微专题10 电磁感应中的电路和图像问题 专题检测-2026届高考物理一轮复习

( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 微专题10　电磁感应中的电路和图像问题 满分50分,限时45分钟 一、选择题(本题共6小题,共24分。在每小题给出的四个选项中,第1—5题只有一项符合题目要求,每小题4分;第6题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 1.如图所示,在区域Ⅰ、Ⅱ中分别有磁感应强度大小相等、垂直纸面但方向相反、宽度均为a的匀强磁场区域。高为a的正三角形线框efg从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,下列图像中能正确描述线框efg中感应电流i与线框移动距离x关系的是 (　　) 　　　　　　 　　　　　　 2.如图,空间中存在水平向右的匀强磁场,一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动,且始终平行于OP。导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是 (　　) 　　 　　　　　　　　　　　　 3.如图所示,半径为R的半圆形闭合金属线框可绕O点在纸面内逆时针匀速转动,过O点的边界上方存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。初始时线框直径与虚线边界垂直。已知线框的电阻为r,线框匀速转动的角速度为ω,从图示位置开始计时,以顺时针方向为感应电流的正方向,下列关于线框中的感应电流i随时间t的变化关系正确的是 (　　) 　　　　　　 　　　　　　 4.如图所示,两根不计电阻的光滑金属导轨平行放置,导轨及其构成的平面均与水平面成某一角度,导轨上端用直导线连接,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。具有一定阻值的金属棒MN从某高度由静止开始下滑,下滑过程中MN始终与导轨垂直并接触良好,则MN所受的安培力F及其加速度a、速度v、电流I,随时间t变化的关系图像可能正确的是 (　　) 　　　 5.如图,M、N是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨,导轨足够长且电阻可忽略不计;导轨间有一垂直于水平面向下的匀强磁场,其左边界OO'垂直于导轨;阻值恒定的两均匀金属棒a、b均垂直于导轨放置,b始终固定。a以一定初速度进入磁场,此后运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,并与b不相碰。以O为坐标原点,水平向右为正方向建立x轴坐标;在运动过程中,a的速度记为v,a克服安培力做功的功率记为P。下列v或P随x变化的图像中,可能正确的是 (　　) 　　　　　　　　　　　　 6.如图所示,线框ac、bd边长为2L、电阻不计,三条短边ab、cd、ef长均为L、电阻均为R,ef位于线框正中间。线框下方有一宽度为L的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,cd边与磁场边界平行,当cd距磁场上边界一定高度时无初速释放线框,线框cd边进入磁场时线框恰好匀速运动,下落过程中线框始终在竖直面内,已知线框质量为m,重力加速度为g,则下列判断正确的是 (　　) A.线框通过磁场过程中流过ab边的电流不变 B.线框通过磁场过程中a、b两点间电势差始终为Uab=- C.释放时cd边到磁场上边界高度为 D.整个过程中ab边产生的焦耳热一定为2mgL 二、非选择题(本题共2小题,共26分) 7.(12分)光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场,磁场被分成区域Ⅰ和Ⅱ,宽度均为h,其俯视图如图(a)所示,两磁场的磁感应强度随时间t的变化图线如图(b)所示,0～τ时间内,两区域磁场恒定,方向相反,磁感应强度大小分别为2B0和B0,一电阻为R,边长为h的刚性正方形金属线框abcd,平放在水平面上,ab、cd边与磁场边界平行。t=0时,线框ab边刚好跨过区域Ⅰ的左边界以速度v向右运动。在τ时刻,ab边运动到距区域Ⅰ的左边界处,线框的速度近似为零,此时线框被固定,如图(a)中的虚线框所示。随后在τ～2τ时间内,Ⅰ区磁感应强度线性减小到0,Ⅱ区磁场保持不变;2τ～3τ时间内,Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0。求: (1)t=0时,线框所受的安培力F; (2)t=1.2τ时,穿过线框的磁通量Φ; (3)2τ～3τ时间内,线框中产生的热量Q。 　　 8.(14分)某小组探究“法拉第圆盘发电机与电动机的功用”,设计了如图所示装置。飞轮由三根长a=0.8 m的辐条和金属圆环组成,可绕过其中心的水平固定轴转动,不可伸长细绳绕在圆环上,系着质量m=1 kg的物块,细绳与圆环无相对滑动。飞轮处在方向垂直环面的匀强磁场中,左侧电路通过电刷与转轴和圆环边缘良好接触,开关S可分别与图示中的电路连接。已知电源电动势E0=12 V、内阻r=0.1 Ω、限流电阻R1=0.3 Ω、飞轮每根辐条电阻R=0.9 Ω,电路中还有可调电阻R2(待求)和电感L,不计其他电阻和阻力损耗,不计飞轮转轴大小,重力加速度g取10 m/s2。 (1)开关S掷1,“电动机”提升物块匀速上升时,理想电压表示数U=8 V, ①判断磁场方向,并求流过电阻R1的电流I; ②求物块匀速上升的速度v。 (2)开关S掷2,物块从静止开始下落,经过一段时间后,物块匀速下降的速度与“电动机”匀速提升物块的速度大小相等, ①求可调电阻R2的阻值; ②求磁感应强度B的大小。 答案 1.B　 2.C　 3.D　 4.A　 5.A 6.BC　 7.(1),方向水平向左　(2)　(3) 解析　(1)由图可知t=0时线框切割磁感线产生的感应电(1分) 则感应电流大小为I== (1分) 线框所受的安培力为 (2分) 方向水平向左 (1分) (2)在τ时刻,ab边运动到距区域Ⅰ的左边界处,线框的速度近似为零,此时线框被固定,则t=1.2τ时穿过线框的磁通量为(2分) 方向垂直纸面向里 (1分) (3)2τ～3τ时间内,Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0,则有 (2分) 感应电流大小为I'== (1分) 则2τ～3τ时间内,线框中产生的热量为 Q=I'2Rτ= (1分) 8.(1)①垂直纸面向外　10 A　②5 m/s (2)①0.2 Ω　②2.5 T 解析　(1)①开关S掷1时电流从飞轮边缘流向中心,飞轮在安培力作用下逆时针转动 由左手定则知磁场方向垂直纸面向外 (1分) 通过R1的电流I==10 A(2分) ②此时飞轮相当于“电动机”,则有 UI-I2·=mg·v (2分) 解得v=5 m/s(1分) (2)开关S掷2,物块匀速下降时v仍为5 m/s 则流过辐条的电流应与(1)中的相同 3B·a·=mg·v (2分) 得B=2.5 T(1分) 由E=Ba得E=5 V(2分) 而I= (2分) 故R2=0.2 Ω(1分) $