高考人教版物理一輪復(fù)習(xí)專題訓(xùn)練第44講：電磁感應(yīng)現(xiàn)象綜合應(yīng)用之圖像與電路

一輪復(fù)習(xí)專題訓(xùn)練第44講：電磁感應(yīng)現(xiàn)象綜合應(yīng)用之圖像與電路類型一、電磁感應(yīng)中的電路問題1．如圖所示，MN、PQ是間距為L的平行金屬導(dǎo)軌，置于磁感應(yīng)強度為B、方向垂直導(dǎo)軌所在平面向里的勻強磁場中，M、P間接有一阻值為R的電阻．一根與導(dǎo)軌接觸良好、有效阻值為eq\f(R,2)的金屬導(dǎo)線ab垂直導(dǎo)軌放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右勻速運動，則(不計導(dǎo)軌電阻)()A．通過電阻R的電流方向為P→R→MB．a(chǎn)、b兩點間的電壓為BLvC．a(chǎn)端電勢比b端電勢高D．外力F做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱2．如圖所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L，直導(dǎo)線MN垂直跨在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，整個裝置處于垂直于紙面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B．電容器的電容為C，除電阻R外，導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻均不計．現(xiàn)給導(dǎo)線MN一初速度，使導(dǎo)線MN向右運動，當(dāng)電路穩(wěn)定后，MN以速度v向右勻速運動時()A．電容器兩端的電壓為零B．通過電阻R的電流為eq\f(BLv,R)C．電容器所帶電荷量為CBLvD．為保持MN勻速運動，需對其施加的拉力大小為eq\f(B2L2v,R)3．(多選)如圖所示，邊長為L、不可形變的正方形導(dǎo)線框內(nèi)有半徑為r的圓形磁場區(qū)域，其磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系為B＝kt(常量k>0)．回路中滑動變阻器R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＝eq\f(R0,2)．閉合開關(guān)S，電壓表的示數(shù)為U，不考慮虛線MN右側(cè)導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢，則()A．R2兩端的電壓為eq\f(U,7)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(dǎo)線框中的感應(yīng)電動勢為kL24．如圖，在水平面內(nèi)有兩條電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌AB、CD，導(dǎo)軌間距為L；一根電阻為R的金屬棒ab可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，棒與導(dǎo)軌垂直，并接觸良好，導(dǎo)軌之間有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)軌右端與電路連接，電路中的兩個定值電阻阻值分別為2R和R，現(xiàn)用力拉ab以速度v0勻速向左運動．求：(1)感應(yīng)電動勢的大??；(2)棒ab中感應(yīng)電流的大小和方向；(3)ab兩端的電勢差Uab；(4)電阻R上的電功率．5．在同一水平面上的光滑平行導(dǎo)軌P、Q相距l(xiāng)＝1m，導(dǎo)軌左端接有如圖所示的電路．其中水平放置的平行板電容器兩極板M、N相距d＝10mm，定值電阻R1＝R2＝12Ω，R3＝2Ω，金屬棒ab的電阻r＝2Ω，其他電阻不計．磁感應(yīng)強度B＝0.5T的勻強磁場豎直穿過導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運動時，懸浮于電容器兩極板之間的質(zhì)量m＝1×10－14kg、電荷量q＝－1×10－14C的微粒恰好靜止不動．取g＝10m/s2，在整個運動過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，且速度保持恒定．試求：(1)勻強磁場的方向；(2)ab兩端的路端電壓；(3)金屬棒ab運動的速度．6．如圖所示，勻強磁場垂直于銅環(huán)所在的平面，導(dǎo)體棒a的一端固定在銅環(huán)的圓心O處，另一端緊貼圓環(huán)，可繞O勻速轉(zhuǎn)動．通過電刷把銅環(huán)、環(huán)心與兩塊豎直平行金屬板P、Q連接成如圖所示的電路，R1、R2是定值電阻．帶正電的小球通過絕緣細線掛在兩板間的M點，被拉起到水平位置；合上開關(guān)S，無初速度釋放小球，小球沿圓弧經(jīng)過M點正下方的N點到另一側(cè)．已知磁感應(yīng)強度為B，a的角速度為ω，長度為l，電阻為r，R1＝R2＝2r，銅環(huán)的電阻不計，P、Q兩板的間距為d，小球的質(zhì)量為m、帶電荷量為q，重力加速度為g．求：(1)a勻速轉(zhuǎn)動的方向；(2)P、Q間電場強度E的大??；(3)小球通過N點時對細線拉力F的大小．7．如圖所示，絕緣水平面內(nèi)固定有一間距d＝1m、電阻不計的足夠長光滑矩形導(dǎo)軌AKDC，導(dǎo)軌兩端接有阻值分別為R1＝3Ω和R2＝6Ω的定值電阻．矩形區(qū)域AKFE、NMCD范圍內(nèi)均有方向豎直向下、磁感應(yīng)強度大小B＝1T勻強磁場Ⅰ和Ⅱ．一質(zhì)量m＝0.2kg，電阻r＝1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上的AK與EF之間某處，在方向水平向右、大小F0＝2N的恒力作用下由靜止開始運動，到達EF時導(dǎo)體棒ab的速度大小v1＝3m/s；導(dǎo)體棒ab進入磁場Ⅱ后，導(dǎo)體棒ab中通過的電流始終保持不變．導(dǎo)體棒ab在運動過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，空氣阻力不計．(1)求導(dǎo)體棒ab剛要到達EF時的加速度大小a；(2)求兩磁場邊界EF和MN之間的距離l；(3)若在導(dǎo)體棒ab剛要到達MN時將恒力F0撤去，求導(dǎo)體棒ab能繼續(xù)滑行的距離s以及滑行該距離s的過程中整個回路產(chǎn)生的焦耳熱Q．8．如圖所示，在光滑水平面上有一長為L＝0.5m的單匝正方形閉合導(dǎo)體線框abcd，處于磁感應(yīng)強度為B＝0.4T的有界勻強磁場中，其ab邊與磁場的邊界重合．線框由同種粗細均勻、電阻為R＝2Ω的導(dǎo)線制成．現(xiàn)用垂直于線框ab邊的水平拉力，將線框以速度v＝5m/s向右沿水平方向勻速拉出磁場，此過程中保持線框平面與磁感線垂直，且ab邊與磁場邊界平行．線框被拉出磁場的過程中，求：(1)通過線框的電流大小及方向；(2)線框中c、d兩點間的電壓大??；(3)水平拉力的功率．類型二、電磁感應(yīng)中的圖像問題情景一：由給定的電磁感應(yīng)過程選出正確的圖象9．如圖所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形勻強磁場區(qū)域，細金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速運動到M′N′的過程中，其感應(yīng)電動勢E隨時間t變化的圖象，可能正確的是()10．如圖甲，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合．若取磁鐵中心O為坐標原點，建立豎直向下為正方向的x軸，則圖乙中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標x變化的關(guān)系圖象是()11．(多選)如圖所示，空間某區(qū)域內(nèi)存在沿水平方向的勻強磁場，一正方形閉合金屬線框自磁場上方某處釋放后穿過磁場，整個過程線框平面始終豎直，線框邊長小于磁場區(qū)域上下寬度．以線框剛進入磁場時為計時起點，下列描述線框所受安培力F隨時間t變化關(guān)系的圖中，可能正確的是()12．(多選)如圖甲所示，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強度大小均為B，方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強磁場，磁場寬度均為L．邊長為L的正方形線框abcd的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上．使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域，若以逆時針方向為電流的正方向，能反映線框中感應(yīng)電流變化規(guī)律的是圖乙中的()13．如圖甲所示，在水平面上固定有平行長直金屬導(dǎo)軌ab、cd，bd端接有電阻R．導(dǎo)體棒ef垂直軌道放置在光滑導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌電阻不計．導(dǎo)軌右端區(qū)域存在垂直導(dǎo)軌面的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示．在t＝0時刻，導(dǎo)體棒以速度v0從導(dǎo)軌的左端開始向右運動，經(jīng)過時間2t0開始進入磁場區(qū)域，取磁場方向垂直紙面向里為磁感應(yīng)強度B的正方向，回路中順時針方向為電流正方向，則回路中的電流隨時間t的變化規(guī)律圖象可能是()14．如圖所示，邊長為2L的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，一個直角邊長為L的等腰直角三角形導(dǎo)線框所在平面與磁場方向垂直，導(dǎo)線框斜邊的中線和虛線框的一條對角線恰好共線．從t＝0開始，使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿對角線方向進入磁場，直到整個導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域用I表示導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流(逆時針方向為正)，則下列表示I-t關(guān)系的圖象中，正確的是()情景二：圖象的分析與計算15．(多選)如圖甲所示，導(dǎo)體框架abcd放置于水平面內(nèi)，ab平行于cd，導(dǎo)體棒MN與兩導(dǎo)軌垂直并與導(dǎo)軌接觸良好，整個裝置放置于垂直于框架平面的磁場中，磁感應(yīng)強度B隨時間變化規(guī)律如圖乙所示，MN始終保持靜止．規(guī)定豎直向上為磁場正方向，沿導(dǎo)體棒由M到N為感應(yīng)電流的正方向，水平向右為導(dǎo)體棒所受安培力F的正方向，水平向左為導(dǎo)體棒所受摩擦力Ff的正方向，下列圖象正確的是()16．如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在斜向下且與水平方向夾角為60°的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定圖甲中B的方向為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置與導(dǎo)軌接觸良好，除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．規(guī)定a→b的方向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在0～t1時間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流I和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時間t變化的圖象是()17．如圖甲所示，正三角形導(dǎo)線框abc固定在磁場中，磁場方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強度B隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示．t＝0時刻磁場方向垂直紙面向里，在0～4s時間內(nèi)，線框ab邊所受安培力F隨時間t變化的關(guān)系圖象(規(guī)定水平向左為力的正方向)可能是圖中的()18．(多選)如圖甲所示，在MN、OP間存在一勻強磁場，t＝0時，一正方形光滑金屬線框在水平向右的外力F作用下緊貼MN從靜止開始做勻加速運動，外力F隨時間t變化的圖線如圖乙所示．已知線框質(zhì)量m＝1kg、電阻R＝2Ω，則()A．磁場寬度為4mB．勻強磁場的磁感應(yīng)強度為eq\r(2)TC．線框穿過磁場過程中，通過線框的電荷量為2CD．線框穿過磁場過程中，線框產(chǎn)生的熱量為1J19．如圖(a)所示，平行長直導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，兩導(dǎo)軌間距L＝0.5m，導(dǎo)軌左端M、P間接有一阻值R＝0.2Ω的定值電阻，導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m＝0.1kg，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放在距離左端為d＝1.0m處，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒始終接觸良好，電阻均忽略不計．整個裝置處在范圍足夠大的勻強磁場中，t＝0時刻，磁場方向豎直向下，此后，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化如圖(b)所示，不計感應(yīng)電流磁場的影響．取重力加速度g＝10m/s2．(1)求t＝0時棒所受到的安培力F0；(2)分析前3s時間內(nèi)導(dǎo)體棒的運動情況并求前3s內(nèi)棒所受的摩擦力f隨時間t變化的關(guān)系式；(3)若t＝3s時，突然使ab棒獲得向右的速度v0＝8m/s，同時垂直棒施加一方向水平、大小可變化的外力F，使ab棒的加速度大小恒為a＝4m/s2、方向向左．求從t＝3s到t＝4s的時間內(nèi)通過電阻的電荷量q．20．如圖甲所示，平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為l＝1m，上端接有電阻R1＝3Ω，下端接有電阻R2＝6Ω，虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場．現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1kg、電阻不計的金屬桿ab，從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落0.2m過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示(g取10m/s2)．求：(1)磁感應(yīng)強度B；(2)桿下落0.2m過程中通過電阻R2的電荷量q．情景三：圖象的描繪21．如圖(a)所示，面積為0.01m2、電阻為0.1Ω的正方形導(dǎo)線框放在勻強磁場中，磁場方向與線框平面垂直．磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化圖線如圖(b)．t＝0時刻，磁感應(yīng)強度的方