所属成套资源:2025高考物理一轮总复习提能训练全套
2025高考物理一轮总复习第12章电磁感应专题强化17电磁感应中的电路和图像问题提能训练
展开
这是一份2025高考物理一轮总复习第12章电磁感应专题强化17电磁感应中的电路和图像问题提能训练,共7页。
题组一 电磁感应中的电路问题
1.(2024·湖南长沙月考)如图所示,由均匀导线制成的半径为R的圆环,以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场,当圆环运动到图示位置(∠aOb=90°)时,a、b两点的电势差为( D )
A.eq \r(2)BRv B.eq \f(\r(2),2)BRv
C.eq \f(\r(2),4)BRv D.eq \f(3\r(2),4)BRv
[解析] 当圆环运动到题图所示位置时,圆环切割磁感线的有效长度为eq \r(2)R,产生的感应电动势E=eq \r(2)BRv,a、b两点的电势差Uab=eq \f(3,4)E=eq \f(3\r(2),4)BRv,故选D。
2.(2022·全国甲卷)三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆线框的直径相等,圆线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3。则( C )
A.I1I2
C.I1=I2>I3 D.I1=I2=I3
[解析] 设线框的面积为S,周长为L,导线的截面积为S′,由法拉第电磁感应定律可知,线框中感应电动势E=eq \f(ΔΦ,Δt)=eq \f(ΔB,Δt)S,而线框的总电阻R=ρeq \f(L,S′),所以线框中感应电流I=eq \f(E,R)=eq \f(SS′ΔB,ρLΔt),由于三个线框处于同一线性变化的磁场中,且绕制三个线框的导线相同,设正方形线框的边长为l,则三个线框的面积分别为S1=l2,S2=eq \f(π,4)l2,S3=eq \f(3\r(3),8)l2,三个线框的周长分别为L1=4l,L2=πl,L3=3l,则I1∶I2∶I3=eq \f(S1,L1)∶eq \f(S2,L2)∶eq \f(S3,L3)=2∶2∶eq \r(3),故C正确。
3.如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中点,O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M端位于PQS上,OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM的电荷量相等,则eq \f(B′,B)等于( B )
A.eq \f(5,4) B.eq \f(3,2)
C.eq \f(7,4) D.2
[解析] 在过程Ⅰ中,根据法拉第电磁感应定律,有E1=eq \f(ΔΦ1,Δt1)=eq \f(B\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)πr2-\f(1,4)πr2)),Δt1),根据闭合电路的欧姆定律,有I1=eq \f(E1,R),且q1=I1Δt1;在过程Ⅱ中,有E2=eq \f(ΔΦ2,Δt2)=eq \f(B′-B\f(1,2)πr2,Δt2),I2=eq \f(E2,R),q2=I2Δt2,又q1=q2,即eq \f(B\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)πr2-\f(1,4)πr2)),R)=eq \f(B′-B\f(1,2)πr2,R),所以eq \f(B′,B)=eq \f(3,2)。故B正确。
题组二 电磁感应中的图像问题
4.如图甲所示,在线圈l1中通入电流i1后,在l2上产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示,l1、l2中电流的正方向如图甲中的箭头所示。则通入线圈l1中的电流i1随时间t变化的图像是如图中的( D )
A B C D
[解析] 因为感应电流大小不变,根据法拉第电磁感应定律得:I=eq \f(E,R)=eq \f(n\f(ΔΦ,Δt),R)=eq \f(n\f(ΔB,Δt)S,R),而线圈l1中产生的磁场变化是因为电流发生了变化,所以I=eq \f(n\f(ΔB,Δt)S,R)∝eq \f(n\f(Δi,Δt)S,R),所以线圈l1中的电流均匀改变,A、C错误;根据题图乙可知,0~eq \f(T,4)时间内l2中的感应电流产生的磁场方向向左,所以线圈l1感应电流产生的磁场方向向左并且减小,或方向向右并且增大,B错误,D正确。
5.在水平光滑绝缘桌面上有一边长为L的正方形线框abcd,被限制在沿ab方向的水平直轨道自由滑动。bc边右侧有一等腰直角三角形匀强磁场区域efg,直角边ge和ef的长也等于L,磁场方向竖直向下,其俯视图如图所示,线框在水平拉力作用下向右以速度v匀速穿过磁场区,若图示位置为t=0时刻,设逆时针方向为电流的正方向。则感应电流i-t图像正确的是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(时间单位为\f(L,v)))( D )
[解析] bc边的位置坐标x在0~L的过程,根据楞次定律判断可知线框中感应电流方向沿a→b→c→d→a,为正值。线框bc边有效切割长度为l=L-vt,感应电动势为E=Blv=B(L-vt)·v,随着t均匀增加,E均匀减小,感应电流i=eq \f(E,R),即知感应电流均匀减小。同理,x在L~2L过程,根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→d→c→b→a,为负值,感应电流仍均匀减小,故A、B、C错误,D正确。
6.(多选)在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,线圈所围的面积为0.1 m2,线圈电阻为1 Ω。规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向,如图甲所示。磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。以下说法正确的是( AC )
A.在0~2 s时间内,I的最大值为0.01 A
B.在3~5 s时间内,I的大小越来越小
C.前2 s内,通过线圈某横截面的总电荷量为0.01 C
D.第3 s内,线圈的发热功率最大
[解析] 0~2 s时间内,t=0时刻磁感应强度变化率最大,感应电流最大,I=eq \f(E,R)=eq \f(ΔB·S,RΔt)=0.01 A,A项正确;3~5 s时间内,磁感应强度的变化率不变,感应电流大小不变,B项错误;前2 s内通过线圈某横截面的电荷量q=eq \f(ΔΦ,R)=eq \f(ΔB·S,R)=0.01 C,C项正确;第3 s内,B没有变化,线圈中没有感应电流产生,则线圈的发热功率最小,D项错误。
能力综合练
7.(多选)在水平放置的两条平行光滑直金属导轨上放有一与其垂直的金属棒ab,匀强磁场与导轨平面垂直,磁场方向如图所示,导轨接有R1=5 Ω和R2=6 Ω的两定值电阻及电阻箱R,其余电阻不计。电路中的电压表量程为0~10 V,电流表的量程为0~3 A。现将R调至30 Ω,用F=40 N的水平向右的力使ab垂直导轨向右平移。当棒ab达到稳定状态时,两电表中有一表正好达到满偏,而另一表未达到满偏。下列说法正确的是( BC )
A.当棒ab达到稳定状态时,电流表满偏
B.当棒ab达到稳定状态时,电压表满偏
C.当棒ab达到稳定状态时,棒ab的速度大小是1 m/s
D.当棒ab达到稳定状态时,棒ab的速度大小是2 m/s
[解析] 假设电压表满偏,则通过电流表的电流I=eq \f(U,\f(R2R,R2+R))=2 Ad,粒子从磁场右边界PQ离开,由几何关系知偏转距离x=r-eq \r(r2-d2)
代入数据并整理得x=eq \f(mr2,qB)eq \r(\f(nqkπ,m))-eq \r(\f(nmkπr\\al(2,2),qB2)-d2);
②若r≤d,粒子从磁场左边界MN离开,由几何关系知偏转距离x=2r
代入数据并整理得x=eq \f(2mr2,qB)eq \r(\f(nqkπ,m))。
相关试卷
这是一份备战2025届新高考物理一轮总复习练习第12章电磁感应第3讲专题提升电磁感应中的电路和图像问题,共6页。试卷主要包含了2 A等内容,欢迎下载使用。
这是一份备考2024届高考物理一轮复习讲义第十二章电磁感应专题二十电磁感应中的电路和图像问题题型3电磁感应中的图像问题,共5页。试卷主要包含了排除法,函数法等内容,欢迎下载使用。
这是一份备考2024届高考物理一轮复习强化训练第十二章电磁感应专题二十电磁感应中的电路和图像问题,共7页。试卷主要包含了6m等内容,欢迎下载使用。