第二章 专题探究四 电磁感应中的电路问题-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019)

回路中的总电流为1= Ts。E。=4,AB两端的电压即为路 42 端电压，大小为U=xRBm故A正确，BCD错误 0 43 0.10.20.30405/s -1 3.C解析：A.根据右手定则可知，等效电源OA的A端为正 极，则M板带正电，故A错误：B.导体棒OA垂直磁场转动 解析：(1)金属框穿过磁场区的过程中，各阶段金属框的位 切制磁感线，则产生的感应电动势为E=BwX=”,故 2 置如图甲所示 B错误；C.回路的感应电流I= +R,+比，电容器两端电压 E 米×区× 么=风，根据电容的定义式有C=号解得Q=CB,故 4 金属框穿过磁场区的过程中，各阶段金属框的等效电路图如 C正确：D.电阻R,上消耗的电功率为P=PR1,结合上述解 图乙、丙、丁所示 得P=a 64R,故D错误故选C 压轴挑战 4.C解析：A.杆OP产生的感应电动势恒为E=Bm=Br 乙 2 (2)第I阶段，金属框只有dc边在磁场中运动时，由法拉第 2,放A错误；BC.由右手定则知OP产生的感应电流方 B 电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，可得金属框中的电流 EB'm_0.2×1×10 向为由O到P,则MN杆中电流方向为由M到N,由左手定 i,-3r+r44x0.2 A=2.5A 则知MN杆受到向左的安培力，MN杆向左做加速运动，也 由右手定则可知感应电流的方向沿逆时针方向，持续的时间 产生感应电动势，与OP产生的感应电动势方向相反，则有 Ea-E-Evy Bor 2一Bw,随着MW的速度增加，回路中的 108=018 第Ⅱ阶段，金属框全部在磁场中运动时，由图丙可知，金属框 总电动势逐渐减小，回路电流减小：根据Uo=B-R-Br 2 中憾应电流是0，即2=0，持续的时间42==号s=0.3& R,可知P、O间电势差增大，则电容器的电压增大，电容器 第Ⅲ阶段，金属框只有b边在磁场中运动时，由法拉第电磁 带电量增大，故B错误，C正确；D.回路中电流逐渐减小， 感应定律和闭合电路欧姆定律，可得金属框中的电流= 杆MN受到的安培力逐渐减小，则杆向左做加速度逐渐减小 E_B'm_0.2x1×10 A=2.5A 3r+r4r4×0.2 的加速直线运动，故D错误故选C 由右手定则可知感应电流的方向沿顺时针方向，持续的时间 专题探究四电磁感应中的电路问题 '1 6=。10s=0.18 黑题专题强化 规定沿逆时针方向为电流正方向，画出金属框内感应电流的 1.B 2.AC i-‘图线，如答案图所示 3.D解析：A.导体棒接入电路部分产生的电动势为E= 5.D解析：A.将导体框从两个方向移出磁场的过程中，磁通 2BL仙，回路的总电阻为R= Ro RoRo 量均减小，而磁场方向都垂直纸面向外，根据楞次定律可知， 2R。+R =R。,回路中的总电 导体框中产生的感应电流方向均沿逆时针方向，故A错误； 流为广尽=，电阻R,两端的电压为U=号， BL'@ BCD.导体框以速度，匀速拉出磁场时，导体框中产生的感 2 4 应电流大小为=0受到的安培方大小为R,=L: BL'o 故A错误：B.电阻R,产生的焦耳热为QR 4 股产生的熊耳热为Q==(尝)台股道 BLe L BL2 2πTBL 8R。 ,故B错误：C通过电阻R的电荷量为？=7 过导休框截面的电荷量为9==尺×。尺，导体框以 速度2，被匀速拉出磁场时，导体框中产生的感应电流大小 BL2w、2m_TBL2 故C错误：D.导体棒两端的电势差为U酽= 4R。w2R。 为4-2受到的安墙力大小为片=此1：2，产生的 BL wL+wx21 7 2 +U=4Bw,故D正确，故选D. )RL=2B,通过导体框截 焦耳热为0：=，=（R)R 4.(1)见解析图 2BLe L BL? (2)如图所示依据见解析 面的电荷量为g2=142= R×云R,则有R:5=1:2, 选择性必修第二册·RJ黑白题20 Q,:Q2=1:2,q1:92=1:1,故BC错误，D正确故选D. 3.(1)6m/s(2)0.5T(3)18J(4)2.2s 6.C解析：根据法拉第电磁感应定律E=n4=n△S 解析：(1)设ab进入磁场时速度为，由机械能守恒得 Mg(-h)=mg(-)in件2M+m)r,解得=6m/a ,通过线圈导线某个横截面的电荷量为 2△ BPv (2)b在磁场中运动所受安培力F=B肌=R, R 244=2R,故选c. 根据平衡条件则有Mg=F+mgsin0,联立解得B=0.5T. 7.B解析：设半圆弧PQS的半径为r,在过程I中，根据法拉 (3)由能量守恒可得线框在通过磁场区域过程中产生的焦 耳热Q=2Mg2-2mg2sin0=18J. 第电磁感应定律，有E,= Bur ,根 (4)金属线框从AB到的过程，根据牛顿第二定律有 △41 4△ Mg-mgsin30°=(M+m)a1,解得a,=5m/s2, 据闭合电路欧姆定律，有1：尺则q=,4山，= Bur 4R 在过程 金属线框从AB到过程的时间，=”=1.2s, △中2 (2B-) 2m2 Ⅱ中，B增加到2B,有E2= Bur 24,4 金属线框通过磁场区域过程的时间2 21=0.2 △ h Bur 重物着地以后，根据牛顿第二定律有a2=gsin30°=5m/s2, BTr2 1 gBm=2,故ACD错误， 后，则2=△三2深，则=了 根据位移-时间公式有与山=，25，解得6=0.8， 2R 总时间1=1+2+43=2.28 B正确故选B. 4.BD解析：AB.1时刻，金属杆的速度大小为m=al,产生的感 8.B解析：A.在t时刻，线圈切制辐向磁场产生感应电动势 应电动势为E=,电路中的感应电流为1=B R,金属杆所受 E=nBx2m=2TnBR,感应电流1=一 E By ，线圈所受 安培力F=n×2R=2nmB,由牛顿第二定律得 的安培力大小为=m:,由牛领第二定排可知，拉 力F=ma+mgsin37+。0,可见F是1的一次函数，故A错 2 wRmg-Fg=2 nwRma,解得a=g- ,故A错误；C从开始 误，B正确：CD.1=0时，F最小，代入数据可求得a=2m/s2, 下落到【时刻，设线圈中的平均电流为1，由动量定理 t=2s时，F最大，最大值为F=12N,故C错误，D正确.故 选BD. 得2 awRmgt-nBlx2πR=2πRnme-0,又q=L,综合解得q= 5.(1)b端电势高0.9V(2)5m/s2(3)2m/83.6W B,故C错误；B.从开始下落到：时刻，下落高度为， 解析：(1)当ab的速度达到e=1m/s时，ab杆向右运动切割 磁感线，根据右手定则可知，b端电势高：此时b杆产生的 △Φ n E n△中nBx2 Rh Bh 电动势为E=BL=1V, 由q=h= 2mnRr-2mnRr ,由C项分 2unRr 2TnRr r 回路感应电流为1： =1A, R+r 析可知g=,联立解得A=m,放B正确：D.线 B 此时ab杆两端的电压为U=U%=R=0.9V. 圈下落过程中，N极内部有竖直向上的磁场，通过线圈的磁 (2)当ab的速度达到=1m/s时，此时ab杆受到的安培力 通量不始终为零，故D错误故选B. 大小为F安=B肌=1N, 9.(1)0.2A(2)4×108C 根据牛顿第二定律可得F-F=ma, 解析：(1)金属棒匀速运动时产生的感应电动势E=BLm= 解得ab杆此时的加速度大小为a= F-F发=5m/g 0.1×0.4×5V=0.2V,电路中总电阻为R。=R RR=10 R1+R2 (3)当ab杆做匀速直线运动时，b杆速度达到最大，则有 流过金属棒的感应电流为I= E=0.2 R E。,BIL=F E。=Bla.FR+r ,2V (2)金属棒两端电压为U=R#=0.2× 2V,电容器中 联立解得ab杆的最大速度为。=2m/8, 此时电流为I=2A, 储存的电荷量为Q=CU=0.3×106× =4x10*C. 电阻R消耗的电功率为P=PR=3.6W, 15 6.(1)4.375m/%(2)V2T2Ic 专题探究五 电磁感应中的动力学问题 5 解析：(1)对金属棒和重物整体，由牛顿第二定律得Mg 黑题 专题强化 mgsin0=(M+m)a,解得a=4.375m/s. 1.C2.C (2)由题图(b)可以看出最终金属棒ab将匀速运动，匀速运 参考答案与解析引黑白题21专题探究四电磁感应中的电路问题 黑题 专题强化 限时：45min 题型1等效电路的电势差计算 为B,导体棒OP转动过程中始终与金属圆环 1.(2024·四川成都期中)某同 接触良好.对于金属棒OP转动一周的过程， 学用粗细均匀的金属丝弯成 下列说法正确的是 ( 如图所示的图形，两个正方形 的边长均为L,A、B两点之间的距离远小于L, 在右侧正方形区域存在均匀增强的磁场，磁 感应强度随时间的变化率4B =k,则A、B两点 △t A.电阻R,两端的电压为BLa 之间的电势差UB为 ( B.电阻R上产生的焦耳热为BI A.kL2 B. 16R0 C.-kL2 D.L 2 2.(2023·江苏海安高级中学 C.通过电阻R,的电荷量为 R 期中)（多选）将一根绝缘细 7 D.导体棒两端的电势差为一BL2w 导线绕成如图所示的线圈， 再将线圈和小灯泡构成闭合回路，线圈内部 4.(2023·广东广州华侨中学期中)】 存在一方向垂直纸面向里的匀强磁场，已知 匀强磁场的磁感应强度B=0.2T, 小灯泡的电阻为R,细导线的电阻为T,矩形的 磁场宽度l=4m,一正方形金属框边长ad= 面积为S,小圆的面积为S2,磁感应强度大小 '=1m,每边的电阻r=0.2D,金属框以= 随时间变化的规律为B=B。+t,B。和k均为 10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终 大于零的常量，下列说法正确的是( 保持与磁感线方向垂直，如图所示。 A.通过小灯泡的电流由a流向b (1)画出金属框穿过磁场区的过程中，各阶段 B.闭合回路中的感应电动势为(S,-S2) 的等效电路图； (S1+S2) (2)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框 C.通过小灯泡的电流大小为 R+r 内感应电流的-t图线写出作图依据. 2Rk(S+S2) D.小灯泡两端的电压为 R+r X XX 3.(2024·江苏连云港期中)如图所示，水平金 属圆环的半径为L,匀质导体棒OP的长度为 2L,导体棒OP、电阻R1、电阻R2的阻值都为 R,电路中的其他电阻不计.导体棒OP绕着 它的一个端点O以大小为仙的角速度匀速转 动，0点恰好为金属圆环的圆心，转动平面内 还有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小 第二章黑白题045 题型2电荷量计算 8.(2024·江苏南京期中)如图装置可形成稳定 5.(2024·黑龙江大庆三模)如 的辐向磁场，磁场内有匝数为n、半径为R的 图所示，垂直纸面向外的正方 圆形线圈，在=0时刻线圈由静止释放，经时 形匀强磁场区域内，有一位于 间t速度变为，假设此时间内线圈所在处磁 纸面内的、电阻均匀的正方形 感应强度大小恒为B,线圈导线质量、电阻与 导体框abcd,现将导体框分别朝两个方向以 长度的比值分别为m、r,重力加速度为g,则下 v、2速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方 列说法正确的是 ( ) 向分别移出磁场的过程中 ( A.导体框中产生的感应电流方向相反 B.导体框受到的安培力大小之比为1：4 C.导体框中产生的焦耳热之比为1：4 儕视图 侧视图 D.通过导体框截面的电荷量之比为1：1 A.在t时刻线圈的加速度大小为g nB'v 6.如图所示，一正方形线圈的匝数为n,边长为a, mr 电阻为R,线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处 在磁场中.在△：时间内，磁感应强度的方向不 B.0~t时间内线圈下落高度为r(-】 B2 变，大小由B均匀增大到2B.在此过程中，通过 线圈导线某个横截面的电荷量为 ( C.0~t时间内通过线圈的电荷量为g-m 2TRn2B A.Ba? B.nBa? nBa2 Ba? D.线圈下落过程中，通过线圈的磁通量始终 R 2R 2R 为零 9.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T 金属棒AD长L=0.4m,长度与框架宽度相 同，金属棒的电阻R=号D,框架电阻不计，电 (第6题) (第7题) 阻R1=2D,R2=1D,当金属棒以5m/s的速 7.如图所示，导体轨道0PQS固定， 度匀速向右运动时，求： 其PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中 (1)通过金属棒的电流为多大？ 心，O为圆心，轨道的电阻忽略不计.0M是有 (2)若图中的电容器C为0.3μF,则电容器中 一定电阻的可绕O转动的金属杆.M端位于 储存多少电荷量？ PQS弧上，OM与轨道接触良好.空间存在与 半圆弧所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强 度的大小为B,现使OM从OQ位置以恒定的 角速度沿逆时针方向转到OS位置并固定（过 程I):再使磁感应强度的大小以一定的变化 率从B增加到2B(过程Ⅱ).在过程I、Ⅱ，流 过OM的电荷量之比为 A.1:1 B.1:2 C.1:3 D.2:3 选择性必修第二册·RJ黑白题046