高考物理一輪復(fù)習 第九章 電磁感應(yīng) 微專題70 電磁感應(yīng)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(yīng)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(yīng)電動勢大小及電流方向，其斜率不變或平行，感應(yīng)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(yīng)強度B隨時間t變化的圖象如圖1所示．設(shè)t＝0時刻，磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向里，下列圖中i表示線圈中感應(yīng)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(zhì)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(shè)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(yīng)強度為B的勻強磁場中．將質(zhì)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(guān)系如圖乙．已知ab與導軌始終垂直且兩端接觸良好，設(shè)ab中的感應(yīng)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(cè)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(yīng)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(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)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(yīng)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(cè)的磁感應(yīng)強度是左側(cè)的2倍且方向相反，導軌和導體棒的電阻均不計，下列關(guān)于導體棒中感應(yīng)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(yīng)電流為i，a、b兩點間的電壓為Uab，感應(yīng)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(cè)有兩個寬度也為L的有界勻強磁場，磁感應(yīng)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(guān)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(guān)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(guān)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?qū)?，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(zhì)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(zhì)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(yīng)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(guān)系如圖乙所示．下列關(guān)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(shè)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(yīng)強度變化率為＝1 T/s，根據(jù)法拉第電

11、磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1＝nS＝100×0.12×1 V＝1 V，感應(yīng)電流方向為逆時針方向；在2～3 s內(nèi)，磁感應(yīng)強度變化率大小為＝2 T/s，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2＝nS＝100×0.12×2 V＝2 V，感應(yīng)電流方向為順時針方向．導線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)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(yīng)電動勢為E2＝2 V，選項B錯誤．在0～2 s內(nèi)，感應(yīng)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(yīng)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(yīng)電動勢E均勻增大，由歐姆定律可知，感應(yīng)電流I均勻增大．由右手定則可知，感應(yīng)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(yīng)電流的方向為逆時針，出磁場時感應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)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．]