《2019届高三物理二轮复习专题四：《电磁感应与电路》训练（带答案及详解）》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（带答案及详解）（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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O B.导体棒O端的电势低于c端的电势 C.外力做功的功率为 B 22r4 4R D.回路中的感应电流大小为 Br 2 R 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
2、,B 项错误;导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=Br,由此可知感应电流I= =,D 项错误;电阻R上的热功率 r 2 E R Br 2 2R P=I2R=,由能量守恒定律可知外力做功的功率也为P,C 项正确。 B 22r4 4R 答案 C 2 2.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.
3、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,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 D 3.(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( )。 3
4、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AC 4.(多选)如图所示,在坐标系xOy中,有边长为L的正方形金
5、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( )。 4 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UabE1,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出现,故 A
6、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 D 6.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
7、直向下的匀强 磁场中,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,流过电阻R的电流方向为从c到d PR Br 2 B.圆盘转动的角速度为,流过电阻R的电流方向为从d到c PR Br 2 C.圆盘转动的角速度为,流过电阻R的电流方向为从c到d 2 PR Br 2 6 D.圆盘转动的角速度为,流过电阻R 的电流方向为从d到c 2 PR Br 2 解析 将圆盘看成由无数辐条组成,它们都
8、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= Br2,电阻消耗的电功率P= =,解得=,D 项正确。 1 2 E 2 R ( 1 2Br 2)2 R 2 PR Br 2 答案 D 7.(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
9、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( )。 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=k0v - E B.金属圆环的速度稳定后,金属圆环的热功率P= (k0v) 2 Rg C.金属圆环的质量m= (k0) 2v Rg D.金属圆环的速度稳定后,金属圆环的热功率P= (k0v) 2 R 7 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 =n得金属圆环产生的平均感应电动势大小=k0v,故 A 项正确;金属圆环的速度稳定后,金属圆环的热功
10、率 - E t - E t P=I2R=R=,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 ( - E R) 2(k0v) 2 R 部转变为热能,重力的功率等于热功率, mgv=P,解得m=,故 C 项正确。 (k0) 2v Rg 答案 ACD 8.(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
11、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 Bv0 3r B.F随时间t的变化关系为F=t 2 3B 2v 0 2 9r C.t时刻导体棒的发热功率为t 2 3B 2v 0 3 9r D.撤去F后,导体棒上产生的热量为m 1 2 v0 2 8 解析 设PQ棒从O点开始运动,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=r,回路中的电流I= =,故 A 项正确;匀速运动时外力与安培力平衡,即F=BIL,得 (2v0ttan30 + 2 v0t cos30) E R Bv0 3r F=t,故 B 项正确;t时刻导体棒
12、的电阻Rx=2v0trtan 30,则导体棒的发热功率P=I2Rx=t,故 C 项错误; 2 3B 2v 0 2 9r 2 3B 2v 0 3 27r 撤去F后,在安培力的作用下导体棒减速到 0,动能减少了m,减少的动能转化为整个电路产生的热量,导体棒上产 1 2 v0 2 生的热量应小于m,故 D 项错误。 1 2 v0 2 答案 AB 9.如图所示,竖直面内有一个闭合导线框ACDE(由柔软细导线制成)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
13、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 BR 2 2r D.在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 9 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= 2RRsin =R2sin ,磁通 1 2 量=B
14、R2sin =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=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 t 错误;根据q=知q=,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。 n R BR 2sin60 - 0 r 3BR 2 2r 答案 A 10.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
15、,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BLv B.t时间内通过导体棒cd横截面的电荷量为 2BLvt 3R C.导体棒cd克服安培力做功的功率为 B 2L2v2 R D.导体棒ab所受安培力为mgsin 10 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,大小为E= BLv,A 项错误;通过cd棒的电流I=,在时间t内通过导体棒cd横截面的
16、电荷量 1 3 1 3 E 0.5R + R 2BLv 3R q=It=,B 项正确;对ab棒进行受力分析,如图丙所示,由于ab棒静止,所以ab棒所受安培力Fab=mgtan ,D 项 2BLvt 3R 错误;由功能关系知导体棒cd克服安培力做功的功率等于整个电路的电功率,即P=,C 项错误。 E 2 0.5R + R 2B 2L2v2 3R 乙 丙 答案 B 11.如图甲所示,半径为r的金属细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系 为B=kt(k0,且为已知的常量)。 (1)已知金属环的电阻为R。根据法拉第电磁感应定律,求金属环产生的感应电动势E感和感应电流I。 (2)麦克斯韦电磁场理论认为:变化的磁场会在空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,称为感生电场或涡旋电场。 如图甲所示的磁场会在空间产生如图乙所示的圆形涡旋电场,涡旋电场的电
