歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!微型專題3電磁感應(yīng)中的電路問題和圖像問題一、選擇題考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的圖像問題1．一矩形線框位于一隨時(shí)間t變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直線框所在的平面(紙面)向里，如圖1甲所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示．以i表示線框中的感應(yīng)電流，以圖甲中線框上箭頭所示方向?yàn)殡娏鞯恼较?即順時(shí)針方向?yàn)檎较?，則以下的i－t圖中正確的是()圖1答案C2．如圖2甲所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵心上．在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測(cè)得線圈cd間電壓如圖乙所示．已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是()圖2答案C3．如圖3甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力F的作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．規(guī)定a→b的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较?，則在0～2t0時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流與時(shí)間或外力與時(shí)間關(guān)系的圖線是()圖3答案D解析在0～t0時(shí)間內(nèi)磁通量為向上減少，t0～2t0時(shí)間內(nèi)磁通量為向下增加，兩者等效，且根據(jù)B－t圖線可知，兩段時(shí)間內(nèi)磁通量的變化率相等，根據(jù)楞次定律可判斷0～2t0時(shí)間內(nèi)均產(chǎn)生由b到a的大小不變的感應(yīng)電流，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；在0～t0可判斷所受安培力的方向水平向右，則所受水平外力方向向左，大小F＝BIL隨B的減小呈線性減小；在t0～2t0時(shí)間內(nèi)，可判斷所受安培力的方向水平向左，則所受水平外力方向向右，大小F＝BIL隨B的增加呈線性增大，選項(xiàng)D正確．4．如圖4所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一個(gè)電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界上)，周期為T，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的圖像為(規(guī)定電流順時(shí)針方向?yàn)檎?()圖4答案A解析(1)正確利用法拉第電磁感應(yīng)定律，在本題中由于扇形導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定的．(2)注意只有線框在進(jìn)入磁場(chǎng)和離開磁場(chǎng)時(shí)，才有感應(yīng)電流產(chǎn)生，當(dāng)完全進(jìn)入時(shí)，由于磁通量不變，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生．故A正確．5.如圖5所示，在空間中存在兩個(gè)相鄰的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其寬度均為L(zhǎng).現(xiàn)將寬度也為L(zhǎng)的矩形閉合線圈，從圖示位置垂直于磁場(chǎng)方向勻速拉過磁場(chǎng)區(qū)域，則在該過程中，能正確反映線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流或其所受的外力隨時(shí)間變化的圖像是()圖5答案D解析當(dāng)矩形閉合線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律判斷，當(dāng)線圈處在兩個(gè)磁場(chǎng)中時(shí)，兩個(gè)邊切割磁感線，此過程中感應(yīng)電流的大小是最大的，所以選項(xiàng)A、B是錯(cuò)誤的．由楞次定律可知，當(dāng)矩形閉合線圈進(jìn)入磁場(chǎng)和離開磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)力總是阻礙線圈的運(yùn)動(dòng)，方向始終向左，所以外力F始終水平向右．外力F和安培力的大小相等，線圈處在兩個(gè)磁場(chǎng)中時(shí)安培力最大．故選項(xiàng)D是正確的，選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的．6．如圖6所示，寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面向里．在紙面所在平面內(nèi)有一對(duì)角線長(zhǎng)也為d的正方形閉合導(dǎo)線框ABCD，沿AC方向垂直磁場(chǎng)邊界勻速穿過該磁場(chǎng)區(qū)域．規(guī)定逆時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，t＝0時(shí)C點(diǎn)恰好進(jìn)入磁場(chǎng)，則從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)開始到A點(diǎn)離開磁場(chǎng)為止，下圖中能正確描述閉合導(dǎo)線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間的變化圖像的是()圖6答案A解析導(dǎo)線框在進(jìn)磁場(chǎng)的過程中，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向?yàn)镃BADC方向，即為正值，在出磁場(chǎng)的過程中，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的方向?yàn)锳BCDA，即為負(fù)值．在導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)直到進(jìn)入一半的過程中，切割的有效長(zhǎng)度均勻增大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均勻增大，則感應(yīng)電流均勻增大，在導(dǎo)線框繼續(xù)運(yùn)動(dòng)至全部進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，切割的有效長(zhǎng)度均勻減小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均勻減小，則感應(yīng)電流均勻減??；在導(dǎo)線框出磁場(chǎng)直到離開一半的過程中，切割的有效長(zhǎng)度均勻增大，感應(yīng)電流均勻增大，在導(dǎo)線框全部出磁場(chǎng)的過程中，切割的有效長(zhǎng)度均勻減小，感應(yīng)電流均勻減?。蔄正確，B、C、D錯(cuò)誤．考點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的電路問題7．如圖7所示，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ef長(zhǎng)為l，ef的電阻為r，外電阻為R，其余電阻不計(jì)．當(dāng)ef在外力作用下向右以速度v勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則ef兩端的電壓為()圖7A．Blv B.eq\f(BlvR,R＋r)C.eq\f(Blvr,R＋r) D.eq\f(Blvr,R)答案B8.如圖8所示，兩個(gè)相同導(dǎo)線制成的開口圓環(huán)，大環(huán)半徑為小環(huán)半徑的2倍，現(xiàn)用電阻不計(jì)的導(dǎo)線將兩環(huán)連接在一起，若將大環(huán)放入一均勻變化的磁場(chǎng)中，小環(huán)處在磁場(chǎng)外，a、b兩點(diǎn)間電壓為U1，若將小環(huán)放入這個(gè)磁場(chǎng)中，大環(huán)在磁場(chǎng)外，a、b兩點(diǎn)間電壓為U2，則()圖8A.eq\f(U1,U2)＝1 B.eq\f(U1,U2)＝2C.eq\f(U1,U2)＝4 D.eq\f(U1,U2)＝eq\f(1,4)答案B解析根據(jù)題意設(shè)小環(huán)的電阻為R，則大環(huán)的電阻為2R，小環(huán)的面積為S，則大環(huán)的面積為4S，且eq\f(ΔB,Δt)＝k，當(dāng)大環(huán)放入一均勻變化的磁場(chǎng)中時(shí)，大環(huán)相當(dāng)于電源，小環(huán)相當(dāng)于外電路，所以E1＝4kS，U1＝eq\f(E1,R＋2R)R＝eq\f(4,3)kS；當(dāng)小環(huán)放入磁場(chǎng)中時(shí)，同理可得U2＝eq\f(E2,R＋2R)2R＝eq\f(2,3)kS，故eq\f(U1,U2)＝2.選項(xiàng)B正確．9.如圖9所示，豎直平面內(nèi)有一粗細(xì)均勻的金屬圓環(huán)，半徑為a、總電阻為R(指剪開拉直時(shí)兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過環(huán)平面，與環(huán)的最高點(diǎn)A用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a、電阻為eq\f(R,2)的導(dǎo)體棒AB，AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，B點(diǎn)的線速度為v，則這時(shí)AB兩端的電壓大小為()圖9A.eq\f(Bav,3)B.eq\f(Bav,6)C.eq\f(2Bav,3)D．Bav答案A解析擺到豎直位置時(shí)，AB切割磁感線的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E′＝B·2a·(eq\f(1,2)v)＝Bav.由閉合電路歐姆定律有UAB＝eq\f(E′,\f(R,2)＋\f(R,4))·eq\f(R,4)＝eq\f(1,3)Bav，故選A.10．(多選)如圖10甲所示，螺線管匝數(shù)n＝1000匝，橫截面積S＝10cm2，螺線管導(dǎo)線電阻r＝1Ω，電阻R＝4Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示(以向右為正方向)，下列說法正確的是()圖10A．電阻R兩端電壓為4.8VB．感應(yīng)電流的大小保持不變C．電阻R兩端的電壓為6VD．C點(diǎn)的電勢(shì)為4.8V答案AB解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝1000×10×10－4×6V＝6V，而感應(yīng)電流大小為I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(6,4＋1)A＝1.2A，故B正確．根據(jù)閉合電路歐姆定律，電阻R兩端的電壓U＝IR＝1.2×4V＝4.8V，故A正確，C錯(cuò)誤．當(dāng)螺線管左端是正極時(shí)，C點(diǎn)的電勢(shì)為4.8V，當(dāng)右端是正極時(shí)，則C點(diǎn)的電勢(shì)為－4.8V，故D錯(cuò)誤．二、非選擇題11.如圖11所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，磁場(chǎng)寬度l＝4m，一正方形金屬框邊長(zhǎng)為l′＝1m，各邊的電阻r＝0.2Ω，金屬框以v＝10m/s的速度勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)域，其平面始終保持與磁感線方向垂直，cd邊始終與磁場(chǎng)邊界平行．求：圖11(1)畫出金屬框穿過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，各階段的等效電路圖；(2)畫出金屬框穿過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的i－t圖線；(設(shè)電流逆時(shí)針方向?yàn)檎髮懗鲎鲌D依據(jù))(3)畫出ab兩端電壓大小的U－t圖線．(要求寫出作圖依據(jù))答案見解析解析(1)如圖a所示，金屬框的運(yùn)動(dòng)過程分為三個(gè)階段：第Ⅰ階段cd相當(dāng)于電源；第Ⅱ階段cd和ab相當(dāng)于開路時(shí)兩并聯(lián)的電源；第Ⅲ階段ab相當(dāng)于電源，各階段的等效電路圖分別如圖b、c、d所示．(2)、(3)第Ⅰ階段，有I1＝eq\f(E,r＋3r)＝eq\f(Bl′v,4r)＝2.5A.感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針方向，持續(xù)時(shí)間為t1＝eq\f(l′,v)＝0.1s.ab兩端的電壓為U1＝I1·r＝2.5×0.2V＝0.5V在第Ⅱ階段，有I2＝0，ab兩端的電壓U2＝E＝Bl′v＝2Vt2＝eq\f(l－l′,v)＝eq\f(4－1,10)s＝0.3s在第Ⅲ階段，有I3＝eq\f(E,4r)＝2.5A感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向ab兩端的電壓U3＝I3·3r＝1.5V，t3＝0.1s因逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，故i－t圖像和ab兩端電壓大小的U－t圖像分別如圖甲、乙所示．12．把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖12所示，一長(zhǎng)度為2a、電阻等于R、粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好接觸，當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過環(huán)心O圖12(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN；(2)圓環(huán)消耗的熱功率和在圓環(huán)及金屬棒上消耗的總熱功率．答案(1)eq\f(4Bav,3R)N→Meq\f(2,3)Bav(2)eq\f(8Bav2,9R)eq\f(8Bav2,3R)解析(1)金屬棒MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv＝2Bav.外電路的總電阻為R外＝eq