新教材2023_2024学年高中物理第2章电磁感应分层作业11电磁感应中的电路电荷量和图像问题课件新人教版选择性必修第二册

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第二章分层作业11　电磁感应中的电路、电荷量和图像问题12345678910111.(2023浙江温州高二期中)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的一边a、b两点间电势差的绝对值最大的是(　　)B1234567891011解析 磁场中切割磁感线的边相当于电源,外电路可看成由三个相同电阻串联组成,A、C、D选项中a、b两点间电势差的绝对值为外电路中一个电阻12345678910112.如图所示,一电阻为R的导线弯成边长为L的等边三角形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度大小为B的匀强磁场,方向垂直于闭合回路所在的平面向里。下列对三角形导线框以速度v向右匀速进入磁场过程中的说法正确的是(　　)A.回路中感应电流方向为顺时针方向D.导线所受安培力的大小可能不变 B1234567891011解析 在进入磁场的过程中,闭合回路中磁通量增加,根据楞次定律,闭合回路中产生的感应电流方向为逆时针方向,A错误;等效切割磁感线的导线最长度变化,产生的感应电动势和感应电流大小变化,根据安培力公式可知,导线所受安培力大小一定变化,D错误。12345678910113.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如图乙变化时,图中正确表示线圈中感应电动势E的变化的是(　　)A123456789101112345678910114.如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为l和2l的两个闭合正方形线框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∶2C.1∶1 D.1∶3C解析 产生的电动势为E=Blv,由闭合电路欧姆定律得I= ,又lb=2la,由电阻定律知Rb=2Ra,故Ia∶Ib=1∶1。12345678910115.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=30 μF,l1=5 cm,l2=8 cm,磁感应强度以5×10-2 T/s的变化率增加,则(　　)A.电容器上极板带正电,带电荷量为6×10-5 CB.电容器上极板带负电,带电荷量为6×10-5 CC.电容器上极板带正电,带电荷量为6×10-9 CD.电容器上极板带负电,带电荷量为6×10-9 CC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= ·l1l2=2×10-4 V,电容器的带电荷量Q=CU=CE=6×10-9 C,再由楞次定律可知上极板的电势高,带正电,C项正确。12345678910116.如图所示,空间内存在垂直于纸面的匀强磁场,在半径为a的圆形区域内部及外部,磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B。一半径为b(b>a)、电阻为R的圆形导线环放置在纸面内,其圆心与圆形区域的中心重合。在内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中,通过导线环截面的电荷量为(　　)A1234567891011解析 设开始时穿过导线环向里的磁通量为正值,Φ1=Bπa2,则向外的磁通量为负值,Φ2=-Bπ(b2-a2),总的磁通量为它们的代数和,即Φ=Bπ(2a2-b2),末12345678910117. 如图所示,半径为R的左端开有小口的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里。一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以恒定速率v在圆导轨上从左端滑到右端,电路中的定值电阻为r,其余电阻不计。导体棒与圆形导轨接触良好。求: (1)在滑动过程中通过电阻r的电流的平均值。(2)MN从左端到右端的整个过程中,通过r的电荷量。(3)当MN通过圆形导轨中心时,通过r的电流。1234567891011(3)当MN通过圆形导轨中心时,切割磁感线的有效长度最大,l=2R,根据导体切割磁感线产生的电动势公式E=Blv,得E=B·2Rv,此时通过r的电流为12345678910118.如图所示,两个相同导线制成的开口圆环,大环半径为小环半径的2倍,现用电阻不计的导线将两环连接在一起,若将大环放入一均匀变化的磁场中,小环处在磁场外,a、b两点间电压为U1,若将小环放入这个磁场中,大环在磁场外,a、b两点间电压为U2,则(　　)B123456789101112345678910119.(多选)如图所示,矩形线框abcd处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与线框平面垂直,线框ab长为2L,bc长为L,MN为垂直于ab并可在ab和cd上自由滑动的金属杆,且杆与ab和cd接触良好,abcd和MN上单位长度的电阻皆为r。让MN从ad处开始以速度v向右匀速滑动,设MN与ad之间的距离为x(0≤x≤2L),则在整个过程中(　 　)A.当x=0时,MN中电流最小B.当x=L时,MN中电流最小BCD1234567891011123456789101110.如图所示,两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中,B的方向垂直导轨平面。两导轨间距为l,左端接一电阻R,右端接一电容器C,其余电阻不计。长为2l的导体棒ab如图所示放置。从ab与导轨垂直开始,在以a为圆心沿顺时针方向以角速度ω匀速旋转90°的过程中,通过电阻R的电荷量为多少?1234567891011解析 以a为圆心、ab为半径,顺时针旋转至60°时,导体有效切割长度最长,为2l,此时感应电动势最大,为此时电容器被充电q1=CE=2Bl2ωC在这一过程中通过R的电荷量从60°旋转到90°的过程中,电容器放电,电荷量q1将全部通过电阻R,故整个过程中通过R的总电荷量为123456789101111.(2023上海杨思中学高二期中)如图所示,导线全部为裸导线,半径为r、两端开有小口的圆环内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑到右端,电路中定值电阻阻值为R,其余部分电阻均忽略不计,在MN从圆环左端滑到右端的过程中。(1)求通过电阻R的最大感应电流。(2)求通过电阻R的电荷量。(3)当导线MN通过圆环中心时,如果导线MN接入电路的电阻为R0,求电阻R两端的电压。1234567891011解析 (1)MN向右滑动时,切割磁感线的有效长度不断变化,当MN经过圆心时,有效切割长度最大,此时感应电动势和感应电流达到最大值,所以(2)流过电阻R的电荷量等于平均感应电流与时间的乘积,所以