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课时跟踪检测(四十一)电磁感应中的电路和图像问题
A级—全员必做
L.如图所示,变化的匀强磁场垂直穿过金属框架MNQP,金属杆ab在
恒力F作用下沿框架从静止开始运动,1=0时磁感应强度大小为B,为使
b中不产生感应电流,下列能正确反映磁感应强度B随时间1变化的图像
是()
解析:选C金属杆b中不产生感应电流,则穿过闭合回路的磁通量不变,设金屈杆
ab长为L,金属杆ab到MP的距离为l1,金属杆ab的质量为m,则有a=Fm,x=12ar2,
BL山1=BL(1十x),联立可得1B=1B0+F22mB0I1,随着时间增加,1B是增大的,且增大
的速度越米越快,战C正确。
2.(2023·成都模拟)某星球表面0~200km高度范围内,水平方向磁场的磁感应强度大
小随高度增加由60T均匀减小至10T,为使航天器能在星球表面安全降落,可以利用电磁
阻力米减小航天器下落的速度。若在航天器上固定一边长为1m的正方形闭合线圈,航天器
竖直降落时线圈平面始终与磁场垂直,上下两边始终处于水平状态,为使航天器速度为1kms
时产生的电磁阻力〔只对该闭合线圈产生的作用)为1000N,则线圈电阻的阻值R为)
A.2.5×10-142
B.5×10-112
C.6.25×10-82
D.1×10-52
解析:选C由磁场分布规律可知,线圈上下两边所处位置的磁感应强度大小之差△B
=口B2-B1口Lh2-h1=2.5×10-灯,线圈上下两边产生的总感应电动势大小E=△BL,
线圈上下两边产生的总安培力大小F=△BL,其中I=ER,解得R=6.25×10一82,故C正
确。
3.(2022·全国甲卷)三个用同样的细导线做成的刚性闭合线
框,正方形线框的边长与圆线框的直径相等,圆线框的半径与正
六边形线框的边长相等,如图所示。把它们放入磁感应强度随时
间线性变化的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形
线框中感应电流的大小分别为I1、12和I3。()
A.I1<l32
B.IIs>h
C.I1=12>l3
D.11=12=
解析:选C设圆线框的半径为r,则由题意可知正方形线框的边长为2,正六边形线
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框的边长为r;所以圆线框的周长为C2=2πr,面积为S,=π2,同理可知正方形线框的周长
和面积分别为C1=8,S1=4r2,正六边形线框的周长和面积分别为C3=6㎡,S=12×r×3)
2×6=3)22,三线框材料粗细相同,根据电阻定律R=LS横截面,可知三个线框电阻之
比为R1:R2:R=C1:C,:C3=4:π:3,根据法拉第电磁感应定律有I=ER=△B△tSR,
可得电流之比为:11:12:13=2:2:3,即11=I2>。
4.(2021·辽宁高考(多选)如图(a)所示,两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直
放置并固定,顶端接有阻值为R的电阻,垂直导轨平面存在变化规律如图b)所示的匀强磁场,
1=0时磁场方向垂直纸面向里。在t=0到1=2t。的时间内,金属棒水平固定在距导轨项端L
处;t=2时,释放金屈棒。整个过程中金屈棒与导轨接触良好,导轨与金屈棒的电阻不计,
则()
图(a)
图(b)
A.在t=02时,金屈棒受到安培力的大小为B02L3OR
B.在t=t时,金屈棒中电流的大小为B0L20R
C.在1=302时,金属棒受到安培力的方向竖直向上
D.在t=3时,金届棒中电流的方向向右
解析:选BC由题图可知在0~一t时间段内产生的感应电动势为E=△中△t=B0L20,
根据闭合电路欧姆定律可知此时间段的电流为I=ER=BOL2OR,在02时磁感应强度为
B02,此时安培力为F=BIL=B02L32Rt0,故A错误,B正确:由图可知在t=3t02时,磁
场方向垂直纸面向外并逐渐增大,根据楞次定律可知产生顺时针方向的电流,再由左手定则
可知金属棒受到的安培力方向竖直向上,故C正确:由图可知在t=3时,磁场方向垂直纸
面向外,金属棒向下运动的过程中磁通量增加,根据楞次定律可知金属棒中的感应电流方向
向左,故D错误。
5(多选)如图所示,水平面上足够长的光滑平行金属导轨,左侧接定值电阻,整个装置处
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于竖直向下的匀强磁场中。金属杆N以某一初速度沿导轨向右滑行,且与导轨接触良好,
导轨电阻不计。则金属杆MN在运动过程中,速度大小、流过的电荷量q与时间t或位移x
的关系图像正确的是()
解析:选ABD金属杆在