浙江省2021版高考物理一轮复习第九章电磁感应交变电流题型探究课五电磁感应中的电路和图象问题达标检测含解析 1 4页

题型探究课五　电磁感应中的电路和图象问题 ‎1．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v0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，线圈中的E－t关系图可能是(　　)‎ 解析：选D.若将刷卡速度改为，线圈切割磁感线运动时产生的感应电动势大小将会减半，周期将会加倍，故D项正确，其他选项错误．‎ ‎2．(2020·嘉兴质检)如图所示，质量为m、高为h的矩形导线框在竖直面内自由下落，其上下两边始终保持水平，途中恰好匀速穿过一有理想边界、高亦为h的匀强磁场区域，线框在此过程中产生的内能为(　　)‎ A．mgh B．2mgh C．大于mgh而小于2mgh D．大于2mgh 解析：选B.因线框匀速穿过磁场，在穿过磁场的过程中合外力做功为零，克服安培力做功为2mgh，产生的内能亦为2mgh，故选B.‎ ‎3．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(　　)‎ 4‎ 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．‎ ‎4．(2020·嘉兴调研)如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字形导轨．空间存在垂直于纸面的均匀磁场．用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触．下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是(　　)‎ 解析：选A.设图示位置时a距棒的距离为l0，导体棒匀速切割磁感线的速度为v，单位长度金属棒的电阻为R0，导轨夹角为θ，运动时间为t时，切割磁感线的导体棒长度l＝2(l0＋vt)tan，有效电路中导体棒长度l总＝l＋，导体棒切割磁感线产生的感应电动势e＝Blv＝2Bv(l0＋vt)tan，电路中总电阻 ，‎ 所以i＝＝ 4‎ ‎＝，即i为恒定值与t无关，选项A正确．‎ ‎5．(2020·浙江温岭月考)如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L＝0.2 m，电阻R＝0.4 Ω，导轨上停放一质量m＝0.1 kg、电阻r＝0.1 Ω的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示．‎ ‎　‎ ‎(1)试分析说明金属杆的运动情况；‎ ‎(2)试写出外力F随时间变化的表达式；‎ ‎(3)第2 s末外力F的瞬时功率为多大？‎ 解析：(1)根据法拉第电磁感应定律，金属杆运动时产生的感应电动势E＝BLv，‎ 根据闭合电路欧姆定律，理想电压表的示数为 U＝·E＝∝v，‎ 又由题图乙知，U随时间均匀增大，故v也随时间均匀增大，金属杆做匀加速直线运动．‎ ‎(或：由题图乙中直线斜率 k＝＝·＝·a，‎ 得a＝＝ m/s2＝2.5 m/s2，‎ 是一常数，所以金属杆做匀加速直线运动．)‎ ‎(2)根据牛顿运动定律有，F－F安＝ma，‎ 又F安＝BIL＝＝0.05t，‎ 则外力F随时间变化的表达式为 F＝F安＋ma＝(0.05t＋0.25) N.‎ ‎(3)第2 s末外力F的瞬时功率 P＝Fv＝(0.05t＋0.25) N·at＝1.75 W.‎ 答案：(1)金属杆做匀加速直线运动 4‎ ‎(2)F＝(0.05t＋0.25) N　(3)1.75 W 4‎