电流方向为从d到c;根据法拉第电磁感应定律知圆盘产生的感应电动势E=12Br2,电阻消耗的电功率P=E2R=12Br22R,解得=2PRBr2,D项正确。答案D7.(多选)一个细小金属圆环,在范围足够大的磁场中竖直下落,磁感线的分布情况如图所示,其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上。开始时圆环的磁通量为0 ,圆环磁通量随下落高度y的变化关系为=0(1+ky)(k为比例常数,k0)。金属圆环在下落过程中,环面始终保持水平,速度越来越大,最终稳定为某一数值,称为收尾速度。已知该金属环的收尾速度为v,金属圆环的电阻为R,忽略空气阻力,关于该情景,以下结论正确的有()
10、。A.金属圆环的速度稳定后,金属圆环产生的平均感应电动势大小E-=k0vB.金属圆环的速度稳定后,金属圆环的热功率P=(k0v)2RgC.金属圆环的质量m=(k0)2vRgD.金属圆环的速度稳定后,金属圆环的热功率P=(k0v)2R解析金属圆环的速度稳定后,t时间内,下降的高度h=vt,圆环中磁通量的变化量=末-初=0kvt,由E-=nt得金属圆环产生的平均感应电动势大小E-=t=k0v,故A项正确;金属圆环的速度稳定后,金属圆环的热功率P=I2R=E-R2R=k0v2R,故B项错误,D项正确;金属圆环的速度稳定后,由能量守恒可得,金属圆环减小的重力的势能全部转变为热能,重力的功率等于热功率,
11、 mgv=P,解得m=k02vRg,故C项正确。答案ACD8.(多选)如图所示,水平地面上固定一个顶角为60的光滑金属导轨MON,导轨处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒PQ与MON的角平分线垂直,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r。PQ在水平外力F的作用下从O点以恒定速度沿MON的角平分线向右滑动,在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。若导体棒与导轨均足够长,则()。A.流过导体棒的电流I始终为Bv03rB.F随时间t的变化关系为F=23B2v029rtC.t时刻导体棒的发热功率为23B2v039rtD.撤去F后,导体棒上产生的热量为12mv02解析设PQ棒从O点开
12、始运动,运动时间为t,有效切割的长度L=2v0ttan 30,感应电动势E=BLv0,回路的总电阻R=2v0ttan30+2v0tcos30r,回路中的电流I=ER=Bv03r,故A项正确;匀速运动时外力与安培力平衡,即F=BIL,得F=23B2v029rt,故B项正确;t时刻导体棒的电阻Rx=2v0trtan 30,则导体棒的发热功率P=I2Rx=23B2v0327rt,故C项错误;撤去F后,在安培力的作用下导体棒减速到0,动能减少了12mv02,减少的动能转化为整个电路产生的热量,导体棒上产生的热量应小于12mv02,故D项错误。答案AB9.如图所示,竖直面内有一个闭合导线框ACDE(由柔
13、软细导线制成)挂在两固定点A、D上,水平线段AD为半圆的直径,在导线框的E处有一个动滑轮,动滑轮下面挂一重物,使导线处于绷紧状态。在半圆形区域内,有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。设导线框的电阻为r,圆的半径为R,在将导线上的C点以恒定角速度(相对圆心O)从A点沿圆弧移动的过程中,若不考虑导线中电流间的相互作用,则下列说法正确的是()。A.在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中,导线框中感应电流的方向先逆时针,后顺时针B.当C沿圆弧移动到圆心O的正上方时,导线框中产生的感应电动势最大C.在C从A点沿圆弧移动到图中ADC=30位置的过程中,通过导线上C点的电荷量为BR22rD.在
14、C从A点沿圆弧移动到D点的过程中,动滑轮的位置固定不动解析设C点转过角度=t,根据几何知识知,线框上部分的三角形的面积 S=122RRsin =R2sin ,磁通量=BR2sin =BR2sin t,磁通量先增大后减小,根据楞次定律知电流的方向先逆时针,后顺时针,故A项正确;根据E=t知e=BR2cos t=BR2cos ,C沿圆弧移动到圆心O的正上方时,导线框中的感应电动势最小为零,故B项错误;根据q=nR知q=BR2sin60-0r=3BR22r,故C项错误;滑轮不动时,C点应该在椭圆上移动,故D项错误。答案A10.如图甲所示,间距为L的光滑平行金属导轨弯成“”形,底部导轨面水平,倾斜部分
15、与水平面成角,导轨与固定电阻相连,整个装置处于竖直向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。导体棒ab与cd均垂直于导轨放置,且与导轨间接触良好,两导体棒的电阻与固定电阻的阻值均为R,其余部分电阻不计,当导体棒cd沿导轨向右以速度v匀速滑动时,导体棒ab恰好在倾斜导轨上处于静止状态,导体棒ab的重力为mg,则()。甲A.导体棒cd两端的电压为BLvB.t时间内通过导体棒cd横截面的电荷量为2BLvt3RC.导体棒cd克服安培力做功的功率为B2L2v2RD.导体棒ab所受安培力为mgsin 解析根据题意画出等效电路,如图乙所示。导体棒cd产生的感应电动势E=BLv,导体棒cd两端的电压即路端电压,大小
