2019版高考物理一輪復(fù)習(xí)高頻考點強化（九）電磁感應(yīng)中的圖象問題練習(xí).docx

高頻考點強化(九)電磁感應(yīng)中的圖象問題(45分鐘100分)一、選擇題(本題共9小題,每小題7分,共63分。16題為單選題,79題為多選題)1.線圈所圍的面積為0.1 m2,線圈電阻為1 。規(guī)定線圈中感應(yīng)電流I的正方向從上往下看是順時針方向,如圖甲所示。磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示。則以下說法正確的是()A.在時間05 s內(nèi),I的最大值為0.1 AB.在第4 s時刻,I的方向為正C.前2 s內(nèi),通過線圈某截面的總電量為0.01 CD.第3 s內(nèi),線圈的發(fā)熱功率最大【解析】選C。由圖看出,在01 s內(nèi)圖線的斜率最大,B的變化率最大,根據(jù)閉合電路歐姆定律得,I=n,知磁感應(yīng)強度的變化率越大,則電流越大,磁感應(yīng)強度變化率最大值為0.1,則最大電流I= A=0.01 A,故A項錯誤;在第4 s時刻,穿過線圈的磁場方向向上,磁通量減小,則根據(jù)楞次定律判斷得知,I的方向為逆時針方向,即為負方向,故B項錯誤;前2 s內(nèi),通過線圈某截面的總電量q= C=0.01 C,故C項正確;第3 s內(nèi),B沒有變化,線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,則線圈的發(fā)熱功率最小,故D項錯誤。2.如圖所示,固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強磁場中,金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動。t=0時,磁感應(yīng)強度為B,此時MN到達的位置使MDEN構(gòu)成一個邊長為L的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,從t=0開始,磁感應(yīng)強度B隨時間t變化圖象為()【解析】選C。當(dāng)通過閉合回路的磁通量不變,則MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,有B0L2=BL(L+vt),所以B=,即B與時間t為反比例關(guān)系,則可知對應(yīng)的圖象應(yīng)為C,故C項正確,A、B、D項錯誤。3.(2018洛陽模擬)如圖甲所示,光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾60度角斜向下的勻強磁場中,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向),導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置,除電阻R的阻值外,其余電阻不計,導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。規(guī)定ab的方向為電流的正方向,水平向右的方向為外力的正方向,則在0t時間內(nèi),能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時間t變化的圖象是()【解析】選D。由E=sin60可知,電動勢保持不變,則電路中電流不變;由安培力F=BIL可知,電路中安培力隨B的變化而變化,當(dāng)B為負值時,安培力的方向為負,B為正值時,安培力為正值,故D項正確。4.(2018晉江模擬)如圖所示,直角坐標(biāo)系xOy的二、四象限有垂直坐標(biāo)系向里的勻強磁場磁感應(yīng)強度大小均為B,在第三象限有垂直坐標(biāo)系向外的勻強磁場磁感應(yīng)強度大小為2B,現(xiàn)將半徑為R,圓心角為90的扇形閉合導(dǎo)線框OPQ在外力作用下以恒定角速度繞O點在紙面內(nèi)沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。t=0時線框在圖示位置,設(shè)電流逆時針方向為正方向。則下列關(guān)于導(dǎo)線框中的電流隨時間變化關(guān)系正確的是()【解析】選B。在0t時間內(nèi),線框從圖示位置開始(t=0)轉(zhuǎn)過90的過程中,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E1=BR2;由閉合電路歐姆定律得,回路電流為:I1=,根據(jù)楞次定律判斷可知,線框中感應(yīng)電流方向沿逆時針;在t2t時間內(nèi),線框進入第三象限的過程中,回路電流方向為順時針,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E2=BR2+2BR2=BR2=3E1;感應(yīng)電流為:I2=3I1;在2t3t時間內(nèi),線框進入第四象限的過程中,回路電流方向為逆時針?；芈分挟a(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E3=BR2+2BR2=BR2=3E1;感應(yīng)電流為:I2=3I1;在3t4t時間內(nèi),線框出第四象限的過程中,回路電流方向為順時針?；芈分挟a(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E4=BR2;由閉合電路歐姆定律得,回路電流為:I4=I1,故B項正確?！炯庸逃?xùn)練】(2018昆明模擬)如圖所示,平面直角坐標(biāo)系xOy的第一、三象限分布著垂直于紙面向里和向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小相等,MON是圓心角為90的扇形導(dǎo)線框,圓心在坐標(biāo)原點O處,導(dǎo)線框在紙面內(nèi)。在t=0時刻,線框從圖示位置開始繞垂直于紙面、且過O點的軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動,以逆時針方向為線框中感應(yīng)電流的正方向,在轉(zhuǎn)動一周的過程中,如圖能正確反應(yīng)線框內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化的是()【解析】選D。導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感應(yīng)線的過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為:E=Br2,感應(yīng)電流大小為I=,角速度一定時,感應(yīng)電動勢為一定值、則感應(yīng)電流為一定值;OM進入第一象限的磁場中時,根據(jù)楞次定律可得電流方向為逆時針,OM進入第二象限的磁場中時,根據(jù)楞次定律可得電流方向為順時針,OM進入第三象限的磁場中時,根據(jù)楞次定律可得電流方向為順時針,OM進入第四象限的磁場中時,根據(jù)楞次定律可得電流方向為逆時針,所以D項正確,A、B、C項錯誤。5.(2018鄂爾多斯模擬)如圖,邊長為2L的等邊三角形區(qū)域abc內(nèi)部的勻強磁場垂直紙面向里,b點處于x軸的坐標(biāo)原點O;一與三角形區(qū)域abc等高的直角閉合金屬線框ABC,ABC=60,BC邊處在x軸上?，F(xiàn)讓金屬線框ABC沿x軸正方向以恒定的速度v穿過磁場,在t=0時線框B點恰好位于原點O的位置。規(guī)定逆時針方向為線框中感應(yīng)電流的正方向,在下列四個i-x圖象中,能正確表示線框中感應(yīng)電流隨位移變化關(guān)系的是 ()【解析】選D。當(dāng)ABC向前移動L的過程中,只有AB邊切割磁感應(yīng)線,根據(jù)楞次定律可得電流方向為逆時針方向,當(dāng)移動L時有效切割長度為AC=,所以感應(yīng)電流為i0=;在當(dāng)ABC向前移動L2L的過程中,除AB邊切割磁感應(yīng)線外,AC邊也切割磁感應(yīng)線,感應(yīng)電動勢逐漸減小到零,根據(jù)楞次定律可得電流方向為逆時針方向,當(dāng)移動2L時有效切割長度為0,感應(yīng)電流為零;當(dāng)ABC向前移動2L3L的過程中,只有AC邊切割磁感應(yīng)線,根據(jù)楞次定律可得電流方向為順時針方向,最大的感應(yīng)電動勢為LBv,所以最大的感應(yīng)電流為i0=,當(dāng)ABC離開磁場的過程中,感應(yīng)電流逐漸減小,所以A、B、C項錯誤,D項正確。6.(2018漳州模擬)如圖甲所示,光滑的導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強磁場中,軌道左側(cè)連接一定值電阻R,導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌,導(dǎo)體和軌道的電阻不計。導(dǎo)體棒ab在水平外力的作用下運動,外力F隨t變化如圖乙所示,在0t0時間內(nèi)從靜止開始做勻加速直線運動,則在t0以后,導(dǎo)體棒ab運動情況為 ()A.一直做勻加速直線運動B.做勻減速直線運動,直到速度為零C.先做加速,最后做勻速直線運動D.一直做勻速直線運動【解析】選C。設(shè)導(dǎo)體棒ab長L,運動速度為v,則導(dǎo)體棒所受安培力F=BIL=;因為導(dǎo)體棒在0t0時間內(nèi)從靜止開始做勻加速直線運動,所以,F2F;因為速度不能瞬變,所以,導(dǎo)體棒先做加速運動,故B、D項錯誤;導(dǎo)體棒做加速運動,速度增大,F繼續(xù)增大,則合外力減小,加速度減小,故A項錯誤;當(dāng)速度增大到F=F2后,導(dǎo)體棒做勻速直線運動,故C項正確。7.如圖甲所示,在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量為1 kg的單匝均勻正方形銅線框,在1位置以速度v0=3 m/s進入勻強磁場時開始計時t=0,此時線框中感應(yīng)電動勢為1 V,在t=3 s時刻線框到達2位置開始離開勻強磁場。此過程中v-t圖象如圖乙所示,那么()A.t=0時線框右側(cè)的邊兩端M、N間電壓為 0.25 VB.恒力F的大小為0.5 NC.線框完全離開磁場的位置3的瞬時速度為 2 m/sD.線框完全離開磁場的位置3的瞬時速度為 1 m/s【解析】選B、C。t=0時,線框右側(cè)邊MN的兩端電壓為外電壓,總的感應(yīng)電動勢為:E=1 V,外電壓U外=E=0.75 V,故A項錯誤;由圖乙所示可知,在13 s內(nèi),線框做勻加速運動,沒有感應(yīng)電流,線框不受安培力,則有F=ma,由速度-時間圖象的斜率表示加速度,加速度a= m/s2=0.5 m/s2,由牛頓第二定律得:F=ma= 10.5 N=0.5 N,故B項正確;由乙所示圖象可知,在t=3 s時刻線框到達2位置開始離開勻強磁場時與線框進入時速度相同,則線框出磁場與進磁場運動情況完全相同,則知線框完全離開磁場的瞬間位置3速度與t=1 s時刻的速度相等,即為2 m/s,故C項正確,D項錯誤?！炯庸逃?xùn)練】(多選)如圖甲所示,abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框,在金屬線框的下方有一磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域,MN和MN是勻強磁場區(qū)域的水平邊界,邊界的寬度為s,并與線框的bc邊平行,磁場方向與線框平面垂直?，F(xiàn)讓金屬線框由距MN的某一高度從靜止開始下落,圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強磁場區(qū)域的v-t圖象(其是OA、BC、DE相互平行)。已知金屬線框的邊長為L(Ls)、質(zhì)量為m、電阻為R,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,圖象中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的字母v1、v2、t1、t2、t3、t4均為已知量。(下落過程中bc邊始終水平)根據(jù)題中所給條件,以下說法正確的是()A.t2時刻是線框全部進入磁場瞬間,t4時刻是線框全部離開磁場瞬間B.從bc邊進入磁場起一直到ad邊離開磁場為止,感應(yīng)電流所做的功為mgsC.v1的大小為D.線框穿出磁場過程中流經(jīng)線框橫截面的電荷量比線框進入磁場過程中流經(jīng)線框橫截面的電荷量多【解析】選A、C。0t1時間內(nèi)做自由落體運動,可知從t1時刻進入磁場,開始做加速度減小的減速運動,t2時刻又做勻加速運動,且與自由落體運動的加速度相同,可知線框全部進入磁場,即t2是線框全部進入磁場瞬間,t3時刻開始做變減速運動,t4時刻,又做加速度為g的勻加速運動,可知t4是線框全部離開磁場瞬間,故A項正確;從bc邊進入磁場起一直到ad邊離開磁場為止,根據(jù)動能定理得,mg(s+L)-WA=m -m ,解得感應(yīng)電流做功不等于mgs,出磁場時,設(shè)克服安培力做功為WA,根據(jù)動能定理得,mgL-WA=m -m ,則WA=mgs+WA,可知故B項錯誤;線框全部進入磁場前的瞬間,可能重力和安培力平衡,有: mg=,解得v1=,v1的大小一定為,故C項正確;根據(jù)q=知,線框進入磁場和出磁場的過程中,磁通量的變化量相同,則通過的電荷量相同,故D項錯誤。8.一正方形金屬線框位于有界勻強磁場區(qū)域內(nèi),線框平面與磁場垂直,線框的右邊緊貼著磁場邊界,如圖甲所示。t=0時刻對線框施加一水平向右的外力F,讓線框從靜止開始做勻加速直線運動穿過磁場。外力F隨時間t變化的圖線如圖乙所示。已知線框質(zhì)量m=1 kg、電阻R=1 、邊長L=0.5 m。以下說法正確的是()A.做勻加速直線運動的加速度為1 m/s2B.勻強磁場的磁感應(yīng)強度為2 TC.線框穿出磁場時速度為1 m/sD.線框穿過磁場的過程中,線框上產(chǎn)生的焦耳熱為1.5 J【解析】選A、B、C。t=0時刻,線框的速度為零,線框沒有感應(yīng)電流,不受安培力,加速度為:a= m/s2=1 m/s2,故A項正確;線框的邊長為:L=0.5 m,線框剛出磁場時的速度為v=at=11 m/s=1 m/s,此時線框所受的安培力為FA=BIL,I=,則得FA=,根據(jù)牛頓第二定律得F-FA=ma,代入得F-=ma,代入數(shù)據(jù)F=3 N,m=1 kg,R=1 ,L=0.5 m,v=1 m/s,a=1 m/s2,解得B=2 T,故B項正確,C項正確;線框的位移為x=L=0.5 m,若F=3 N保持不變,則F做功為W=Fx=30.5 J=1.5 J,而實際中F的大小逐漸增大,最大為3 N,所以F做功應(yīng)小于1.5 J,由于線框加速運動,根據(jù)能量守恒得線框上產(chǎn)生的焦耳熱小于1.5 J,故D項錯誤。9.(2017全國卷)兩條平行虛線間存在一勻強磁場,磁感應(yīng)強度方向與紙面垂直。邊長為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場邊界平行,如圖甲所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運動,cd邊于t=0時刻進入磁場。線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖乙所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時,感應(yīng)電動勢取正)。下列說法正確的是()A.磁感應(yīng)強度的大小為0.5 TB.導(dǎo)線框運動速度的大小為0.5 m/sC.磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外D.在t=0.4 s至t=0.6 s這段時間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N【解析】選B、C。據(jù)右手定則可知磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外,C項正確;由v=0.5 m/s可知B項正確;由E=Blv可知磁感應(yīng)強度的大小為0.2 T,A項錯誤;據(jù)F安=可得在t=0.4 s至t=0.6 s這段時間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.04 N,D項錯誤。二、計算題(本題共2小題,共37分。需寫出規(guī)范的解題步驟)10.(17分)(2018大同模擬)如圖甲所示,平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置,間距L=0.4 m。導(dǎo)軌右端接有阻值R=1 的電阻,導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,且接觸良好。導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計,導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強磁場,bd連線與導(dǎo)軌垂直,長度也為L,從0時刻開始,磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t變化,規(guī)律如圖乙所示;同一時刻,棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運動,1 s后剛好進入磁場。若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v=1 m/s做直線運動,求:(1)棒進入磁場前,回路中的電動勢E。(2)棒在運動過程中受到的最大安培力F,以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流i與時間t的關(guān)系式。【解析】(1)棒在進入磁場前,棒沒有切割磁感線,但磁場的強弱發(fā)生變化,導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化。abcd的面積S=L2E=n=n由聯(lián)立得:E=0.04 V(2)棒進入磁場中后,做切割磁感線運動,當(dāng)棒到達bd時,產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大,同時切割長度最大,到達bd時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLbdv產(chǎn)生的感應(yīng)電流I=所受最大安培力F=BILbd由聯(lián)立得:F=0.04 N棒通過三角形abd區(qū)域時,切割的長度l=2v(t-1 s)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Blv感應(yīng)電流i=由聯(lián)立得感應(yīng)電流為i=答案:(1)0.04 V(2)0.04 Ni=11.(20分)(2018保定模擬)如圖甲所示,光滑絕緣斜面的傾角=30,矩形區(qū)域GHIJ(GH與IJ相距為d)內(nèi)存在著方向垂直于斜面的勻強磁場。質(zhì)量為m、邊長為d的正方形閉合金屬線框abcd平放在斜面上,開始時ab邊與GH相距也為d,現(xiàn)用一平行于斜面的恒力拉動線框,使其由靜止開始(t=0)沿斜面向上運動,當(dāng)線框完全通過磁場后運動一段時間再撤去外力。已知線框運動的過程中產(chǎn)生的電流I隨時間t變化的I-t圖象如圖