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1、熱點10 電磁感應
1.(多選)(2019·福建寧德市質量檢查)如圖1甲為電動汽車無線充電原理圖,M為受電線圈,N為送電線圈.圖乙為受電線圈M的示意圖,線圈匝數(shù)為n、電阻為r、橫截面積為S,a、b兩端連接車載變流裝置,磁場平行于線圈軸線向上穿過線圈.下列說法正確的是( )
圖1
A.當線圈N接入恒定電流時,不能為電動汽車充電
B.當線圈N接入正弦式交變電流時,線圈M兩端產(chǎn)生恒定電壓
C.當線圈M中的磁感應強度增加時,有電流從a端流出
D.充電時,Δt時間內線圈M中磁感應強度大小均勻增加ΔB,則M兩端電壓為
答案 AC
解析 若送電線圈N接入恒定電流,則產(chǎn)生的磁場不變化,受
2、電線圈M中的磁通量沒有發(fā)生變化,故無法產(chǎn)生感應電流,不能為電動汽車充電,故A正確;當線圈N接入正弦式交變電流時,受電線圈M中的磁通量按正弦式規(guī)律變化,故M兩端產(chǎn)生正弦式交變電壓,故B錯誤;當穿過線圈M的磁感應強度增加時,根據(jù)楞次定律,感應電流的磁場方向向下,故感應電流方向從b向a,即電流從a端流出,故C正確;根據(jù)法拉第電磁感應定律,有:E=n=nS,設受電線圈外接電路的電阻為R,由閉合電路的歐姆定律得M兩端的電壓U=R=,故D錯誤.
2.(多選)(2019·河南周口市上學期期末調研)如圖2所示,金屬圓環(huán)半徑為L、電阻為r,金屬環(huán)上有一個小缺口ab,用導線把金屬環(huán)通過電流表接在電阻R兩端,已知
3、R=2r,電流表為理想電表.垂直于圓環(huán)面有一磁場,從t=0開始,磁感應強度隨時間變化的規(guī)律為B=B0cosωt,t=0時磁場垂直紙面向里,則下列說法正確的是( )
圖2
A.t=時,電流表示數(shù)一定不為0
B.t=時,a點電勢低于b點
C.t=時,R兩端電壓為0
D.從t=0到t=的過程中通過R的電荷量為q=
答案 AD
3.(2019·江西南昌市二模)如圖3所示為一“凸形”線框,其中ab=bc=cd=de=ah=hg=gf=l,ef=3l.線框在外力作用下以恒定速度垂直磁場通過一寬為l的有界勻強磁場.取逆時針方向的電流為正,圖示時刻t=0,則線框中產(chǎn)生的電流i隨時間t變化的
4、圖象中,正確的是( )
圖3
答案 B
解析 感應電動勢為:E=Blv,感應電流為:I=;由右手定則可知,線框進入磁場過程感應電流沿逆時針方向,是正的,線框離開磁場過程感應電流沿順時針方向,是負的,故A、C、D錯誤,B正確.
4.(多選)(2019·四川遂寧市三診)如圖4所示,水平光滑的平行金屬導軌,左端接有電阻R,勻強磁場B豎直向下分布在導軌所在的空間內,質量一定的金屬棒PQ垂直導軌放置.今使棒以一定的初速度v0向右運動,當其通過位置a、b時,速率分別為va、vb,到位置c時棒剛好靜止.設導軌與棒的電阻均不計,a到b與b到c的間距相等.則金屬棒在由a到b和由b到c的兩個過程
5、中( )
圖4
A.通過棒橫截面的電荷量相等
B.棒動能變化量相等
C.回路中產(chǎn)生的內能相等
D.安培力沖量相等
答案 AD
解析 金屬棒運動過程中,通過棒橫截面的電荷量q=Δt=Δt=·Δt==,從a到b的過程中與從b到c的過程中,回路面積的變化量ΔS相等,B、R相等,因此,通過棒橫截面的電荷量相等,故A正確;金屬棒受到的安培力大小為:F安=BIL=,方向水平向左.金屬棒在安培力作用下做減速運動,由于ab間距離與bc間距離相等,F(xiàn)安逐漸減小,由W=Fx定性分析可知,從a到b克服安培力做的功比從b到c克服安培力做的功多,由動能定理可知,棒的動能變化量不相等;金屬棒克服安培力
6、做功,把金屬棒的動能轉化為內能,因此在a到b的過程中產(chǎn)生的內能多,故B、C錯誤;兩段過程中安培力的沖量:I=BLΔt,因q=Δt相等,則兩過程中安培力的沖量相等,故D正確.
5.(多選)(2019·福建莆田市二模)如圖5,等邊三角形OPQ區(qū)域內存在垂直紙面向外的勻強磁場.用粗細均勻的導線繞制的等邊三角形導線框abc位于紙面內,其bc邊與磁場邊界PQ平行,d、e分別為ab、ac的中點.導線框沿垂直于bc的方向向上勻速穿過磁場區(qū)域,依次經(jīng)過圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置.已知三角形OPQ的邊長是三角形abc的倍,Ⅰ位置時a點與O點重合,Ⅱ位置時d點、e點分別在OP、OQ上,Ⅲ位置時d點、e點在PQ上.則(
7、 )
圖5
A.經(jīng)過Ⅱ位置和Ⅲ位置時,線框中的感應電流方向相同
B.經(jīng)過Ⅱ位置和Ⅲ位置時,線框中的感應電流大小相等
C.經(jīng)過Ⅱ位置和Ⅲ位置時,線框上de兩點間的電壓之比為2∶1
D.從Ⅰ位置到Ⅱ位置和從Ⅱ位置到Ⅲ位置的兩個過程中,穿過線框橫截面的電荷量之比為2∶1
答案 BCD
解析 由題意可知,線框在位置Ⅱ運動時穿過線框的磁通量增加,線框在位置Ⅲ運動時穿過線框的磁通量減少,由楞次定律可知,兩位置感應電流方向相反,故A錯誤;由題圖可知,線框經(jīng)過Ⅱ位置和經(jīng)過Ⅲ位置時,線框切割磁感線的有效長度L相等,由E=BLv可知,線框產(chǎn)生的感應電動勢相等,由歐姆定律可知,線框中的感應電流大小
8、相等,故B正確;線框在Ⅱ位置時,dae部分相當于電源,線框在Ⅲ位置時dbce部分相當于電源,在兩位置線框電流I相等,dbce部分的電阻是dae部分電阻的兩倍,即:Rdbce=2Rdae,UdeⅡ=IRdbce,UdeⅢ=IRdae,則:UdeⅡ=2UdeⅢ,故C正確;通過線框導線橫截面的電荷量:q=Δt=Δt=Δt==,設三角形abc的面積為4S,由題圖可知,線框從Ⅰ位置到Ⅱ位置過程:ΔS1=2S,線框從Ⅱ位置到Ⅲ位置過程:ΔS2=3S-2S=S,則從Ⅰ位置到Ⅱ位置和從Ⅱ位置到Ⅲ位置的兩個過程中,穿過線框橫截面的電荷量之比:===,故D正確.
6.(多選)(2018·山東日照市3月模擬)半徑
9、分別為r和2r的同心半圓光滑導軌MN、PQ固定在同一水平面內,一長為r、電阻為R、質量為m且質量分布均勻的導體棒AB置于半圓軌道上面,BA的延長線通過導軌的圓心O,裝置的俯視圖如圖6所示.整個裝置位于磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中,在N、Q之間接有一阻值為R的電阻.導體棒AB在水平外力作用下,以角速度ω繞O順時針勻速轉動,在轉動過程中始終與導軌保持良好接觸.導軌電阻不計,則( )
圖6
A.導體棒AB兩端的電壓為Br2ω
B.電阻R中的電流方向從Q到N
C.外力的功率大小為
D.若導體棒不動,要產(chǎn)生同方向的電流,磁感應強度應該減小
答案 BCD
解析 AB中感
10、應電動勢的大小為E=Br·=1.5Br2ω
則回路中感應電流大小為:I===
則導體棒AB兩端的電壓為:U=E-IR=1.5Br2ω-·R=Br2ω,故選項A錯誤;根據(jù)右手定則可知,AB中感應電流的方向為A→B,即B端相當于電源的正極,所以電阻R中的電流方向從Q到N,故選項B正確;根據(jù)能量守恒可知,外力做功全部轉化為整個電路的熱量,則外力的功率等于整個電路的電功率,即P=I2·2R=2·2R=,故選項C正確;根據(jù)楞次定律,當原磁場減弱時,感應電流的磁場與原磁場方向相同,則根據(jù)安培定則可知產(chǎn)生的感應電流的方向與原方向相同,故選項D正確.
7.(多選)(2019·山東青島市5月二模)如圖7,
11、足夠長的兩平行光滑金屬導軌MN、PQ水平放置,間距l(xiāng)=1m,導軌中間分布有磁感應強度為1T的勻強磁場,磁場邊界為正弦曲線.一粗細均勻的導體棒以10 m/s的速度向右勻速滑動,定值電阻R的阻值為1 Ω,導體棒接入電路的電阻也為1 Ω,二極管D正向電阻為零,反向電阻無窮大,導軌電阻不計,下列說法正確的是( )
圖7
A.理想電壓表示數(shù)為2.5V
B.導體棒運動到圖示位置時,有電流流過電阻R
C.流經(jīng)電阻R的最大電流為5A
D.導體棒上熱功率為6.25W
答案 ACD
解析 導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢的最大值Em=Blv=10V,產(chǎn)生的是正弦式交變電流,則電動勢的有效值E=
12、=5V,由電流的熱效應可得:T=×,解得:E′=5V,由閉合電路歐姆定律得,理想電壓表的示數(shù)為2.5V,故A正確;導體棒運動到圖示位置時,由右手定則可知,產(chǎn)生的電流方向由a→b,由于二極管具有單向導通特性,所以此時無電流流過電阻R,故B錯誤;導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢的最大值Em=Blv=10 V,所以最大電流Im= A=5 A,故C正確;導體棒上的電流有效值為:I==2.5A,所以熱功率為:P=I2R=2.52×1W=6.25W,故D正確.
8.(多選)(2019·湖北“荊、荊、襄、宜四地七??荚嚶?lián)盟”期末)如圖8所示,兩根平行光滑金屬導軌固定在同一水平面內,其左端接有定值電阻R,建
13、立Ox軸平行于金屬導軌,在0≤x≤4m的空間區(qū)域內存在著垂直導軌平面向下的磁場,磁感應強度B隨坐標x(以m為單位)的分布規(guī)律為B=0.8-0.2x(T),金屬棒ab在外力作用下從x=0處沿導軌向右運動,ab始終與導軌垂直并接觸良好,不計導軌和金屬棒的電阻.設在金屬棒從x1=1m經(jīng)x2=2m到x3=3m的過程中,定值電阻R的電功率始終保持不變,則( )
圖8
A.金屬棒做勻速直線運動
B.金屬棒運動過程中產(chǎn)生的電動勢始終不變
C.金屬棒在x1與x2處受到的磁場作用力大小之比為3∶2
D.金屬棒從x1到x2與從x2到x3的過程中通過R的電荷量之比為5∶3
答案 BCD
解析 由功率的計算式:P=I2R=知道,由于金屬棒從x1=1 m經(jīng)x2=2 m到x3=3 m的過程中電功率保持不變,所以E、I均不變,故B正確;由E=BLv可知,B隨著距離均勻減小,則v一直增大,金屬棒做加速直線運動,故A錯誤;由安培力公式F=BIL知,====,故C正確;F-x圖象如圖所示:
圖象與x軸圍成的面積就是克服安培力做的功,即R產(chǎn)生的熱量,所以:==,又Q=I2Rt,I不變,則t1∶t2=5∶3,因此電荷量===,故D正確.
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