高考物理一輪復習 第九章 電磁感應 微專題70 電磁感應中的圖象問題備考精煉-人教版高三物理試題

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1、70 電磁感應中的圖象問題 [方法點撥]　(1)產(chǎn)生電動勢的那部分導體相當于電源，電源內(nèi)部電流由負極流向正極，電源兩端電壓為路端電壓．(2)Φ－t圖象、B－t圖象的斜率對應電動勢大小及電流方向，其斜率不變或平行，感應電動勢大小不變，電流方向不變． 1．(多選)矩形線框abcd固定放在勻強磁場中，磁場方向與線圈平面垂直，磁感應強度B隨時間t變化的圖象如圖1所示．設t＝0時刻，磁感應強度的方向垂直紙面向里，下列圖中i表示線圈中感應電流的大小(規(guī)定電流沿順時針方向為正)，F(xiàn)表示線框ab邊所受的安培力的大小(規(guī)定ab邊所受的安培力方向向左為正)，則下列圖象中可能正確的是(　　) 圖1

2、 2．(多選)(2018·如東縣質量檢測)如圖2所示，一個“日”字形金屬框架豎直放置，AB、CD、EF邊水平且間距均為L，阻值均為R，框架其余部分電阻不計．水平虛線下方有一寬度為L的垂直紙面向里的勻強磁場．釋放框架，當AB邊剛進入磁場時框架恰好勻速，從AB邊到達虛線至線框穿出磁場的過程中，AB兩端的電勢差UAB、AB邊中的電流I(設從A到B為正)隨位移x變化的圖象正確的是(　　) 圖2 3．如圖3甲中，兩平行光滑金屬導軌放置在水平面上，間距為L，左端接電阻R，導軌電阻不計．整個裝置處于方向豎直向下、磁感應強度為B的勻強磁場中．將質量為m、電阻為r的金屬棒ab置于導軌上．當ab

3、受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運動時，F(xiàn)與金屬棒速度v的關系如圖乙．已知ab與導軌始終垂直且兩端接觸良好，設ab中的感應電流為I，ab受到的安培力大小為FA，R兩端的電壓為UR，R的電功率為P，則下列圖中大致正確的是(　　) 圖3 4．(多選)( 2017·儀征中學模擬)在絕緣水平桌面上有MN、PQ兩根平行的光滑金屬導軌，導軌間的距離為l，金屬棒ab和cd垂直放在導軌上，兩棒正中間用一根長l的絕緣細線相連．棒ab右側有一直角三角形勻強磁場區(qū)域，磁場方向豎直向下，三角形的兩條直角邊長均為l，整個裝置的俯視圖如圖4所示．從圖示位置在棒ab上加水平拉力F，使金屬棒ab和

4、cd向右勻速穿過磁場區(qū)，則金屬棒ab中感應電流i和絕緣細線上的張力大小F′隨時間t變化的圖象可能正確的是(金屬棒ab中電流方向由a到b為正)(　　) 圖4 5．(多選)(2018·高郵市段考)如圖5甲所示，abcd是匝數(shù)為100匝、邊長為10 cm、總電阻為0.1 Ω的正方形閉合導線圈，放在與線圈平面垂直的如圖所示的勻強磁場中，磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖乙所示，則以下說法正確的是(　　) 圖5 A．導線圈中產(chǎn)生的是交變電流 B．在t＝2.5 s時導線圈產(chǎn)生的感應電動勢為1 V C．在0～2 s內(nèi)通過導線橫截面的電荷量為20 C D．在t＝1 s時，導線圈內(nèi)電流

5、的瞬時功率為10 W 6．如圖6所示，導體棒沿兩平行金屬導軌從圖中位置以速度v向右勻速通過一正方形磁場區(qū)域abcd，ac垂直于導軌且平行于導體棒，ac右側的磁感應強度是左側的2倍且方向相反，導軌和導體棒的電阻均不計，下列關于導體棒中感應電流和所受安培力隨時間變化的圖象正確的是(規(guī)定電流從M經(jīng)R到N為正方向，安培力向左為正方向)(　　) 圖6 7．(多選)空間中存在一垂直紙面向里的勻強磁場，磁場區(qū)域的橫截面為等腰直角三角形，底邊水平，其斜邊長度為L.一正方形導體框abcd的邊長也為L，開始正方形導體框的ab邊與磁場區(qū)域橫截面的斜邊剛好重合，如圖7所示．由圖示的位置開始計時，正方

6、形導體框以平行于bc邊的速度v勻速穿越磁場．若導體框中的感應電流為i，a、b兩點間的電壓為Uab，感應電流取逆時針方向為正，則導體框穿越磁場的過程中，i、Uab隨時間的變化規(guī)律的圖象正確的是(　　) 圖7 8．(多選)如圖8所示，在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導線框，導線框右側有兩個寬度也為L的有界勻強磁場，磁感應強度大小均為B、方向分別豎直向下和豎直向上．t＝0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合，隨后導線框在外力作用下，以速度v勻速進入并通過磁場區(qū)域．規(guī)定電流i沿逆時針方向時為正，磁感線豎直向下時磁通量Φ為正，安培力的合力F向左為正．則以下關于Φ、i、F和導線

7、框中的電功率P隨時間變化的圖象大致正確的是(　　) 圖8 9．(多選)如圖9所示，在水平面內(nèi)有兩個光滑金屬“V”字形導軌，空間中存在垂直于水平面的勻強磁場，其中導軌bac固定不動，用外力F使導軌edf向右勻速運動，導軌間始終接觸良好，從圖示位置開始計時，下列關于回路中的電流I的大小和外力F的大小隨時間的變化關系正確的是(　　) 圖9 10．(多選)(2017·南京市三校聯(lián)考)半徑為r、帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導線，分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板A、B連接，兩板間距為d且足夠寬，如圖10甲所示．有一變化的磁場垂直于紙

8、面，規(guī)定向內(nèi)為正，變化規(guī)律如圖乙所示．在平行金屬板A、B正中間有質量未知、電荷量為q的帶電液滴，液滴在0～0.1 s處于靜止狀態(tài)，已知重力加速度為g.則以下說法正確的是(　　) 甲 乙 圖10 A．液滴帶正電 B．液滴的質量為 C．第0.3 s時液滴的運動方向改變 D．第0.4 s時液滴距初始位置距離為0. 08g(單位：米) 11．如圖11甲所示，光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角，M、P兩端接一電阻為R的定值電阻，電阻為r的金屬棒ab垂直導軌放置且棒兩端始終與導軌接觸良好，其他部分電阻不計．整個裝置處在磁感應強度大小為B、方向垂直導軌平面向上的勻強磁場

9、中．t＝0時對金屬棒施加一平行于導軌向上的外力F，使金屬棒由靜止開始沿導軌向上運動，通過定值電阻R的電荷量q隨時間的平方t2變化的關系如圖乙所示．下列關于穿過回路abPMa的磁通量Φ、金屬棒的加速度a、外力F、通過電阻R的電流I隨時間t變化的圖象中正確的是(　　) 圖11 答案精析 1．AC 2．AC　[0～L過程中，此時AB相當于內(nèi)阻為R為電源，B為電源正極，電勢較高，AB兩端的電勢差為路端電壓，設為－U， 此時由閉合電路歐姆定律有：I＝，U＝I·R＝， 其中E為電源電動勢，I為電路總電流； L～2L過程中，CD相當于內(nèi)阻為R的電源， 此時UBA＝E－IR＝E＝U

10、，所以UAB＝－U； 2L～3L過程中，EF相當于內(nèi)阻為R為電源， 此時UBA＝E－IR＝E＝U，所以UAB＝－U， 則A圖象符合，A項正確，B項錯誤； 0～L過程中，因為AB邊剛進入磁場時框架恰好勻速， 由受力平衡可知，電流方向從A到B， 此時電流I1＝＝； L～2L過程中，CD相當于內(nèi)阻為R的電源，電流方向從B到A， 此時電流I2＝－I1＝－； 2L～3L過程中，EF相當于內(nèi)阻為R的電源，電流方向從B到A， 此時電流I3＝－I1＝－， 則C圖象符合，C項正確，D項錯誤．] 3．A　4.AC 5．ACD　[在0～2 s內(nèi)，磁感應強度變化率為＝1 T/s，根據(jù)法拉第電

11、磁感應定律，產(chǎn)生的感應電動勢為E1＝nS＝100×0.12×1 V＝1 V，感應電流方向為逆時針方向；在2～3 s內(nèi)，磁感應強度變化率大小為＝2 T/s，根據(jù)法拉第電磁感應定律，產(chǎn)生的感應電動勢為E2＝nS＝100×0.12×2 V＝2 V，感應電流方向為順時針方向．導線圈中產(chǎn)生的感應電流為方波交變電流，選項A正確．在t＝2.5 s時，產(chǎn)生的感應電動勢為E2＝2 V，選項B錯誤．在0～2 s內(nèi)，感應電流I＝＝10 A，通過導體橫截面的電荷量為q＝IΔt＝20 C，選項C正確．在t＝1 s時，導線圈內(nèi)感應電流的瞬時功率P＝UI＝I2R＝102×0.1 W＝10 W，選項D正確．] 6．A　[由

12、E＝BLv可知，導體棒由b運動到ac過程中，切割磁感線有效長度L均勻增大，感應電動勢E均勻增大，由歐姆定律可知，感應電流I均勻增大．由右手定則可知，感應電流方向由M經(jīng)R到N，由左手定則可知，導體棒所受安培力水平向左，大小不斷增大，故B、C、D項錯誤，A項正確．] 7．AD　[由楞次定律可知，導體框進入磁場時感應電流的方向為逆時針，出磁場時感應電流的方向為順時針，由E＝BLv可知i＝＝，導體框進、出磁場時，有效切割長度均由L逐漸變?yōu)榱?，所以電流也是均從大變小，A正確，B錯誤；剛進磁場時ab邊為電源，Uab為負值，且大小為BLv，進磁場后Uab均勻減小，cd邊剛到磁場區(qū)域橫截面的斜邊時ab邊不是

13、電源，電流從b到a，Uab為負值，且大小為，繼續(xù)運動直到導體框出磁場的過程中Uab均勻減小，C錯誤，D正確．] 8．BD　9.AD 10．ABD　[根據(jù)楞次定律可知，在0～0.1 s內(nèi)圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢下板為正，液滴處于平衡狀態(tài)時，可知液滴帶正電，選項A正確；在0～0.1 s內(nèi)圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢E＝S＝×πr2＝0.1πr2；對液滴mg＝q，解得m＝，選項B正確；0.1～0.2 s時電動勢的方向發(fā)生改變，則液滴向下做加速運動，0.2～0.3 s時電動勢的方向不變，液滴繼續(xù)向下加速運動，0.3～0.4 s時，電動勢的方向發(fā)生改變，液滴向下做勻速運動，運動方向未改變，選項C錯誤；液滴向

14、下加速運動的加速度為mg＋q＝ma，解得a＝2g,0.1～0.3 s內(nèi)液滴向下加速運動的位移x1＝at2＝×2g×0.22 m＝0.04g m；在0.3 s時刻液滴的速度v＝at＝2g×0.2 m/s＝0.4g m/s；0.3～0.4 s內(nèi)液滴勻速運動，故位移為x2＝vt′＝0.4g×0.1 m＝0.04g m，故第0.4 s時液滴距初始位置距離為0. 08g(單位：米)，選項D正確．] 11．C　[設金屬導軌間的距離為l，金屬棒沿導軌向上運動的位移為x，由題圖乙可得q＝t＝＝kt2，x＝t2，故金屬棒做勻加速直線運動，B錯誤；由Φ＝Bl可知，A錯誤；回路中的電流I＝t，由牛頓第二定律有F－mgsin θ－BIl＝ma，故有F＝t＋mgsin θ＋ma，C正確，D錯誤．]