高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律图像专题练习(包括答案)(DOC)

2013-2014学年度高二物理电磁感应图像1．如图所示，两根光滑的平行金属导轨竖直放置在匀强磁场中，磁场和导轨平面垂直，金属杆ab 与导轨接触良好可沿导轨滑动，开始时电键S 断开，当ab 杆由静止下滑一段时间后闭合S ，则从S 闭合开始计时，ab 杆的速度v 与时间t 的关系不可能是 （ ）【答案】B 【解析】试题分析：本题从ab 杆匀速运动的条件出发，既物体所受到安培力等于重力，解出匀速运动的速度0v ，当ab 杆的速度等于0v 时，物体所受到安培力等于重力，导体杆ab 做匀速运动，当ab 杆的速度小于0v 时，物体所受到安培力小于重力，导体杆ab 做加速减小的加速运动，当ab 杆的速度大于0v 时，物体所受到安培力大于重力，导体杆ab 做加速减小的减速运动。

当ab 杆由静止自由落下，获得一定的速度设为0v 时，导体ab 杆恰做匀速运动，由mg F =,F ILB =,EI R=,0E BLv =联立解得022mgR v B L =,当ab杆的速度等于0v 时，物体做匀速直线运动，图象A 对，当导体杆ab 的速度0v v <时，mg F >,既22B L vmg ma R -=，随v 的增大而减小，导体杆ab 做加速度减小的加速运动，选项C 对；当ab 杆的速度0v v >时，mg F <,既22B L vmg ma R-=，加速度的方向向上物体做减速运动，加速度随v 的减小而减小，导体杆ab 做加速度减小的减速运动，选项D 正确，所以不可能的是B 选项。

考点：闭合电路欧姆定律 安培力 感应电动势 感应电流 牛顿第二定律 v-t 图象2．如图所示，xOy 平面内有一半径为R 的圆形区域，区域内有磁感应强度大小为B 的匀强磁场，左半圆磁场方向垂直于xOy 平面向里，右半圆磁场方向垂直于xOy 平面向外。

一平行于y 轴的长导体棒ab以速度v 沿x 轴正方向做匀速运动，则导体棒两端的电势差U ba 与导体棒位置x 关系的图象是（ ）【答案】A 【解析】试题分析：设导体棒的有效长度为L ，由几何关系可知，在左半圆磁场中，导体棒位置x 与导体棒的有效长度L的关系为L =ab 以速度v 沿x 轴正方向做匀速运动时，由左手定则可判断，产生的感应电动势2E BLv ==，当x R =时，2E BRv =，随着位置坐标x 增大，感应电动势增加的越来越慢；在右半圆磁场中，导体棒位置x 与导体棒的有效长度L 的关系为L =2E BLv =-=-2x R =时，0E =，随着位置坐标x 增大，感应电动势减小的越来越慢，所以正确选项为A 。

考点：本题考查了导体做切割磁感线运动。

3．如图(甲)所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计.有质量、长度均相同的导体棒c 、d ，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h 处.磁场宽为3h ，方向与导轨平面垂直.先由静止释放c ，c 刚进入磁场即做匀速运动，此时再由静止释放d ，两导体棒与导轨始终保持良好接触，用a c 表示c 的加速度，E kd 表示d 的动能，x c 、x d 分别表示c 、d 相对释放点的位移.图(乙)中正确的是( )2A－22B －22C －22D－2【答案】BD 【解析】试题分析：0h -这段高度内，c 自由落体运动，加速度c a g =，c 进入磁场后匀速运动2v gh =， d 释放后进入磁场前自由落体，d 进入磁场的瞬时速度2v gh =，d 进磁场前的平均速度1222v v gh ==，d 进磁场前的运动时间1h t v=，这段时间内c 匀速运动下落的高度12h vt h ==即c 在3h h -这段高度匀速运动，d 进磁场后的速度与c 匀速运动的速度相同，磁通量不变感应电动势为0，安培力为0.所以c 在磁场中剩下的h 将与d 一起匀加速，加速度g 。

c 离开磁场后只受自身重力加速度为g 继续匀加速，对照AB 图象A 错B 对。

C 和d 一起匀加速的加速度为g ，速度大于2v gh =，因此C 离开磁场后d 在磁场中受安培力作用大于重力为减速运动，离开磁场后受重力作用匀加速，动能随高度变化的图象图D 正确。

考点：安培力4．如图所示，在竖直方向的磁感应强度为B 的匀强磁场中，金属框架ABCD 固定在水平面内，AB 与CD 平行且足够长，BC 与CD 间的夹角为θ(θ<90°)，不计金属框架的电阻 ．光滑导体棒EF(垂直于CD)在外力作用下以垂直于自身的速度v 向右匀速运动，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触，经过C 点瞬间作为计时起点，下列关于电路中电流大小I 与时间t 、消耗的电功率P 与导体棒水平移动的距离x 变化规律的图象中正确的是( )A. B.C. D.【答案】AD 【解析】试题分析：在CB 上运动时，设金属棒的速度为v ，则运动过程中有效切割长度为：L=vt×tanθ，设金属棒横截面积为s ，电阻率为ρ，则回路中电阻为：tan vt R sθρ=，所以回路中的电流为：I=BLv BvsR ρ=，为定值．当导体棒运动到AB 杆时也为定值，因此A 、正确，B 错误；设导体棒在到达B 之前运动的距离为x ，则有：电动势为：E=BLv=tan Bx v θ⨯，电阻为：tan x R sθρ=，功率为：P=22tan E B vs x R θρ=，故开始功率与 运动的距离成正比，当通过B 点之后，感应电动势不变，回路中电阻不变，故功率不变，D 正确，C 错误．考点：法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律，电磁感应的图象5．如下图所示，在坐标系xOy 中，有边长为a 的正方形金属线框abcd ，其一条对角线ac 和y 轴重合、顶点a 位于坐标原点O 处．在y 轴的右侧的I 、IV 象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab 边刚好完全重合，左边界与y 轴重合，右边界与y 轴平行．t ＝0时刻，线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a 的感应电流方向为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i 、ab 间的电势差U ab 随时间t 变化的图线是下图中的【答案】BC 【解析】试题分析： 解决本题的关键是掌握切割产生感应电动势的大小E=BLv ，以及会用右手定则判定感应电流的方向．在d 点运动到O 点过程中，ab 边切割磁感线，根据右手定则可以确定线框中电流方向为逆时针方向，即正方向，切割的有效长度均匀减小为0，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到0；当ab 边切割的有效长度刚减为0，cd 又边开始切割，根据右手定则判定感应电流的方向为顺时针方向，即负方向，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到0．故A 错误，B 正确；d 点运动到O 点过程中，ab 边切割磁感线，ab 相当于电源，电流由a 到b ，b 点的电势高于a 点，ab 间的电势差U ab 为负值，大小等于电流乘以bcda 三条边的电阻，并逐渐减小．ab 边出磁场后，cd 边开始切割，cd 边相当于电源，电流由b 到a ，ab 间的电势差U ab 为负值，大小等于电流乘以ab边得电阻，并逐渐减小．故C 正确，D 错误．所以选BC ．考点：本题考查考生对导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则、闭合电路的欧姆定律的理解和应用．6．如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R ，边长是L ，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在水平向右的外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a 进人磁场区域，t 1时刻线框全部进入磁场．规定顺时针方向为感应电流I 的正方向．外力大小为F ，线框中电功率的瞬时值为P ，通过导体横截面的电荷量为q ，其中p —t 图像为抛物线，则这些量随时间的变化关系正确的是（ ）【答案】C 【解析】试题分析：导体棒以恒定加速度a 进入磁场，由v at =和BLv I R =得BLaI t R=⋅知I 与t 成正比，所以A 错误；由牛顿第二定律：22B L v F ma R -=得22B L aF t ma R =⋅+知，F 与t 成一次函数，所以B 错误；由22222B L a P I R t R==⋅，P 与t 是二次函数，图象为抛物线；所以C 正确；电量22aL q t R Rϕ∆==⋅，q 与t 是二次函数，图象为抛物线，所以D 错误。

考点：电磁感应的图象问题7．如图甲所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L ，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B 。

一边长为L 总电阻为R 的正方形导线框abcd ，从图示位置开始沿x 轴正方向以速度v 匀速穿过磁 场区域。

取沿a →b →c →d →a 的感应电流为正，则图乙中表示线框中电流i 随bC 边的位置坐标x 变化的图象正确的是试题分析：据题意，有楞次定律得：正方形线框进入三角形磁场时，穿过线框的磁通量逐渐增加，线框中产生顺时针电流，为正方向；D选项可以排除；正方形线框离开三角形磁场时，穿过线框的磁通量减少，线框中的电流逆时针，为负方向；A选项可以排除；由于线框切割磁感线的有效长度为L=Vt.tan45°=Vt，则线框产生的感应电动势为E=BV.Vt，而感应电流为I=BV2t/R，所以感应电流随着时间增加而增加，只有C选项正确。

考点：本题考查对电磁感应图像问题的理解能力和分析能力。

8．如图所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反。

磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度为a，一正三角形（高度为a）导线框ABC从图示位置沿图示方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下图中感应电流I与线框移动距离x的关系图是【答案】C【解析】试题分析：在三角形的C点进入第一个磁场区域后，三角形的边切割磁感线，产生感应电流，根据右手定则判断出电流方向为逆时针方向，故为正方向，又因为切割磁感线的长度越来越长，故感应电流越来越大，故B是不对的；当C点进入第二个磁场区域时，AB边也进入了第一磁场区域，此时三角形的左右切割磁感线的方向一致，但磁场方向相反，故产生的感应电流是相反的，在三角形内，这两个电动势是叠加起来的，故感应电流比原来要大，根据右手定则可知，此时感应电流为顺时针方向，故图像应该在x轴的下方，电流逐渐增大，故C是正确的，A、D不对。

考点：右手定则，感应电动势的大小与哪些因素有关。

9．如图，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里，abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l，t=0时刻bc边与磁场区域边界重合。

现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿a-b-c-d-a的感应电流为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是下图中的（）IOvl/vl/2IOvl/vl/2IOvl/vl/2IOvl/vl/2 A B C D试题解析：由于bc 进入磁场时，根据右手定则判断出其感应电流的方向是沿adcba 的方向，其方向与电流的正方向相反，故是负的，所以A 、C 是不对的；当逐渐向右移动时，切割磁感线的条数在增加，故感应电流在增大；当bc 边穿出磁场区域，ab 边进入磁场区域时，线圈中的感应电流方向变为abcda ，是正方向，故其图像在时间轴的上方，所以B 是正确的，D 是不对的。