2019届人教版电磁感应中的电路与图像问题单元测试

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人教版(2019)必修第三册《第13章_电磁感应与电磁波初步》2024年单元测试卷(2)+答案解析

人教版（2019）必修第三册《第13章电磁感应与电磁波初步》2024年单元测试卷（2）一、单选题：本大题共7小题，共24分。

1.关于对热辐射的认识，下列说法正确的是()A.温度高的物体向外辐射电磁波，温度低的物体只吸收电磁波B.爱因斯坦为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与温度有关D.常温下我们看到物体是因为物体在不断辐射电磁波2.磁场中某区域的磁感线如图所示，则()A.B.C.a处没有磁感线，所以磁感应强度为零D.a、b两处磁感应强度的方向相同3.如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近。

下列说法正确的是()A.螺线管会产生感应电流B.螺线管不会产生感应电流C.只有磁铁速度足够大，螺线管才会产生感应电流D.只有磁铁磁性足够强，螺线管才会产生感应电流4.目前市面上流行一种手摇手机充电器。

当人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示。

下列说法正确的是()A.当线圈转到图示位置时，电流方向将发生改变B.当线圈转到图示位置时，穿过线圈磁通量的变化率最大C.若从图示位置开始计时，线圈中的电流瞬时值表达式为D.图示位置在中性面，穿过线圈磁通量为最大5.如图所示，一无限长直导线通有恒定电流，有一圆形线圈与其共面，则线圈在靠近直导线的过程中，通过线圈的磁通量将()A.增大B.减小C.不变D.由于条件不足，无法确定变化情况6.已知真空中的电磁波波速是在真空中波长是5m的无线电波，它的频率是()A. B. C. D.7.如图所示，五根垂直纸面放置的平行长直导线通过纸面内的a、b、c、d、e五个点，五个点恰好为正五边形的五个顶点，o点为正五边形的中心。

仅给其中一根直导线通大小为的电流时，o点的磁感应强度大小为。

若每根直导线通电时电流大小均为，则()A.仅给a处直导线通电时，o、b、e点的磁感应强度大小相同B.仅给a、b处直导线通同向电流时，o点的磁感应强度大小为C.仅给a、b、c处直导线通同方向电流时，o点的磁感应强度方向一定平行de连线D.给任意四根直导线通电时，o点的磁感应强度大小均为二、多选题：本大题共4小题，共16分。

2019届高考物理总复习第十章电磁感应题型探究课一电磁感应中的电路和图象问题测试题

题型探究课(一) 电磁感应中的电路和图象问题电磁感应中的电路问题[学生用书P205]【题型解读】1．电磁感应电路中的五个等效问题2．解决电磁感应电路问题的基本步骤(1)“源”的分析：用法拉第电磁感应定律算出E 的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向：感应电流方向是电源内部电流的方向，从而确定电源正、负极，明确内阻r .(2)“路”的分析：根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路图． (3)“式”的建立：根据E ＝Blv 或E ＝n ΔΦΔt 结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解．【典题例析】(2015·高考福建卷)如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R 的金属条制成的矩形线框abcd ，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中．一接入电路电阻为R 的导体棒PQ ，在水平拉力作用下沿ab 、dc 以速度v 匀速滑动，滑动过程PQ 始终与ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中( )A ．PQ 中电流先增大后减小B ．PQ 两端电压先减小后增大C ．PQ 上拉力的功率先减小后增大D ．线框消耗的电功率先减小后增大[审题指导] 在匀强磁场中，谁运动谁是电源，则PQ 中的电流为干路电流，PQ 两端电压为路端电压，线框消耗的功率为电源的输出功率，再依据电路的规律求解问题．[解析] 设PQ 左侧金属线框的电阻为r ，则右侧电阻为3R －r ；PQ 相当于电源，其电阻为R ，则电路的外电阻为R 外＝r （3R －r ）r ＋（3R －r ）＝－⎝⎛⎭⎪⎫r －3R 22＋⎝ ⎛⎭⎪⎫3R 223R，当r ＝3R 2时，R 外max ＝34R ，此时PQ 处于矩形线框的中心位置，即PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中外电阻先增大后减小．PQ 中的电流为干路电流I ＝ER 外＋R 内，可知干路电流先减小后增大，选项A 错误；PQ两端的电压为路端电压U ＝E －U 内，因E ＝Blv 不变，U 内＝IR 先减小后增大，所以路端电压先增大后减小，选项B 错误；拉力的功率大小等于安培力的功率大小，P ＝F 安v ＝BIlv ，可知因干路电流先减小后增大，PQ 上拉力的功率也先减小后增大，选项C 正确；线框消耗的电功率即为外电阻消耗的功率，因外电阻最大值为34R ，小于内阻R ；根据电源的输出功率与外电阻大小的变化关系，外电阻越接近内阻时，输出功率越大，可知线框消耗的电功率先增大后减小，选项D 错误．[答案] C电磁感应中电路问题的误区分析(1)不能正确分析感应电动势及感应电流的方向．因产生感应电动势的那部分电路为电源部分，故该部分电路中的电流应为电源内部的电流，而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势．(2)应用欧姆定律分析求解电路时，没有注意等效电源的内阻对电路的影响． (3)对连接在电路中电表的读数不能正确进行分析，特别是并联在等效电源两端的电压表，其示数应该是路端电压，而不是等效电源的电动势．【跟进题组】1．(2016·高考浙江卷)如图所示，a 、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长l a ＝3l b ，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则( )A ．两线圈内产生顺时针方向的感应电流B ．a 、b 线圈中感应电动势之比为9∶1C ．a 、b 线圈中感应电流之比为3∶4D ．a 、b 线圈中电功率之比为3∶1解析：选B.由于磁感应强度随时间均匀增大，则根据楞次定律知两线圈内产生的感应电流方向皆沿逆时针方向，则A 项错误；根据法拉第电磁感应定律E ＝N ΔΦΔt ＝NS ΔBΔt ，而磁感应强度均匀变化，即ΔB Δt 恒定，则a 、b 线圈中的感应电动势之比为E a E b ＝S a S b ＝l 2al 2b ＝9，故B 项正确；根据电阻定律R ＝ρL S ′，且L ＝4Nl ，则R a R b ＝l a l b ＝3，由闭合电路欧姆定律I ＝ER，得a 、b 线圈中的感应电流之比为I a I b ＝E a E b ·R bR a ＝3，故C 项错误；由功率公式P ＝I 2R 知，a 、b 线圈中的电功率之比为P a P b ＝I 2aI 2b ·R a R b＝27，故D 项错误．2．如图所示，OACO 为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O 、C 处分别接有短电阻丝(图中用粗线表示)，R 1＝4 Ω、R 2＝8 Ω(导轨其他部分电阻不计)．导轨OACO 的形状满足y ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3x (单位：m)．磁感应强度B ＝0.2 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面．一足够长的金属棒在水平外力F 作用下，以恒定的速率v ＝5.0 m/s 水平向右在导轨上从O 点滑动到C 点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC 导轨垂直，不计棒的电阻．求：(1)外力F 的最大值；(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝R 1上消耗的最大功率； (3)在滑动过程中通过金属棒的电流I 与时间t 的关系．解析：(1)由题图容易看出，当y ＝0时x 有两个值，即sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3x ＝0时，x 1＝0，x 2＝3.这即是O 点和C 点的横坐标，因而与A 点对应的x 值为1.5.将x ＝1.5代入函数y ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3x ，便得A 点的纵坐标，即y ＝2sin π2＝2(单位：m)．这就是金属棒切割磁感线产生电动势的最大有效长度．当金属棒在O 、C 间运动时，R 1、R 2是并联在电路中的，其等效电路如图所示．其并联电阻R 并＝R 1R 2R 1＋R 2＝83Ω.当金属棒运动到x 位置时，其对应的长度为y ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3x ，此时金属棒产生的感应电动势为E ＝Byv ＝2Bv sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3x (单位：V)，其电流I ＝ER 并(单位：A)．而金属棒所受的安培力应与F 相等，即F ＝BIy ＝B 2y 2vR 并.在金属棒运动的过程中，由于B 、v 、R 并不变，故F 随y 的变大而变大．当y 最大时F 最大，即F max ＝B 2y 2max v R 并＝0.3 N.(2)R 1两端电压最大时，其功率最大．即U ＝E max 时，R 1上消耗的功率最大，而金属棒上产生的最大电动势E max ＝By max v ＝2.0 V. 这时P max ＝E 2maxR 1＝1.0 W.(3)当t ＝0时，棒在x ＝0处．设运动到t 时刻，则有x ＝vt ，将其代入y 得y ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫5π3t ，再结合E ＝Byv 和I ＝E R 并，得I ＝E R 并＝2Bv （R 1＋R 2）R 1R 2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫5π3t ＝0.75sin ⎝⎛⎭⎪⎫5π3t A.答案：(1)0.3 N (2)1.0 W (3)I ＝0.75sin ⎝⎛⎭⎪⎫5π3t A电磁感应中的图象问题[学生用书P206]【题型解读】借助图象考查电磁感应的规律，一直是高考的热点，此类题目一般分为两类： (1)由给定的电磁感应过程选出正确的图象；(2)由给定的图象分析电磁感应过程，定性或定量求解相应的物理量或推断出其他图象．常见的图象有B－t图、E－t图、i－t图、v－t图及F－t图等．1．解题关键弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键．2．解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是B－t图还是Φ－t图，或者E－t图、I－t图等；(2)分析电磁感应的具体过程；(3)用右手定则或楞次定律确定方向及对应关系；(4)结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系式；(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等；(6)画图象或判断图象．3．求解电磁感应图象类选择题的两种常用方法(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项．(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象进行分析和判断．【典题例析】(多选)(2016·高考四川卷)如图所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F＝F0＋kv(F0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为F A，电阻R两端的电压为U R，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图象可能正确的有( )[审题指导] 先分别得出i、F A、U R、P与v的关系．然后对棒MN受力分析，由牛顿第二定律列方程分情况讨论棒MN的运动情况，最后依据各量与v的关系讨论得到各量与t的关系．[解析] 设某时刻金属棒的速度为v ，根据牛顿第二定律F －F A ＝ma ，即F 0＋kv －B 2l 2vR ＋r ＝ma ，即F 0＋⎝ ⎛⎭⎪⎫k －B 2l 2R ＋r v ＝ma ，如果k >B 2l 2R ＋r ，则加速度与速度成线性关系，且随着速度增大，加速度越来越大，即金属棒运动的v －t 图象的切线斜率也越来越大，由于F A ＝B 2l 2vR ＋r，F A －t图象的切线斜率也越来越大，感应电流⎝⎛⎭⎪⎫i ＝Blv R ＋r 、电阻两端的电压⎝ ⎛⎭⎪⎫U R ＝BlRv R ＋r 及感应电流的功率⎝ ⎛⎭⎪⎫P ＝B 2l 2v 2R ＋r 也会随时间变化得越来越快，B 项正确；如果k ＝B 2l 2R ＋r ，则金属棒做匀加速直线运动，电动势随时间均匀增大，感应电流、电阻两端的电压、安培力均随时间均匀增大，感应电流的功率与时间的二次方成正比，没有选项符合；如果k <B 2l 2R ＋r，则金属棒做加速度越来越小的加速运动，感应电流、电阻两端的电压、安培力均增加得越来越慢，最后恒定，感应电流的功率最后也恒定，C 项正确．[答案] BC电磁感应图象问题的分析方法【跟进题组】1．(2018·河南三市联考)如图所示，在平面直角坐标系xOy 的第一、三象限内有垂直该坐标平面向里的匀强磁场，二者磁感应强度相同，圆心角为90°的扇形导线框OPQ 以角速度ω绕O 点在图示坐标平面内沿顺时针方向匀速转动．规定与图中导线框的位置相对应的时刻为t ＝0，导线框中感应电流逆时针为正．则关于该导线框转一周的时间内感应电流i 随时间t 的变化图象，下列正确的是( )解析：选A.在线框切割磁感线产生感应电动势时，由E ＝12BL 2ω知，感应电动势一定，感应电流大小不变，故B 、D 错误；在T 2～34T 内，由楞次定律判断可知线框中感应电动势方向沿逆时针方向，为正，故A 正确，C 错误．2．(2018·河北唐山检测)如图甲所示，矩形导线框abcd 固定在变化的磁场中，产生了如图乙所示的电流(电流方向abcda 为正方向)．若规定垂直纸面向里的方向为磁场正方向，能够产生如图乙所示电流的磁场为( )解析：选D.由题图乙可知，0～t 1内，线圈中的电流的大小与方向都不变，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中的磁通量的变化率相同，故0～t 1内磁感应强度与时间的关系是一条斜线，A 、B 错误；又由于0～t 1时间内电流的方向为正，即沿abcda 方向，由楞次定律可知，电路中感应电流的磁场方向向里，故0～t 1内原磁场方向向里减小或向外增大，因此D 正确，C 错误．[学生用书P207]1．如图所示是两个互连的金属圆环，小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之一，磁场垂直穿过大金属环所在区域．当磁感应强度随时间均匀变化时，在大环内产生的感应电动势为E ，则a 、b 两点间的电势差为( )A.12EB.13EC.23E D ．E 解析：选B.a 、b 间的电势差等于路端电压，而小环电阻占电路总电阻的13，故U ab ＝13E ，B 正确．2．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n ＝100，线圈的面积S ＝200 cm 2，线圈的电阻r ＝1 Ω，线圈外接一个阻值R ＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是( )A ．线圈中的感应电流方向为顺时针方向B ．电阻R 两端的电压随时间均匀增大C ．线圈电阻r 消耗的功率为4×10－4W D ．前4 s 内通过R 的电荷量为4×10－4 C解析：选C.由楞次定律，线圈中的感应电流方向为逆时针方向，选项A 错误；由法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势恒定为E ＝nS ΔBΔt＝0.1 V ，电阻R 两端的电压不随时间变化，选项B 错误；回路中电流I ＝ER ＋r＝0.02 A ，线圈电阻r 消耗的功率为P ＝I 2r ＝4×10－4W ，选项C 正确；前4 s 内通过R 的电荷量为q ＝It ＝0.08 C ，选项D 错误． 3.如图所示，PN 与QM 两平行金属导轨相距1 m ，电阻不计，两端分别接有电阻R 1和R 2，且R 1＝6 Ω，ab 杆的电阻为2 Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T ．现ab 以恒定速度v ＝3 m/s 匀速向右移动，这时ab 杆上消耗的电功率与R 1、R 2消耗的电功率之和相等．则( )A ．R 2＝6 ΩB ．R 1上消耗的电功率为0.75 WC ．a 、b 间电压为3 VD ．拉ab 杆水平向右的拉力为0.75 N解析：选D.杆ab 消耗的功率与R 1、R 2消耗的功率之和相等，则R 1·R 2R 1＋R 2＝R ab .解得R 2＝3 Ω，故A 错误；E ＝Blv ＝3 V ，则I ab ＝ER 总＝0.75 A ，U ab ＝E －I ab ·R ab ＝1.5 V ，P R 1＝错误!＝0.375 W ，故B 、C 错误；F 拉＝F 安＝BI ab ·l ＝0.75 N ，故D 正确．4．(高考全国卷Ⅰ)如图甲，线圈ab 、cd 绕在同一软铁芯上，在ab 线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd 间电压如图乙所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab 中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是( )解析：选C.由题图乙可知在cd 间不同时间段内产生的电压是恒定的，所以在该时间段内线圈ab 中的磁场是均匀变化的，则线圈ab 中的电流是均匀变化的，故选项A 、B 、D 错误，选项C 正确．5．(2015·高考安徽卷)如图所示，abcd 为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l ，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，导轨电阻不计，已知金属杆MN 倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r ，保持金属杆以速度v 沿平行于cd 的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)．则( )A ．电路中感应电动势的大小为 Blvsin θB ．电路中感应电流的大小为Bv sin θrC ．金属杆所受安培力的大小为 B 2lv sin θrD ．金属杆的热功率为B 2lv 2r sin θ解析：选B.金属杆的运动方向与金属杆不垂直，电路中感应电动势的大小为E ＝Blv (l 为切割磁感线的有效长度)，选项A 错误；电路中感应电流的大小为I ＝E R ＝Blv lsin θr＝Bv sin θr ，选项B 正确；金属杆所受安培力的大小为F ＝BIl ′＝B ·Bv sin θr ·l sin θ＝B 2lvr ，选项C 错误；金属杆的热功率为P ＝I 2R ＝B 2v 2sin 2θr 2·lr sin θ＝B 2lv 2sin θr，选项D 错误．6.(多选)(2018·江西新余模拟)如图所示，在坐标系xOy 中，有边长为L 的正方形金属线框abcd ，其一条对角线ac 和y 轴重合、顶点a 位于坐标原点O 处．在y 轴的右侧，在Ⅰ、Ⅳ象限内有一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．取沿a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则在线框穿过磁场区域的过程中，感应电流i 、ab 间的电势差U ab 随时间t 变化的图线是下图中的( )解析：选AD.在d 点运动到O 点过程中，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，即正方向，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到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，即负方向，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到0，故A 正确、B 错误；d 点运动到O 点过程中，ab 边切割磁感线，ab 相当于电源，电流由a 到b ，b 点的电势高于a 点，ab 间的电势差U ab 为负值，大小等于电流乘以bc 、cd 、da 三条边的电阻，并逐渐减小；ab 边出磁场后，cd 边开始切割磁感线，cd 边相当于电源，电流由b 到a ，ab 间的电势差U ab 为负值，大小等于电流乘以ab 边的电阻，并逐渐减小，故C 错误、D 正确．7．(多选)如图所示，一金属棒AC 在匀强磁场中绕平行于磁感应强度方向的轴(过O 点)匀速转动，OA ＝2OC ＝2L ，磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里，金属棒转动的角速度为 ω、电阻为r ，内、外两金属圆环分别与C 、A 良好接触并各引出一接线柱与外电阻R 相接(没画出)，两金属环圆心皆为O 且电阻均不计，则( )A ．金属棒中有从A 到C 的感应电流B ．外电阻R 中的电流为I ＝3B ωL 22（R ＋r ）C ．当r ＝R 时，外电阻消耗功率最小D ．金属棒AC 间电压为3B ωL 2R 2（R ＋r ）解析：选BD.由右手定则可知金属棒相当于电源且A 是电源的正极，即金属棒中有从C到A 的感应电流，A 错误；金属棒转动产生的感应电动势为E ＝12B ω(2L )2－12B ωL 2＝3B ωL 22，即回路中电流为I ＝3B ωL 22（R ＋r ），B 正确；由电源输出功率特点知，当内、外电阻相等时，外电路消耗功率最大，C 错误；U AC ＝IR ＝3B ωL 2R 2（R ＋r ），D 正确． 8．上海世博会某国家馆内，有一“发电”地板，利用游人走过此处，踩踏地板发电．其原因是地板下有一发电装置，如图甲所示，装置的主要结构是一个截面半径为r 、匝数为n 的线圈，紧固在与地板相连的塑料圆筒P 上．磁场的磁感线沿半径方向均匀分布，图乙为横截面俯视图．轻质地板四角各连接有一个劲度系数为k 的复位弹簧(图中只画出其中的两个)．当地板上下往返运动时，便能发电．若线圈所在位置磁感应强度大小为B ，线圈的总电阻为R 0，现用它向一个电阻为R 的小灯泡供电．为了便于研究，将某人走过时地板发生的位移—时间变化的规律简化为图丙所示．(取地板初始位置x ＝0，竖直向下为位移的正方向，且弹簧始终处在弹性限度内．)(1)取图乙中逆时针方向为电流正方向，请在图丁所示坐标系中画出线圈中感应电流i 随时间t 变化的图线，并标明相应纵坐标．要求写出相关的计算和判断过程；(2)t ＝t 02时地板受到的压力； (3)求人踩踏一次地板所做的功．解析：(1)0～t 0时间，地板向下做匀速运动，其速度v ＝x 0t 0，线圈切割磁感线产生的感应电动势 e ＝nB ·2πrv ＝2nB πrx 0t 0，感应电流i ＝eR ＋R 0＝2nB πrx 0（R ＋R 0）t 0； t 0～2t 0时间，地板向上做匀速运动，其速度v ＝x 0t 0，线圈切割磁感线产生的感应电动势 e ＝－nB ·2πrv ＝－2nB πrx 0t 0，感应电流i ＝eR ＋R 0＝－2nB πrx 0（R ＋R 0）t 0；图线如图所示．(2)t ＝t 02时，地板向下运动的位移为x 02，弹簧弹力为kx 02，安培力F 安＝nBi ·2πr ＝2nBiπr，由平衡条件可知，地板受到的压力F＝2kx0＋4n2B2π2r2x0（R＋R0）t0.(3)由功能关系可得人踩踏一次地板所做的功W＝2i2(R＋R0)t0＝8n2B2π2r2x20（R＋R0）t0.答案：(1)见解析(2)2kx0＋4n2B2π2r2x0（R＋R0）t0(3)8n2B2π2r2x20（R＋R0）t0。

第二章电磁感应单元测试题(解析版)-高二物理人教版(2019)选择性必修第二册

第二章电磁感应单元测试题（解析版）第I卷（选择题）一、选择题（共48分）1．如图所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内。

当长直导线中的电流增大时，下列叙述线框中感应电流的方向与所受安培力方向正确的是（）A．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左B．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右C．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右D．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左2．高频加热是一种利用电磁感应来加热材料的方式，其基本原理如图所示，给线圈两端ab通电，然后将材料棒放进线圈中，就能在材料内部产生涡流，达到加热的效果下列说法正确的是（）A．材料棒一般是金属等导体B．材料棒是绝缘体也能有很好的加热效果C．线圈两端接恒定电流D．材料棒的发热主要是因为线圈通电发热热传导引起3．如图所示，边长为a的导线框ABCD处于磁感应强度为B0的匀强磁场中，BC边与磁场右边界重合．现发生以下两个过程：一是仅让线框以垂直于边界的速度v匀速向右运动；二是仅使磁感应强度随时间均匀变化。

若导线框在上述两个过程中产生的感应电流大小相等，则磁感应强度随时间的变化率为（）A ．02B v a B ．0B v aC ．02B v aD ．04B v a4．如图所示，在足够大的磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，有一根长度为L 的导体棒AC 。

第一次以垂直棒的速度v 在纸面内匀速拉动导体棒；第二次以A 点为轴在纸面内顺时针转动导体棒，若这两种情况下导体棒产生的感应电动势相同，则第二次转动的角速度为（）A ．2v LB ．v LC ．2v LD ．4v L5．如图所示，两个相同的灯泡L 1、L 2，分别与定值电阻R 和自感线圈L 串联，自感线圈的自感系数很大，闭合电键S ，电路稳定后两灯泡均正常发光。

下列说法正确的是（）A ．闭合电键S 后，灯泡L 2逐渐变亮B ．断开电键S 后，电流方向由B 向A 逐渐减小C ．断开电键S 后，灯泡L 1 L 2都逐渐变暗D ．断开电键S 后，灯泡L 1逐渐变暗，L 2立即熄灭6．如图所示的电路中有L 1和L 2两个完全相同的灯泡，线圈L 的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（）A ．闭合S 时，L 2先亮，L 1后亮，最后一样亮B ．断开S 时，L 2立刻熄灭，L 1过一会儿熄灭C ．L 1中的电流始终从a 到bD ．L 2中的电流始终从c 到d7．如图所示，两光滑的平行导轨固定在绝缘水平面上，整个空间存在竖直向上的匀强磁场，两导体棒ab cd 、垂直地放在导轨上与导轨始终保持良好的接触，现该导体棒ab cd 、水平方向的速度分别为12v v 、，取水平向右的方向为正方向。

2019届人教版电磁感应单元测试(4)

2019届人教版电磁感应单元测试1．(2018届江都学测模拟)关于电磁感应现象的有关说法中，正确的是()A．只要穿过闭合电路中的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流发生B．穿过闭合电路中的磁通量减少，则电路中感应电流就减小C．穿过闭合电路中的磁通量越大，闭合电路中的感应电动势越大D．穿过闭合电路中的磁通量变化越快，闭合电路中感应电动势越大2．(2018届南通学测模拟)在电磁感应现象中，下列说法中正确的是()A．只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定会有感应电流B．闭合线框放在变化的磁场中，一定能产生感应电流C．闭合线框放在匀强磁场中做切割磁感线运动，一定能产生感应电流D．只要闭合电路中有感应电流，穿过该电路的磁通量一定发生变化3．如图1所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流．一矩形导线框abcd与通电导线共面放置，且ad边与通电导线平行．下述情况下不能产生感应电流的是()图1A．线框向左平动B．线框以ab边为轴转动C．线框以直导线为轴转动D．线框不动，增大导线中的电流4．如图2所示，条形磁铁位于线圈的轴线上，下列过程中，能使线圈中产生最大感应电动势的是()图2A．条形磁铁沿轴线缓慢插入线圈B．条形磁铁沿轴线迅速插入线圈C．条形磁铁在线圈中保持相对静止D．条形磁铁沿轴线从线圈中缓慢拔出5．穿过一个电阻为2 Ω的单匝闭合线圈的磁通量每秒均匀减小0.4 Wb，则线圈中() A．感应电动势为0.4 VB．感应电动势每秒减小0.4 VC．感应电流恒为0.4 AD．感应电流每秒减小0.2 A6．(2017届南菁中学模拟)如图3所示，电流计与螺线管组成闭合电路．以下不能使电流计指针偏转的是()图3A．将磁铁插入螺线管的过程中B．磁铁放在螺线管中不动时C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中D．将磁铁从螺线管中向下拉出的过程中7．(2018·南通学测模拟)如图4所示，两磁极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，磁感应强度为B，线圈ABCD绕垂直于磁场方向的水平轴OO′转动，线圈面积为S.当线圈从水平位置转过90°的过程中(线圈始终完全处在匀强磁场中)，穿过线圈的磁通量()图4A．保持不变B．增加BSC．减少BS D．增加2BS8．(2018届宿迁模拟)如图5所示，条形磁铁正下方有一固定的单匝线圈．当磁铁竖直向下靠近线圈时，穿过线圈的磁通量将________(填“变大”或“变小”)．在上述过程中，穿过线圈的磁通量变化了0.2 Wb，经历的时间为0.5 s，则线圈中的感应电动势为________ V.图59．(2018·连云港学测模拟)课堂上，小王老师做了如图6所示的实验，给直导线(铝棒)通电，观察到直导线运动起来．这个实验现象说明__________________(选填“磁场可以产生电流”“电流可以产生磁场”或“磁场对电流有力的作用”)，利用这种现象制成的是________(选填“电动机”或“发电机”)．图610.(2018·如皋学测模拟)某空间有匀强磁场，一闭合线圈，面积为0.1 m2，匝数为50，垂直于磁场放置，在0.4 s内匀强磁场的磁感应强度从0.04 T均匀增加到0.08 T，则线圈中磁通量的变化量为________ Wb，线圈中产生的感应电动势为________ V.11．(2018·淮安学测模拟)如图7所示，线圈L与电流表串联，线圈为100匝，在时间0.4 s 内把磁铁插入线圈，这段时间里穿过线圈的磁通量由0增至1.2×10－2 Wb.此过程电流表的指针______________(选填“会”或“不会”)偏转，线圈中产生的感应电动势为________ V.图712．(2018·扬州学测模拟)螺线管的匝数为n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2，螺线管平面与磁场方向垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图8所示．t＝2 s时，穿过螺线管的磁通量为________ Wb，感应电动势为________ V.图813．(2018·无锡学测模拟)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图9所示，则O、A、B、D四个时刻中，________时刻感应电动势最小．O～D过程中的平均感应电动势为________ V.图9答案精析1．D 2.D 3.C 4.B 5.A 6.B7.B 8．变大0.49．磁场对电流有力的作用电动机10．0.0040.511．会 312．1.2×10－2 613．D0.4。

高中物理2019届人教版++++++电磁感应++++++单元测试Word版含答案 (1)

2019届人教版电磁感应单元测试一、单项选择题1．(2018·江苏六校联考)美国《大众科学》月刊网站报道，美国明尼苏达大学的研究人员发现．一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能．具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示．A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径．现对A进行加热，则()A．B中将产生逆时针方向的电流B．B中将产生顺时针方向的电流C．B线圈有收缩的趋势D．B线圈有扩张的趋势解析：选D．合金材料加热后，合金材料成为磁体，通过线圈B的磁通量增大，由于线圈B内有两个方向的磁场，由楞次定律可知线圈只有扩张，才能阻碍磁通量的变化，C 错误，D正确；由于不知道极性，无法判断感应电流的方向，A、B错误．2．(2018·南京一中测试)如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈．工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则() A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化解析：选D．当左侧通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流时，通过右侧线圈的磁通量增大，根据楞次定律可以知道，右侧线圈产生的感应电流方向为逆时针，由于磁场是均匀增大，则产生的感应电流为恒定的，故选项A、B错误；当有金属片通过时，接收线圈中磁通量仍然增大，故产生的感应电流方向仍然为逆时针，但是由于金属片中也要产生感应电流，所以接收线圈中的感应电流大小发生变化，故选项C错误，选项D正确．3．如图所示，两个同心圆形线圈a、b在同一平面内，其半径大小关系为r a>r b，条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直，则穿过两线圈的磁通量Φa、Φb间的大小关系为() A．Φa>ΦbB．Φa＝ΦbC．Φa<ΦbD．条件不足，无法判断解析：选C．条形磁铁内部的磁感线全部穿过a、b两个线圈，而外部磁感线穿过线圈a的比穿过线圈b的要多，线圈a中磁感线条数的代数和要小，故选项C正确．4．如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直，如要在线圈中形成方向为abcda的感应电流，可行的做法是()A．AB中电流I逐渐增大B．AB中电流I先增大后减小C．导线AB正对OO′靠近线圈D．线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)解析：选D．由于通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直．AB 中电流如何变化，或AB正对OO′靠近线圈或远离线圈，线圈中磁通量均为零，不能在线圈中产生感应电流，选项A、B、C错误；线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)，由楞次定律可知，在线圈中形成方向为abcda的感应电流，选项D正确．5．如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ．设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为F T1和F T2，重力加速度大小为g，则()A．F T1＞mg，F T2＞mgB．F T1＜mg，F T2＜mgC．F T1＞mg，F T2＜mgD．F T1＜mg，F T2＞mg解析：选A．金属环从位置Ⅰ靠近磁铁上端，因产生感应电流，故“阻碍”相对运动，知金属环与条形磁铁相互排斥，故绳的拉力F T1>mg．同理，当金属环离开磁铁下端时，金属环与磁铁相互吸引，因而绳的拉力F T2>mg，故A正确．6．(2018·扬州市高三调研测试)下图中四幅图片涉及物理学史上的四个重大发现，下列说法中正确的是()A．亚里士多德根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因B．牛顿通过扭秤实验，测定出了万有引力常量C．安培通过实验研究，发现了电流的磁效应D．法拉第通过实验研究，发现了电磁感应现象解析：选D．伽利略根据理想斜面实验提出力不是维持物体运动的原因，A项错误；卡文迪许通过扭秤实验测定出了万有引力常量，B项错误；奥斯特通过实验研究发现了电流的磁效应，C项错误；法拉第首先发现了电磁感应现象，D项正确．7．如图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将()A．静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向解析：选C．滑片P向右滑动过程中，电流增大，线圈处的磁场变强，磁通量增大，根据“阻碍”含义，线圈将阻碍磁通量增大而顺时针转动，故C正确．8．(2018·徐州模拟)如图甲所示，水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根导体棒ab、cd，两棒中间用绝缘丝线系住．开始时匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间t 的变化如图乙所示，I和F T分别表示流过导体棒中的电流和丝线的拉力(不计电流之间的相互作用力)，则在t0时刻()A．I＝0，F T＝0B．I＝0，F T≠0C．I≠0，F T＝0 D．I≠0，F T≠0解析：选C．t0时刻，磁场变化，磁通量变化，故I≠0；由于B＝0，故ab、cd所受安培力均为零，丝线的拉力为零，C项正确．9．如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块()A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大解析：选C．小磁块在铜管中下落，产生电磁感应现象，根据楞次定律的推论——阻碍相对运动可知，小磁块下落过程中受到向上的电磁阻力，而在塑料管中下落，没有电磁感应现象，小磁块做自由落体运动，故C正确．二、多项选择题10．(2018·淮安模拟)电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁由静止开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，下列说法正确的是()A．流过R的电流方向是a到bB．电容器的下极板带正电C．磁铁下落过程中，加速度保持不变D．穿过线圈的磁通量不断增大解析：选BD．在N极接近线圈上端的过程中，线圈中向下的磁通量在变大，所以选项D正确；根据楞次定律可以得出，感应电流方向为逆时针(俯视图)，流过R的电流方向是b 到a，选项A错误；线圈的下部相当于电源的正极，电容器的下极板带正电，所以选项B 正确；磁铁下落过程中，重力不变，线圈对磁铁的作用力变化，所以合力变化，加速度变化，所以选项C错误．11．如图所示，固定的光滑金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时()A．P、Q将相互靠拢B．P、Q将相互远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g解析：选AD．法一：设磁铁下端为N极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向如图所示，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向．可见，P、Q将相互靠拢．由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，因而加速度小于g．当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结果，所以，本题应选A、D．法二：根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因．本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近．所以，P、Q将相互靠拢且磁铁的加速度小于g，应选A、D．12．如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q 端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是()A．感应电流的方向始终是由P→QB．感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→PC．PQ受磁场力的方向垂直杆向左D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右解析：选BD．在PQ杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形POQ内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断B项正确；再由PQ中电流方向及左手定则可判断D项正确．13．两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是() A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→CB．导体棒CD内有电流通过，方向是C→DC．磁场对导体棒CD的作用力向左D．磁场对导体棒AB的作用力向左解析：选BD．本题中AB导体棒切割磁感线，根据右手定则判定AB棒中的电流方向为B→A，则CD棒中的电流方向为C→D，所以A错误，B正确；根据左手定则，判定CD 棒受到的安培力的方向为水平向右，所以C项错误；AB棒中感应电流方向为B→A，根据左手定则判定AB棒所受安培力的方向为水平向左，即安培力的方向阻碍AB棒的相对运动，所以D项正确．14．(2018·南京模拟)如图所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流．释放导线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中()A．导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBAB．导线框的磁通量为零时，感应电流却不为零C．导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上D．导线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动解析：选AB．根据右手螺旋定则可知导线上方的磁场方向垂直于纸面向外，下方的磁场方向垂直于纸面向里，而且越靠近导线磁场越强，所以闭合导线框ABC在下降过程中，导线框内垂直于纸面向外的磁通量先增大，当增大到BC边与导线重合时，达到最大，再向下运动，导线框内垂直于纸面向外的磁通量逐渐减小至零，然后随导线框的下降，导线框内垂直于纸面向里的磁通量增大，当增大到A点与导线重合时，达到最大，继续下降时由于导线框逐渐远离导线，使导线框内垂直于纸面向里的磁通量再逐渐减小，所以根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍内部磁通量的变化，所以感应电流的磁场先向里，再向外，最后向里，所以导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBA，A正确；当导线框内的磁通量为零时，内部的磁通量仍然在变化，有感应电动势产生，所以感应电流不为零，B正确；根据对楞次定律的理解，感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动，由于导线框一直向下运动，所以导线框所受安培力的合力方向一直向上，不为零，C、D错误．15．(2018·徐州质检)如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是()A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点解析：选BD．当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向为a→b．根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点．又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流．当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断φb>φa，电流沿逆时针方向．又由E＝Bl v可知ab导体两端的E不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且场强不断增强，所以右边电路线圈中向上的磁通量不断增加．由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针，而在右线圈组成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上．把这个线圈看做电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，因此d点电势高于c点，综上可得，选项B、D正确．精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。

2019_2020学年高中物理第四章电磁感应中的电路和图象问题练习(含解析)新人教版

第四章习题课(一) 电磁感应中的电路和图象问题「基础达标练」1．(2019·福州期末)一个面积S ＝4×10－2 m 2、匝数n ＝100匝的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图所示，则下列判断正确的是( )A ．在开始的2 s 内穿过线圈的磁通量变化率等于－0.08 Wb/sB ．在开始的2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C ．在开始的2 s 内线圈中产生的感应电动势等于－0.08 VD ．在第3 s 末线圈中的感应电动势等于零解析：选A 分析图象可知，开始2 s 内，线圈的磁通量的变化量不为零，B 选项错误；磁感应强度的斜率ΔB Δt ＝－2 T/s ，磁通量变化率ΔΦΔt ＝ΔB Δt·S ＝－8×10－2 Wb/s ，A 选项正确；根据法拉第电磁感应定律可知，E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt·S ＝8 V ，感应电动势大小为8 V ，C 选项错误；第3 s 末线圈中的磁通量为零，磁通量的变化率不为零，感应电动势不等于零，D 选项错误．2．磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈．当以速度v 0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E t 关系如图所示．如果只将刷卡速度改为v 02，线圈中的E t 关系可能是图中的( )解析：选D 磁卡磁条的磁化区通过检测线圈时，检测线圈中产生电动势，当刷卡速度由v 0变成v 02时，电动势的大小由E 0＝Blv 0变为E ′＝Blv 02；刷卡器的长度一定，当刷卡速度由v 0变成v 02时，刷卡时间由t 0变为2t 0，故D 选项正确．3．(多选)如图，AB 、CD 是两根固定的足够长的平行金属导轨，放置在水平面上，电阻不计，间距为L ，MN 是一根电阻为R 、长度为L 的金属杆，导轨间加垂直于纸面向里的匀强磁场，AC 间有一电阻r ＝R 2.现用力拉MN 以恒定的速度向右匀速运动，当开关S 断开时，MN 两点间电势差为U 1；当开关S 闭合时，MN 两点间电势差为U 2，则正确的是( )A ．U 1＝0，U 2≠0B ．U 1≠0，U 2≠0C ．U 1∶U 2＝3∶2D ．U 1∶U 2＝3∶1解析：选BD 当开关S 断开时，MN 两点间电势差为U 1＝BLv ；当开关S 闭合时，MN 两点间电势差为U 2＝BLv 32R ·R 2＝13BLv ＝U 13，B 、D 正确． 4.如图所示，矩形闭合线圈abcd 竖直放置，OO ′是它的对称轴，通电直导线AB 与OO ′平行，设沿adcba 方向为感应电流的正方向，初始线圈位置处于AB 与OO ′决定的平面，则在线圈转动半圈的时间内线圈中感应电流随时间变化关系正确的是( )解析：选B 直导线中通有向上的电流，根据安培定则，通过线圈的磁场方向垂直于纸面向里，在线圈转动半圈的时间内线圈中磁通量先减小到0，然后反向增大，根据楞次定律，感应电流的方向始终是逆时针的方向．刚开始时，ab 边与cd 边运动的方向与磁场的方向之间的夹角小，所以感应电动势小．当转过90°时，ab 边与cd 边运动的方向与磁感线的方向垂直，感应电动势最大，故B 正确.5.如图所示，一个半径为L 的半圆形硬导体AB 以速度v ，在水平U 形框架上匀速滑动，匀强磁场的磁感应强度为B ，回路电阻为R 0，半圆形硬导体AB 的电阻为r ，其余电阻不计，则半圆形导体AB 切割磁感线产生感应电动势的大小及AB 之间的电势差分别为( )A ．BLv ；BLvR 0R 0＋rB ．2BLv ；BLvC ．2BLv ；2BLvR 0R 0＋rD ．BLv ；2BLv解析：选C 半圆形导体AB 切割磁感线的有效长度为2L ，对应的电动势为E ＝2BLv ，AB 间的电势差U AB ＝E R 0＋r R 0＝2BLvR 0R 0＋r ，C 正确． 6．电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为( )解析：选B 由感应电流公式I ＝E R ＝n ΔΦR Δt知，感应电流的大小与磁通量的变化率成正比，在Φt 图线上各点切线的斜率的绝对值正比于感应电流的大小，斜率的正负号表示电流的方向．根据图乙，在0～t 0时间内，感应电流I 的大小先减小到零，然后逐渐增大，电流的方向改变一次，B 正确．7．如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B 随时间的变化规律如图乙所示(规定向下为正方向)，导体棒ab 垂直导轨放置，除电阻R 的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab 在水平外力F 的作用下始终处于静止状态．规定a →b 的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～2t 0时间内，能正确反映流过导体棒ab 的电流与时间或外力与时间关系的图线是( )解析：选D 在0～t 0时间内磁通量为向上减少，t 0～2t 0时间内磁通量为向下增加，两者等效，且根据B t 图线可知，两段时间内磁通量的变化率相等，根据楞次定律可判断0～2t 0时间内均产生由b 到a 的大小和方向不变的感应电流，选项A 、B 均错误；在0～t 0可判断所受安培力的方向水平向右，则所受水平外力的方向向左，大小F ＝BIL ，随B 的减小呈线性减小；在t 0～2t 0时间内，可判断所受安培力的方向水平向左，则所受水平外力的方向向右，大小F ＝BIL ，随B 的增加呈线性增加，故选项D 正确．8.如图所示，磁感应强度为B 的匀强磁场仅存在于边长为2L的正方形abcd 中，在这个正方形的同一平面内，有一电阻为R 、边长为L 的正方形导体线圈ABCD ，以速度v 匀速通过磁场．从BC边进入磁场开始计时，试回答下列问题，并用图象表示出来．(1)穿过线圈的磁通量Φ随时间t 如何变化？(2)线圈中电流I 随时间t 如何变化？(3)线圈所受安培力F 随时间t 如何变化？解析：(1)由于本题中线圈的速度不变，可根据题意把整个过程从时间上分成三段，即0～L v (BC 边进磁场到AD 边进磁场)、L v ～2L v(整个线圈都在磁场中)、2L v ～3L v(BC 边出磁场到AD 边出磁场)三个时间段．根据磁通量的公式Φ＝B ·S 可知，穿过线圈的磁通量在第一段时间内从零均匀增大到最大值，然后在第二段时间内保持最大值不变，在第三段时间内均匀减小直到零(如图所示)．(2)由法拉第电磁感应定律可以知道只有通过闭合回路的磁通量发生变化时才有感应电动势BLv 和感应电流BLv R 产生，所以只有在第一段时间内和第三段时间内才有感应电动势和感应电流，且由楞次定律可知，两次的感应电流大小相等但方向相反(以逆时针方向为正方向)，如图所示．(3)通过安培力计算公式F ＝BIL 及左手定则，在第一段时间内和第三段时间内有安培力，大小都等于B 2L 2v R且同向(以水平向左为正方向)，如图所示．答案：见解析「能力提升练」1.如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a ，总电阻为R (指剪开拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A 连接的长度为2a 、电阻为R 2的导体棒AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v ，则这时导体棒AB 两端的电压大小为( )A.Bav 3 B.Bav 6 C.2Bav 3 D.Bav解析：选A 摆到竖直位置时，导体棒AB 切割磁感线的瞬时感应电动势E ＝B ·2a ·⎝ ⎛⎭⎪⎫12v ＝Bav .由闭合电路欧姆定律得，U AB ＝ER 2＋R 4·R 4＝13Bav ，故A 正确． 2．如图所示的甲、乙、丙中，除导体棒ab 可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器C 原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直于水平面(纸面)向下的匀强磁场中，导轨足够长．现给导体棒ab 一个向右的初速度v 0，在甲、乙、丙三种情形下导体棒ab 的最终运动状态是( )A ．三种情形下导体棒ab 最终都做匀速运动B ．图甲、丙中，ab 棒最终将做匀速运动；图乙中，ab 棒最终静止C ．图甲、丙中，ab 棒最终将以相同速度做匀速运动；图乙中，ab 棒最终静止D ．三种情形下导体棒ab 最终都静止解析：选B 题图甲中ab 棒运动后给电容器充电，当充电完成后，棒以一个小于v 0的速度向右匀速运动．题图乙中构成了回路，最终棒的动能完全转化为电热，棒停止运动．题图丙中棒先向右减速为零，然后反向加速至匀速．故B 正确．3．(多选)用一根横截面积为S 、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r 的圆环，ab 为圆环的一条直径．如图所示，在ab 的左侧存在一匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率ΔB Δt ＝k (k <0)．则( )A ．圆环中产生逆时针方向的感应电流B ．圆环具有扩张的趋势C ．圆环中感应电流的大小为⎪⎪⎪⎪⎪⎪krS 2ρ D ．图中a 、b 两点间的电势差U ab ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪14k πr 2 解析：选BD 根据楞次定律和安培定则，圆环中将产生顺时针方向的感应电流，且具有扩张的趋势，A 错误，B 正确；根据法拉第电磁感应定律，圆环中产生的感应电动势大小为E ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔB ·πr 22Δt ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪12k πr 2，由电阻定律知R ＝ρ2πr S ，所以感应电流的大小为I ＝E R ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪krS 4ρ，C 错误；根据闭合电路欧姆定律可得a 、b 两点间的电势差U ab ＝I ·R 2＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪14k πr 2，D 正确． 4．如图甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdef 处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab 与金属框架接触良好．在两根导轨的端点d 、e 之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计．现用一水平向右的外力F 作用在金属杆ab 上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆ab 始终垂直于框架．图乙为一段时间内金属杆受到的安培力F 安随时间t 的变化关系，则图中可以表示外力F 随时间t 变化关系的图象是( )解析：选D ab 切割磁感线产生感应电动势E ＝Blv ，感应电流为I ＝Blv R ，安培力F 安＝B 2l 2v R，所以v ∝F 安，再由题图乙知v ∝t ，金属杆的加速度为定值．又由牛顿第二定律得F －F 安＝ma ，即F ＝F 安＋ma ，可知D 项正确．5．如图所示，倾角为α的光滑导轨上端接入一定值电阻，Ⅰ和Ⅱ是边长都为L 的两正方形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向上，区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B 1，恒定不变，区域Ⅱ中磁场随时间按B 2＝kt 变化，一质量为m 、电阻为r 的金属杆穿过区域Ⅰ垂直地跨放在两导轨上，并恰能保持静止(金属杆所受安培力沿斜面向上)．试求：(1)通过金属杆的电流大小；(2)定值电阻的阻值为多大？解析：(1)对金属杆：mg sin α＝B 1IL ①解得I ＝mg sin αB 1L.② (2)感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝ΔB 2ΔtL 2＝kL 2③ 闭合电路的电流I ＝ER ＋r ④联立②③④得R ＝E I －r ＝kB 1L 3mg sin α－r . 答案：(1)mg sin αB 1L (2)kB 1L 3mg sin α－r 6．如图所示，两个电阻的阻值分别为R 和2R ，其余电阻不计，电容器的电容为C ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里，金属棒ab 、cd 接入电路的长度均为l ，当棒ab 以速度v 向左做切割磁感线运动，棒cd 以速度2v 向右做切割磁感线运动时，电容器所带的电荷量为多少？哪一个极板带正电？解析：金属棒ab 、cd 做切割磁感线运动时，分别产生感应电动势E 1、E 2，相当于两个电源，等效电路如图所示．由法拉第电磁感应定律得E 1＝Blv ，E 2＝2Blv ，电容器充电后相当于断路，右侧回路中没有电流，若设f 点的电势为零，则c 点电势为φc ＝E 2＝2Blv .设左侧回路中电流为I ，由欧姆定律得I ＝E 13R ＝Blv 3R，电阻R 上的电流方向为f →e ，则φe ＝－IR ＝－Blv 3，电容器两端的电压为U ce ＝φc －φe ＝7Blv 3，电容器所带电荷量为Q ＝CU ce ＝7BClv 3，因φc >φe ，故电容器右极板电势高，所以右极板带正电．答案：7BClv 3右极板。

2019届高考物理一轮复习微专题15电磁感应中的电路和图象问题练习新人教版

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微专题十五电磁感应中的电路和图象问题
[A级—基础练]
1．(08787051)(2018·湖南师大附中)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀
强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示．则在移出过程中线框一边a、b两点间电势差的绝对值最大的是( )
解析：B [线框各边电阻相等，切割磁感线的那个边为电源，电动势相同均为Blv，在
A、C、D项中，U ab＝1
4
Blv；B项中，U ab＝
3
4
Blv，B选项正确．]
2．(2018·广东惠州)闭合回路由电阻R与导线组成，其内部磁场大小按B-t图变化，方向如图所示，则回路中( )
A．电流方向为逆时针方向
B．电流越来越大
C．磁通量的变化率恒定不变
D．产生的感应电动势越来越大
解析：C [由楞次定律可知，电流方向为顺时针，故A项错误；由法拉第电磁感应定律
可知，E＝ΔΦ/Δt＝ΔBS/Δt，故感应电动势保持不变，电流不变，故B、D项均错误；由图象可知，磁感应强度随时间均匀增大，则由Φ＝BS可知，磁通量随时间均匀增加，故其
变化率恒定不变，故C项正确．]
3．(08787052)(2018·河南实验中学)半径为r的带缺口刚性金属圆环在纸面上固定放置，并处在变化的磁场中，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放
1。

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2019届高考物理状元必刷题库电磁学专题（11）电磁感应中的电路与图像问题一、单选题1.（10分）匀强磁场B垂直于正方形导线框平面,且磁场边界恰与导线框重合,导线框各边电阻均为r,现欲从磁场中匀速拉出导线框,使a、b间电势差最大,则应( )A.沿甲方向拉出导线框B.沿乙方向拉出导线框C.沿丙方向拉出导线框D.沿丁方向拉出导线框2.（10分）如图所示,一直角三角形金属框,向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,磁场仅限于虚线边界所围的区域,该区域的形状与金属框完全相同,且金属框的下边与磁场区域的下边在一直线上。

若取顺时针方向为电流的正方向,则金属框穿过磁场的过程中感应电流i随时间t变化的图像是( )A.B.C.D.3.（10分）在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一个面积不变的单匝金属圆形线圈, 规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示,取线圈中磁场方向向上为正,当磁感应强度B随时间t 如图乙变化时,下列选项中能正确表示线圈中感应电流变化的是( )A.B.C.D.4.（10分）矩形导线框abcd(如图甲)放在匀强磁场中,磁感线方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。

t=0时刻, 磁感应强度的方向垂直纸面向里。

若规定导线框中感应电流逆时针方向为正,则在0 4s时间内,线框中的感应电流I以及线框的ab 边所受安培力F随时间变化的图像为(安培力去向上为正方向)( )A.B.C.D.5.（10分）如图甲所示,水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R,导体棒MN放在导轨上且接触良好,整个装置放于垂直导轨平面的磁场中,磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图甲所示磁感应强度方向为正),MN始终保持静止,则0 t2时间内( )A.电容器C的电荷量大小始终不变B.电容器C的a板先带正电后带负电C.MN所受安培力的大小始终不变D.MN所受安培力的方向先向左后向右6.（10分）两个不可形变的正方形导体框a、b连成如图甲所示的冋路,并固定在竖直平面(纸面)内。

导体框a内固定一小圆环c,a与c在同一竖直面内,圆环c中通人如图乙所示的电流(规定逆时针方向为电流的正方向),导体框b的MN边处在垂直纸面向外的匀强磁场中,则MN边在匀强磁场中受到的安培力( )A.0 1s内,方向向下B.l 3s内,方向向下C.3 5s内,先逐渐减小后逐渐增大D.第4s末,大小为零7.（10分）如图,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下,一边长为32l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动,线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是( )A.B.C.D.二、多选题 8.（10分）如图所示,由一段外皮绝缘的导线扭成两个半径为R 和r 的圆形闭合回路,R r >,导线单位长度的电阻为λ,导线截面半径远小于R 和r ,圆形区域内存在垂直平面向里,磁感应强度大小随时间按B kt =(0k >,为常数)的规律变化的磁场,下列说法正确的是( )A.小圆环中电流的方向为逆时针B.大圆环中电流的方向为逆时针C.回路中感应电流大小为()()22k R r R r λ++D.回路中感应电流大小为()2k R r λ-9.（10分）半径分别为r 和2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面上,一长为r 、电阻为R 的均匀直导体棒AB 置于圆导轨上面,BA 的延长线通过轨道中心O 。

装置的俯视图如图所示,整个装置位于一匀强磁场内,磁感应强度大小为B,方向竖直向下,在两环之间接阻值为R 的定值电阻和电容为C 的电容器。

直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O 逆时针匀速转动。

在转动过程中始终与导轨保持良好接触,导轨电阻不计。

下列说法正确的是( )A.导体棒中电流由A 流向BB.导体棒两端电压为234B r ω C.电容器的M 板带正电 D.电容器所带电荷量为234CB r ω 10.（10分）如图甲所示是某人设计的一种振动发电装置,半径为r 、匝数为n 的线圈套在辐向永久磁铁槽中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。

线圈所在位置磁感应强度为B 线圈的电阻为R 0,它的引出线接有电阻为R 1的小电珠L 。

外力推动线圈框架的P 端,使线圈沿轴线做往复运动,便有电流通过小电珠。

当线圈的位移x 随时间t 变化的规律如图丙所示时(x 取向右为正方向),下列说法正确的是()A.通过小电珠的电流是与位移变化波形一致的锯齿波电流B.通过小电珠的电流是大小恒定、方向正负交替的电流C.线圈产生的感应电动势大小为4nBrx Tπ D.流过小电珠的感应电流大小为()0012nBrx R R Tπ+11.（10分）如图甲所示,正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线t 时刻,磁感应强度B的方框平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示. 0向垂直纸面向里,设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正.则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的是( )A.B.C.D.12.（10分）如图甲所示,光滑“∠”型金属支架ABC固定在水平面里,支架处在垂直于水平面向下的匀强磁场中,一金属导体棒EF放在支架上,用一轻杆将导体棒与墙固定连接,导体棒与金属支架接触良好,磁场随时间变化的规律如图乙所示,则下列说法正确的是( )A.t 1时刻轻杆对导体棒的作用力最大B.t 2时刻轻杆对导体棒的作用力为零C.t 2到t 3时间内,轻杆对导体棒的作用力先增大后减小D.t 2到t 4时间内,轻杆对导体棒的作用力方向不变13.（10分）在倾角为θ足够长的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小相等的匀强磁场,磁场方向一个垂直斜面向上,另一个垂直斜面向下,宽度均为L ,如图所示.一个质量为m 、电阻为R 、边长也为L 的正方形线框在t =0时刻以速度v 0进入磁场,恰好做匀速直线运动,若经过时间t 0,线框ab 边到达gg ′与ff ′中间位置时,线框又恰好做匀速运动,则下列说法正确的是( )A.当ab 边刚越过ff′时,线框加速度的大小为3gsin θB. 0t 时刻线框匀速运动的速度为4v C. 0t 时间内线框中产生的焦耳热为20317sin 232mgL mv θ+D.离开磁场的过程中线框将做匀速直线运动三、计算题 14.（10分）如图甲所示,水平面矩形虚线区域有竖直方向的匀强磁场,磁感强度B 随时间t 变化规律如图乙所示(图中B 0、t 0已知).边长为L 、电阻为R 的正方形导体线框abcd 放置在水平面上,有一半在磁场区内,由于水平面粗糙,线框能保持静止状态.1.求0 2t 0时间内通过线框导线任一截面的电荷量q.2.求0 3t 0时间内线框产生的焦耳热Q.3.通过计算在图丙中作出0 6t 0时间内线框所受水平面摩擦力f 随时间t 的变化图线(取水平向右为正方向).15.（10分）如图,两条相距l 的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R 的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S 的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度打下1B 随时间t 的变化关系为1B kt =,式中k 为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN (虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为0B ,方向也垂直于纸面向里。

某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在0t 时刻恰好以速度0v 越过MN ,此后向右做匀速运动。

金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。

求:1.在0t =到0t t =时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;2.在时刻()0t t t >穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。

参考答案一、单选题 1.答案：C解析：设正方形导线框的边长为L,则导线框被拉出磁场时产生的感应电动势为E BLv =沿甲方向拉出导线框时,cd 相当于电源,a 、b 间电势差是感应电动势的14即14BLv 沿乙方向拉出导线框时ad 相当于电源,a 、b 间电势差是感应电动势的14即14BLv 沿丙方向拉出导线框时,ab 相当于电源,ab 间电势差是感应电动势的34即34BLv 沿丁方向拉出导线框时,bc 相当于电源,a 、b 间电势差是感应电动势的14即14BLv 所以C 正确,A 、B 、D 错 2.答案：C解析：根据愣次定律可以判断出金属框进人磁场过程中感应电流的方向,根据金属框切割磁感线的有效长度在变化,可知感应电动势以及感应电流的大小也在变化。

在金属框进人磁场过程中.感应电流的方向为逆时针方向,金属框切割磁感线的有效长度线性增大,故感应电流也线性增大,A 、B 错误;在金属框出磁场的过程中.感应电流的方向为顺时针方向,金属框切割磁感线的有效长度线性减小,故感应电流也线性减小,D 错误,C 正确, 3.答案：A解析：由法拉第电磁感应定律和愣次定律可知,在02T~时间内,感应电流的方向应与图示方向相反,即负方向,在2TT ~时间内,原磁场为反方向且磁场在增强,可判断感应电流方向与图示方向相反,为负方向,且其大小为02T~时间内电流大小的2倍,故A 正确.B 、C 、D 错误。

4.答案：C解析：由法拉第电磁感应定律知,导线框中产生的感应电流E BSI R R t R t∆Φ∆===∆∆:在0 1s 内,由题图乙知Bt∆∆不变,故I 的大小也不变,由愣次定律知,感应电流方向由a b →,同理分析,在1 2s 内, I 的大小仍不变,方向仍由a b →,故A 、B 错;由左手定则知,0 1s 内线框ab 边所受安培力F 向上,且由知ab F BIl =,I 、ab l 不变B 均匀减小,因此F 也均匀减小,D 错,C 正确。

5.答案：A解析：磁感应强度均匀变化,产生恒定电动势,电容器C 的电荷大小始终不变.选项A 正确.B 错误;由于磁感应强度变化,根据愣次定律和左手定则可知,.MN 所受安培力的方向先向右后向左,大小先减小后增大,选项C 、D 均错误。

6.答案：B 解析：根据i-t 图像可知,在0 6s 内.MN 边都有大小恒定的电流通过, 由F BIl =可知,安培力的大小是恒定的,选项C 、D 均错;0 1s 、3 5s 内通过MN 电流的方向由N —M;l 3s 、5 6s 内通过MN 电流的方向由M N →,对以上情况可用左手定则判断出MN 边的安培力方向, 0 1s 、3 5s 内安培力方向向上,1 3s 、5 6s 内安培力方向向下,故选项B 正确,A 错误。

2019届人教版 电磁感应中的电路与图像问题 单元测试

最新2019版高中物理 第1章微型专题3 电磁感应中的电路问题和图像问题练习 沪科版选修3-2