(广东专用)2014届高考物理一轮复习方案 第31讲 电磁感应中的图象和电路问题(含解析).pdf

课时作业(三十一)　[第31讲　电磁感应中的图象和电路问题]
1．(双选) 一个面积S＝4×10－2、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－1所示则下列判断正确的是( )
图－1在开始的2 内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 在开始的2 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零在开始的2内线圈中产生的感应电动势等于8 在第3 末线圈中的感应电动势等于零
图－2铁路上使用一种电磁装置向K31－2所示(俯视图)．当它经过安放在两铁轨间的线圈时便会产生一电信号被控制中心接收．当火车以恒定速度向右通过线圈时表示线圈两端的电压U随时间变化关系的图象是图－3中的( )
A B
C D图－3
图－42012·青岛模拟如图－4所示铁芯右边绕有一个线圈线圈两端与滑动变阻器、电池组连成回路．左边的铁芯上套有一个环面积为0.02 、电阻为0.1 的金属环．铁芯的横截面积为0.01 且假设磁场全部集中在铁芯中金属环与铁芯截面垂直．调节滑动感应强度每秒均匀增加0.2 则从上向下看( )金属环中感应电流方向是逆时针方向感应电动势大小为4.0×10－3金属环中感应电流方向是顺时针方向感应电动势大小为4.0×10－3金属环中感应电流方向是逆时针方向感应电动势大小为2.0×10－3金属环中感应电流方向是顺时针方向感应电动势大小2.0×10－3一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中设向里为磁感应强度B的正方向线圈中的箭头为电流i的正方向如图－5甲所示已知线圈中感应电流i随时间变化的图象如图乙所示．则磁感应强度B随时间而变化的关系图象可能是图－6中的( )
甲 乙图－5
A B
C D图－6
图－7
．2012·西城期末在图－8中的四个情景中虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．、B中的导线框为正方形、D中的导线框为直角扇形．各导线框均绕轴O在纸面内匀速转动转动方向如箭头所示转动周期均为T.从线框处于图示位置时开始计时以在OP边上从P点指向O点的方向为感应电流i的正方向．则四个情景中产生的感应电流i随时间t的
K31－7中i－t图象的是( ) A B D图－8
图－9(双选)如图－9所示阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以v、v的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到
a′b′位置若v＝1∶2则在这两次过程中( )回路电流I＝1∶2产生的热量Q＝1∶4通过任一截面的电荷量q＝1∶2外力的功率P＝1∶4
图－102012·自贡模拟如图－10所示等腰三角形内分布着垂直于纸面向外的匀强磁场它的底边在x轴上且长为2L高为L.纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向匀速穿过匀强磁场区域在t＝0时刻恰好位于图示位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向在图－11中能够正确表示电流－位移(I－x)关系的是( )
A B
C D
图－112012·济宁调研在如图－12甲所示的电路中螺线管匝数n＝1 500横截面积S＝20 螺线管导线电阻r＝1.0
＝4.0 ＝5.0 ＝30 在一段时间内穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化．求：1)螺线管中产生的感应电动势；(2)闭合电路中的电流稳定后电阻R的电功率；(3)断开后流经R的电荷量．
甲 乙图－12
9．如图－13甲所示是一种振动发电装置它的结构由一个半径为r＝0.1 的50匝的线圈套在永久磁铁槽上组成假设磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(如图乙所示)．线圈运动区域内磁感应强度B的大小均为方向不变线圈的总电阻为2它的引出线接有电阻为8 的电珠外力推动线圈的P端使线圈做往复运动x取向右为正)：(1)画出线圈中感应电流随时间变化的图象(取电流从a→L→b为正方向)；(2)求在0.1 ～0.15 s内推动线圈运动过程中的作用力；(3)求该发电机的输出功率(其他损耗不计)．
甲 乙
丙图－13课时作业(三十一)　[解析] 磁通量的＝其中磁感应强度的变化率即为B－t图线的斜率．由图知前2 的磁感应强度变化率＝2 故＝2×4×10－2＝0.08 选项正确．在开始的2 内磁感应强度B由2 减到0又从0向相反的方向增加到故这2 内的磁通量的变化量2×2×4×10－2＝0.16 选项错误．在开始的2 内E＝n＝100×0.08 ＝8 V选项正确．第3末的感应电动势等于2 ～4 s内的电动势即E＝n＝100×2×4×10－2＝8 V选项错误．　[解析] 火在线圈进入磁场时根据右手定则可知线圈中产生逆时针方向的感应电流点电势大于a点电势为负值；同理可判断线圈离开磁场时U为正值正确．　[解析] 铁芯内的磁通量变化情况是相同的金属环的有效面积即铁芯的横截面积．根据法拉第电磁感应定律有
E＝n＝1×0.2×0.01 ＝2×10－3又根据楞C正确．　[解析] 感应电流做周期性变化方向改变而大小不变因此可以判定产生感应电流的磁场在均匀变化它随时间的变化图线应是直线选项错误．考虑最初0.5 内的情形感应电流为负值说明感
应电流沿逆时针方向由安培定则知感应电流的磁场方向为垂直纸面向外由楞次定律可知原磁场向里增强或向外减弱即选项错误．再考虑0.5～1.5 s的情形感应电流为正值感应B错误选项正确．　[解析] 在～时间内感应电流恒定而正方形线框在进入磁场的过程中切割磁感线的有效长度发生变化排除、B而在～内中直角扇形线圈在OP边上所产生的感应电流为P→O中直角扇形线圈在OP边上所产生的感应电流O→P，C正确错误．　[解析] 感应电动势E＝Blv感应电流I＝＝与速度成正比选项正确；产生的热量Q＝I＝＝与速度成正比选项错误；通过任一截面的电荷量q＝It＝＝与速度无关应为
1∶1选项错误；金属棒运动中受安培力的作用为使棒匀速运动外力大小应与安培力相同则外力的功率
P＝Fv＝IlB·v＝与速度的平方成正比选项正确．　[解析] 在位移0～L的过程中切割磁感线的有效长度均匀增加；在位移L～2L的过程中线圈右边切割磁感线的有效长度均匀减小线圈左边切割2L时达到最大；在位移2L～3L的过程中切割磁感线的有效长度均匀减小由I＝可知选项正确．(1)1.2 V　(2)5.76×10－2　(3)1.8×10－5[解析] (1)根据法拉第电磁感应定律有＝＝n·S＝1.2 (2)根据闭合电路欧姆定律有I＝＝0.12 根据电功率公式有＝I＝5.76×10－2(3)断开后流经R的电荷量即为闭合时电容器所带的电荷量Q.电容器两端的电压U＝IR＝0.6 流经的电荷量Q＝CU＝1.8×10－5(1)如图所示　(2)0.8 (3)0.64 W
[解析] (1)在0～0.1 内：＝＝1 ＝nBLv＝nB·2＝50×＝2 ＝＝＝0.2 方向为b→L→a.在0.1 ～0.15 s内：＝＝2＝nELv＝nB·2＝50×＝4 ＝＝＝0.4 方向为a→L→b.图象如图所示．(2)外力匀速推动线圈由平衡条件有：＝F安
＝nBI＝nBI＝50×＝0.8 N.(3)感应电流的有效值为I则有：I2R×0.15＝0.2＋0.4即I2＝ A2.
故P出＝I＝×8 W＝0.64 W.。