第2章 专题6 电磁感应与电路问题-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册同步课件（人教版2019 江苏专用）

物理 选择性必修 第二册 江苏专版 1 6 专题6 电磁感应与电路问题 刷题型 2 1.[湖北荆州中学2024高二上月考] 一直径为、电阻为 的均匀光滑金属圆环水 平放置在方向竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为 ，如图所示. 一根长为、电阻为的金属棒在圆环上以速度 （方向与棒垂直）匀速平动， 与圆环接触良好.当棒运动到圆环的直径位置时， 棒中的电流为( ) B A. B. C. D. 题型1 电磁感应电路中的电压、电流及安培力的计算 3 【思路导引】棒垂直切割磁感线，根据求出 棒产生的感应电动势，分析电路结构， 求出电路的总电阻，再根据闭合电路欧姆定律求 棒中的电流. 题型1 电磁感应电路中的电压、电流及安培力的计算 4 解析 当棒运动到圆环的直径位置时，产生的感应电动势大小为，电路中 棒相当于 电源，金属圆环上下两部分并联，则电路的总电阻为，则 棒中的电流为 ，故选B. 【关键点拨】解答本题的关键是要明确电路结构，知道 棒相当于电源，金属圆环上下两部分并联. 题型1 电磁感应电路中的电压、电流及安培力的计算 5 2.[湖南长沙周南中学2023高二下期末] 如图所示，在光滑绝缘水平面上有一正方形线框 ， 线框由均匀电阻丝制成，边长为，总阻值为 .两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁感应强度大小 为，磁场方向竖直向下.线框以沿垂直于方向的速度进入磁场，当对角线 刚进入磁场时 线框的速度大小为，方向与磁场边界成 角，则对角线 刚进入磁场时( ) B A.线框产生的感应电动势为 B.线框中的感应电流为 C.线框所受安培力大小为 D.、两端的电压为 题型1 电磁感应电路中的电压、电流及安培力的计算 6 解析 对角线刚进入磁场时，线框切割磁感线的有效长度为，产生的感应电动势为 ， A错误；根据闭合电路欧姆定律可知线框中的感应电流为，B正确； 边所受的安培 力大小为，方向垂直向下，边所受的安培力大小为 ，方向 垂直向下，可知、方向垂直，故线框所受安培力的大小为 ，C错 误；、两端的电压为 ，D错误. 题型1 电磁感应电路中的电压、电流及安培力的计算 7 3.[江苏盐城建湖高级中学2024高二上期末改编] 如图甲所示，面积为 的100匝线圈处在匀 强磁场中，线圈电阻 ，磁场方向垂直于线圈平面向里，已知磁感应强度随时间变化的规 律如图乙所示，定值电阻 .下列说法正确的是( ) D 甲 乙 A.线圈中产生的感应电动势均匀增大 B.线圈有扩张的趋势 C.点电势比点电势低 D.内通过电阻的电荷量为 题型2 回路中感应电荷量的求解 8 解析 由题图乙可知B随 均匀变化，所以线圈中的磁通量变化率恒定，产生的感应电动势恒定， A错误；由题图乙可知，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈有 收缩的趋势，B错误；根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的感应电动势大小为 ，根据闭合电路欧姆定律可得、两点间电压为 ，根据 楞次定律可知电流从点流出、点流入，所以点电势比点电势高，C错误；通过电阻 的 电流为，内通过电阻的电荷量为 ，D正确. 题型2 回路中感应电荷量的求解 9 4.[广东实验中学2023高二下月考] 如图所示，在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为 的匀强磁场区域中有一个匀质导线制成的单匝直角三角形线框.现用外力使线框以恒 定的速度沿垂直于磁场方向向右运动，运动中线框的 边始终与磁场右边界平行.已 知，线框的总电阻为 .则线框离开磁场的过程中( ) A A.线框中的电动势随时间均匀增大 B.通过线框横截面的电荷量为 C.线框所受外力的最大值为 D.线框中的热功率与时间成正比 题型2 回路中感应电荷量的求解 10 解析 在线框离开磁场的过程中，时刻线框切割磁感线的有效长度为 ，则感应电动势为 ，可知线框中的电动势随时间均匀增大，A正确；通过线框横截面的电荷量为 ，B错误；当 边切割磁感线时回路中电流最大，线框所受安培 力最大，由平衡条件可知此时外力最大，则有，C错误；根据 可 知，电流与时间成正比，由 可知，热功率与时间的二次方成正比，D错误. 题型2 回路中感应电荷量的求解 11 5.[辽宁部分学校2024高二上月考] 如图甲所示，一半径为、电阻为 的圆形金属导线框放置在 绝缘水平面上，其直径 所在的虚线左、右两侧空间均存在垂直水平面的磁场.左侧空间磁场为 匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直水平面向下，右侧磁场的磁感应强度随时间 的变 化规律如图乙所示，规定垂直水平面向下为正方向，其中、 都是已知量.由于水平面粗糙，导 线框一直处于静止状态.则下列说法中正确的是( ) D 甲 乙 A. 时间内导线框受到的摩擦力方向一直向右 B. 时刻导线框受到的摩擦力为0 C.时刻导线框受到的安培力大小为 D.时间内通过导线框横截面的电荷量为 题型2 回路中感应电荷量的求解 12 解析 根据楞次定律可知， 时间内导线框中产生的感应电流为逆时针方向，根据左手定则 可知导线框的左右两部分受的安培力方向都向右，即导线框整体受安培力方向向右，根据平衡条 件可知导线框受到的摩擦力方向一直向左，A错误； 时刻导线框的电流不为零，右侧磁场的磁 感应强度为零，但左侧磁场的磁感应强度不为零，则导线框所受安培力不为零，导线框受到的摩 擦力不为零，感应电动势，电流 ，导线框受到的安培力大小 ，B、C错误； 时间内通过导线框横截面的电荷量为 ，D正确. 题型2 回路中感应电荷量的求解 13 6.[山东泰安新泰一中2024高二上月考] 如图所示，质量为、电阻为、边长为 的正方形金属线框的 边恰好与有界匀强磁场的上边界重合，现将线框在竖直平面 内由静止释放，当下落高度为 时线框开始做匀速运动.已知线框平面始终与 磁场方向垂直，且边始终水平，磁感应强度大小为 ，方向垂直纸面向外，重力 加速度大小为 ，不计空气阻力，下列说法正确的是( ) D A. 边进入磁场时，线框中感应电流的方向为逆时针方向 B.线框匀速运动时，速度大小为 C.线框从静止到刚好匀速运动的过程中，通过线框横截面的电荷量为 D.线框从静止到刚好匀速运动的过程中，线框中产生的焦耳热为 题型3 电磁感应中电功率、焦耳热的计算 14 解析 边进入磁场时切割磁感线，根据右手定则可知线框中感应电流的方向为顺时针方向，A 错误；线框匀速运动时，受力平衡，有，其中， ，联立解得 ，B错误；线框从静止到刚好匀速运动的过程中有，， ，联立 解得通过线框横截面的电荷量为 ，C错误；根据能量守恒定律，线框从静止到刚好匀速运 动的过程中，线框中产生的焦耳热为 ，D正确. 题型3 电磁感应中电功率、焦耳热的计算 15 7.[江苏扬州2023高二下期末改编] 如图甲所示，质量为、电阻为 的单匝匀质圆形线框用轻质 绝缘细线悬挂于点，线框半径为，水平虚线过圆心，细线所能承受的最大拉力为 .从某 时刻起，在上方加垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小按图乙所示规律变化.在 时刻 细线恰好被拉断，之后线框向下运动，穿出磁场时的速度为、为已知量，重力加速度为 ， 以下说法不正确的是( ) 题型3 电磁感应中电功率、焦耳热的计算 16 甲 乙 A.细线断裂前瞬间线框中的电功率为 B.细线断裂前瞬间线框所受安培力大小为 C.时刻后，线框穿出磁场的过程中产生的焦耳热为 D.时刻后，线框穿出磁场的过程中通过线框横截面的电荷量为 √ 题型3 电磁感应中电功率、焦耳热的计算 解析 由法拉第电磁感应定律可知，细线断裂前感应电动势为 ， 此时线框中的电功率为，A错误；设细线断裂前瞬间线框受到的安培力为 ，由楞 次定律可判断的方向向下，所以有，B正确；线框穿出磁场过程重心下降 ，重力 势能减少，减少的重力势能一部分转化为焦耳热 ，一部分转为线框的动能，由能量守恒定律有 ，C正确；线框穿出磁场过程中，平均感应电动势为 ， 平均感应电流为，通过线框横截面的电荷量为，联立解得，D正确 符合 题意. 题型3 电磁感应中电功率、焦耳热的计算 18 【方法总结】通过导体横截面的电荷量的计算方法：（1）根据法拉第电磁感应定律求平均感应 电动势，根据闭合电路欧姆定律求平均感应电流，则电荷量 .（2）安培力的冲量 为 ，若已知导体初、末速度，可根据动量定理求电荷量. 题型3 电磁感应中电功率、焦耳热的计算 19 8.[河南信阳高级中学2024月考] 如图所示，固定在水平面上的半径为 的金属圆环内存在方向竖 直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场.长为的水平金属棒，一端固定在竖直导电转轴 上， 随轴以角速度 匀速转动，转动时棒与圆环接触良好，在圆环的点和电刷间接有阻值为 的电 阻和电容为、板间距为 的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态.已知重 力加速度为 ，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是( ) C A.棒产生的电动势为 B.微粒的比荷为 C.电阻消耗的电功率为 D.电容器所带的电荷量为 题型4 含电容器的电磁感应电路 20 解析 由题图可知，金属棒切割磁感线的有效长度为 ，则棒产生的感应电动势 ，A错误；金属棒电阻不计，电容器两极板间的电压等于金属棒产生的感 应电动势，微粒在电容器极板间处于静止状态，重力与静电力平衡，有，可得 ， B错误；电阻消耗的电功率为，C正确；电容器所带电荷量为 ， D错误. 【易错分析】本题易弄错金属棒切割磁感线的有效长度，而错选A项. 题型4 含电容器的电磁感应电路 21 $$