新高考物理一轮复习巩固练习第12章 专题强化练23 电磁感应中的电路及图像问题(含详解)
展开1.如图所示是两个相互连接的金属圆环,小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之一,匀强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.eq \f(1,2)E B.eq \f(1,3)E C.eq \f(2,3)E D.E
2.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变化的图像是图中的( )
3.(多选)(2023·广东省华南师大附中模拟)如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中,有两根光滑的平行导轨,间距为L,导轨两端分别接有电阻R1和R2,导体棒以某一初速度从ab位置向右运动距离x到达cd位置时,速度为v,产生的电动势为E,此过程中通过电阻R1、R2的电荷量分别为q1、q2.导体棒有电阻,导轨电阻不计.下列关系式中正确的是( )
A.E=BLv B.E=2BLv
C.q1=eq \f(BLx,R1) D.eq \f(q1,q2)=eq \f(R2,R1)
4.(多选)如图甲所示,单匝正方形线框abcd的电阻R=0.5 Ω,边长L=20 cm,匀强磁场垂直于线框平面向里,磁感应强度的大小随时间变化规律如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A.线框中的感应电流沿逆时针方向,大小为2.4×10-2 A
B.0~2 s内通过ab边横截面的电荷量为4.8×10-2 C
C.3 s时ab边所受安培力的大小为1.44×10-2 N
D.0~4 s内线框中产生的焦耳热为1.152×10-3 J
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方向的水平直轨道上自由滑动.bc边右侧有一正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(时间单位为eq \f(L,v))( )
6.(2023·重庆市巴蜀中学高三月考)如图所示,线圈匝数为n,横截面积为S,线圈电阻为R,处于一个均匀增强的磁场中,磁感应强度随时间的变化率为k,磁场方向水平向右且与线圈平面垂直,电容器的电容为C,两个电阻的阻值均为2R.下列说法正确的是( )
A.电容器上极板带负电
B.通过线圈的电流大小为eq \f(nkS,2R)
C.电容器所带的电荷量为eq \f(CnkS,2)
D.电容器所带的电荷量为eq \f(2CnkS,3)
7.(2023·山东省模拟)如图甲所示,一长为L的导体棒,绕水平圆轨道的圆心O匀速顺时针转动,角速度为ω,电阻为r,在圆轨道空间存在有界匀强磁场,磁感应强度大小为B.半径小于eq \f(L,2)的区域内磁场竖直向上,半径大于eq \f(L,2)的区域内磁场竖直向下,俯视图如图乙所示,导线一端Q与圆心O相连,另一端P与圆轨道连接给电阻R供电,其余电阻不计,则( )
A.电阻R两端的电压为eq \f(BL2ω,4)
B.电阻R中的电流方向向上
C.电阻R中的电流大小为eq \f(BL2ω,4R+r)
D.导体棒的安培力做功的功率为0
8.(多选)如图,PAQ为一段固定于水平面上的光滑圆弧导轨,圆弧的圆心为O,半径为L.空间存在垂直导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场.电阻为R的金属杆OA与导轨接触良好,图中电阻R1=R2=R,其余电阻不计.现使OA杆在外力作用下以恒定角速度ω绕圆心O顺时针转动,在其转过eq \f(π,3)的过程中,下列说法正确的是( )
A.流过电阻R1的电流方向为P→R1→O
B.A、O两点间电势差为eq \f(BL2ω,2)
C.流过OA的电荷量为eq \f(πBL2,6R)
D.外力做的功为eq \f(πωB2L4,18R)
9.(多选)(2019·全国卷Ⅱ·21)如图,两条光滑平行金属导轨固定,所在平面与水平面夹角为θ,导轨电阻忽略不计.虚线ab、cd均与导轨垂直,在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场.将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放,两者始终与导轨垂直且接触良好.已知PQ进入磁场时加速度恰好为零.从PQ进入磁场开始计时,到MN离开磁场区域为止,流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是( )
10.如图甲所示,虚线MN左、右两侧的空间均存在与纸面垂直的匀强磁场,右侧匀强磁场的方向垂直纸面向外,磁感应强度大小恒为B0;左侧匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示,规定垂直纸面向外为磁场的正方向.一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S0,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上.求:
(1)t=eq \f(t0,2)时,圆环受到的安培力;
(2)在0~eq \f(3,2)t0内,通过圆环的电荷量.
11.如图所示,光滑的足够长的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M、P和N、Q间各连接一个额定电压为U、阻值恒为R的灯泡L1、L2,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d0的有界匀强磁场,磁感应强度为B0,且磁场区域可以移动,一电阻也为R、长度大小也刚好为l的导体棒ab垂直固定在磁场左边的导轨上,离灯泡L1足够远.现让匀强磁场在导轨间以某一恒定速度向左移动,当棒ab刚处于磁场时两灯泡恰好正常工作.棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计.
(1)求磁场移动的速度大小;
(2)若保持磁场不移动(仍在cdfe矩形区域),而使磁感应强度B随时间t均匀变化,两灯泡中有一灯泡正常工作且都有电流通过,设t=0时,磁感应强度为B0.试求出经过时间t时磁感应强度的可能值Bt.
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