2024_2025学年高中物理第四章电磁感应习题课电磁感应中的电路和图象问题训练含解析新人教版选修3_2.docxVIP

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习题课:电磁感应中的电路和图象问题

课后篇巩固提升

基础巩固

1.

用匀称导线做成的正方形线框边长为0.2m,正方形的一半放在垂直于纸面对里的匀强磁场中,如图所示,当磁场以10T/s的改变率增加时,线框中a、b两点间的电势差是()

A.Uab=0.1VB.Uab=-0.1V

C.Uab=0.2V D.Uab=-0.2V

解析

题中正方形线框的左半部分磁通量改变而产生感应电动势,从而线框中有感应电流产生。把左半部分线框看成电源,其电动势为E,内阻为r2,画出等效电路图如图所示,则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压,设l是边长,且依题意知ΔBΔt=10T/s。由E=ΔΦΔt得E=ΔBSΔt=ΔBΔt·l22=10×0.222

答案B

2.

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。轨道的电阻忽视不计,OM是有肯定电阻、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肯定的改变率从B增加到B(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM的电荷量相等,则BB等于(

A.54 B.32 C.

解析依据q=ΔΦR得,q1=

q2=(B-B)πr

解得B=32B

答案B

3.如图所示,垂直纸面对里的匀强磁场的区域宽度为2a,磁感应强度的大小为B。一边长为a、电阻为4R的正方形匀称导线框ABCD从图示位置起先沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域,图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离x的关系图象正确的是()

解析进入磁场时,留意UAB是路端电压,大小应当是电动势的四分之三,此时E=Bav,所以UAB=3Bav4;完全进入磁场后,没有感应电流,但有感应电动势,大小为Bav,穿出磁场时,电压大小应当是感应电动势的四分之一,UAB=Bav4,方向始终相同,即φA

答案D

4.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,规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示,当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙改变时,图中正确表示线圈中感应电动势E改变的是()

解析在第1s内,由楞次定律可判定电流为正,其产生的感应电动势E1=ΔΦ1Δt1=ΔB1Δt1S,在第2s和第3s内,磁感应强度B不改变,线圈中无感应电流,在第4s和第5s内,B减小,由楞次定律可判定,其电流为负,产生的感应电动势E2=ΔΦ2Δt2=ΔB2Δt

答案A

5.

如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合正方形线框a和b,以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外,不考虑线框的重力,若闭合线框的电流分别为Ia、Ib,则Ia∶Ib为()

A.1∶4 B.1∶2 C.1∶1 D.1∶3

解析产生的电动势为E=Blv,由闭合电路欧姆定律得I=BlvR,又Lb=2La,由电阻定律知Rb=2Ra,故Ia∶Ib=1∶

答案C

6.在匀强磁场中,有一个接有电容器的单匝导线回路,如图所示,已知C=30μF,L1=5cm,L2=8cm,磁场以5×10-2T/s的速率增加,则()

A.电容器上极板带正电,带电荷量为6×10-5C

B.电容器上极板带负电,带电荷量为6×10-5C

C.电容器上极板带正电,带电荷量为6×10-9C

D.电容器上极板带负电,带电荷量为6×10-9C

解析电容器两极板间的电势差U等于感应电动势E,由法拉第电磁感应定律,可得E=ΔBΔt·L1L2=2×10-4V,电容器的带电荷量Q=CU=CE=6×10

答案C

7.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=1000,线圈面积S=0.02m2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=1Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面对里的匀强磁场中,磁感应强度随时间的改变规律如图乙所示。求:

(1)在0~4s内穿过线圈的磁通量改变量;

(2)前4s内产生的感应电动势;

(3)6s内通过电阻R的电荷量q。

解析(1)依据磁通量定义式Φ=BS,得在0~4s内穿过线圈的磁通量改变量为

ΔΦ=(B2-B1)S=(0.4-0.2)×0.02Wb=4×10-3Wb。

(2)由图象可知前4s内磁感应强度B的改变率为

ΔBΔt=0

4s内产生的感应电动势为E=nSΔBΔt=1000×0.02×0.

(3)电路中的平均感应电流为I=E

解得电荷量q=IΔt=ER总Δt=nΔΦR总=1000×0.

答案(1)4×10-3Wb(2)1V(3)6C

实力提升

1.(多选)如图所示,两