高考物理 讲练测系列 专题20 电磁感应图象问题

2013年高考物理专项冲击波讲练测系列 专题20 电磁感应图象问题【重点知识解读】【最新模拟题训练】。

1．（2013山东青岛二中测试）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 的关系图象可能正确的是 （ ）【答案】ACD【解析】若ab 杆速度为v 时，S 闭合，则ab 杆中产生的感应电动势E=BLv ，ab 杆受到的安培力RvL B F 22 ，如果安培力等于ab 杆的重力，则ab 杆匀速运动，A 项正确；如果安培力小于ab杆的重力，则ab杆先加速最后匀速，C项正确；如果安培力大于ab杆的重力，则ab杆先减速最后匀速，D项正确；ab杆不可能匀加速运动，B项错。

其它回路电流相等，选项CD错误。

3（2011江苏物理第5题）如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计。

匀强磁场与导轨平面垂直。

阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触。

t=0时，将开关S由1掷到2。

Q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。

下列图象正确的是【点评】此题电容器放电时引起的电磁感应相关图象。

4. （2013安徽皖南八校联考）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，t1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．则这些量随时间变化的关系正确的是答案：C解析：线框速度v=at，产生的感应电动势随时间均匀增大，感应电流均匀增大，安培力随时间均匀增大，外力F随时间变化关系是一次函数，但不是成正比，功率P=EI随时间变化关系是二次函数，其图像是抛物线，所以C正确AB错误。

导体横截面的电荷量q=It 随时间变化关系是二次函数，其图像是抛物线，选项D错误。

过程中感应电流随时间变化的规律是图D 。

6. （2013浙江测试）“超导量子干涉仪”可用于探测心磁（10-10T ）和脑磁（10-13T ）等微弱磁场，其灵敏度可达10-14T ，其探测“回路”示意图如图甲。

穿过ABCD “回路”的磁通量为Φ，总电流强度I=i 1+i 2。

I 与0ΦΦ的关系如图乙所示（Φ0=2.07×10-15Wb ），下列说法正确的是A. 图乙中横坐标的单位是WbB. 穿过“回路”的磁通量越大，电流I 越大C. 穿过“回路”的磁通量变化引发电流I 周期性变化D. 根据电流I 的大小，可以确定穿过“回路”的磁通量大小线圈中产生的感应电动势逐渐增大，电压信号逐渐增大，产生电压信号的时间缩短，所以电压信号关于时间的图像为D。

8.（2013温州八校联考）如图所示的四个选项中，虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。

A 、B 中的导线框为正方形，C 、D 中的导线框为直角扇形。

各导线框均绕垂直纸面轴O 在纸面内匀速转动，转动方向如箭头所示，转动周期均为T 。

从线框处于图示位置时开始计时，以在OP 边上从P 点指向O 点的方向为感应电流i 的正方向。

则在如图所示的四个情景中，产生的感应电流i 随时间t 的变化规律如图3所示的是（ ）9．（2013唐山摸底）如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C 和电阻R ，导体棒MN 放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B 的变化情况如图乙所示（图示磁感应强度方向为正），MN 始终保持静止，则0~t 2时间 A ．电容器C 的电荷量大小始终没变 B ．电容器C 的a 板先带正电后带负电 C ．MN 所受安培力的大小始终没变D ．MN 所受安培力的方向先向右后向左答案：AD 解析：磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，电容器C 的电荷量大小始终没变，选项A 正确B 错误；由于磁感应强度变化，MN 所受安培力的大小变化，MN 所受安培力的方向先向右后向左，选项C 错误D 正确。

10（2012浙南浙北联考）如图（a ）所示，间距为l 、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ2B BABBB CDBB的斜面上。

在区域I内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为B；在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场，其磁感应强度B t的大小随时间t变化的规律如图（b）所示。

t =0时刻在轨道上端的金属细棒ab从如位置由静止开始沿导轨下滑，同时下端的另一金属细棒cd在位于区域I内的导轨上由静止释放。

在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF处之前，cd棒始终静止不动，两棒均与导轨接触良好。

已知cd棒的质量为m、电阻为R，ab棒的质量、阻值均未知，区域Ⅱ沿斜面的长度为2l，在t=t x时刻（t x未知）ab棒恰进入区域Ⅱ，重力加速度为g。

求：（1）通过cd棒电流的方向和区域I内磁场的方向；（2）当ab棒在区域Ⅱ内运动时cd棒消耗的电功率；（3）ab棒开始下滑的位置离EF的距离；（4）ab棒开始下滑至EF的过程中回路中产生的热量。

11．如图甲所示（俯视图），相距为2L的光滑平行金属导轨水平放置，导轨一部分处在以OO'为右边界匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直导轨平面向下，导轨右侧接有定值电阻R，导轨电阻忽略不计。

在距边界OO'也为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab。

求解以下问题：（1）若ab杆固定在轨道上的初始位置，磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零，求此过程中电阻R上产生的焦耳热为Q1。

（2）若磁场的磁感应强度不变，ab杆在恒力作用下由静止开始向右运动3L距离，其v--x的关系图像如图乙所示。

求：①ab杆在刚要离开磁场时的加速度大小；②此过程中电阻R上产生的焦耳热Q2 。

【解析】：（1）磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零，说明B B t t ∆=∆图甲vv图乙② ab 杆在磁场中由起始位置发生位移L 的过程中，根据功能关系，恒力F 做的功等于ab 杆增加的动能与回路产牛的焦耳热之和．则21212FL mv Q =+⑩联立④⑩解得 22212(3)4m v v Q -=12（2007广东物理第18题）如图15（a ）所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距L ，距左端L 处的中间一段被弯成半径为H 的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差H 的水平面上。

圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在磁场B 0，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B （t ），如图15（b ）所示，两磁场方向均竖直向上。

在圆弧顶端，放置一质量为m 的金属棒ab ，与导轨左段形成闭合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间t 0滑到圆弧顶端。

设金属棒在回路中的电阻为R ，导轨电阻不计，重力加速度为g 。

（1）问金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？ （2）求0到时间t 0内，回路中感应电流产生的焦耳热量。

（3）探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B 0的一瞬间，回路中感应电流的（3）设金属进入磁场B 0一瞬间的速度变v ，金属棒在圆弧区域下滑的过程中，机械能守恒：221mv mgH⑤13. （2013辽宁沈阳二中检测）如图甲所示，相距为L 的光滑平行金属导轨水平放置，导轨一部分处在以OO ′为右边界匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直导轨平面向下，导轨右侧接有定值电阻R ，导轨电阻忽略不计. 在距边界OO ′也为L 处垂直导轨放置一质量为m 、电阻r 的金属杆ab .（1）若ab 杆在恒力作用下由静止开始向右运动3L 距离，其速度一位移的关系图象如图乙所示（图中所示量为已知量）. 求此过程中电阻R 上产生的焦耳热Q R 及ab 杆在刚要离开磁场时的加速度大小a .（2）若ab 杆固定在导轨上的初始位置，使匀强磁场保持大小不变，绕OO ′轴匀速转动. 若从磁场方向由图示位置开始转过2的过程中，电路中产生的焦耳热为Q 2. 则磁场转动的角速度ω大小是多少？（2）磁场旋转时，可等效为矩形闭合电路在匀强磁场中反方向匀速转动，所以闭合电路中产生正弦式电流，感应电动势的峰值ωω2BL BS E m ==（2分） 有效值2m E E =（1分）422Tr R E Q ⋅+=（1分） 而ωπ2=T （1分）2244()Q R r B Lωπ+=⋅ （1分）【最新高考题专项检测】1（2012·重庆理综）如题图21图所示，正方形区域MNPQ 内有垂直纸面向里的匀强磁场，在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN 方向匀速运动，t =0时刻，其四个顶点M’、N’、P’、Q’恰好在磁场边界中点，下列图像中能反映线框2．（2013山东青岛二中测试）如图甲所示，垂直纸面向里的有界匀强磁场磁感应强度B =1.0 T ，质量为m =0.04 kg 、高h =0.05 m 、总电阻R =5 Ω、n =100匝的矩形线圈竖直固定在质量为M =0.08kg 的小车上，小车与线圈的水平长度l 相同．当线圈和小车一起沿光滑水平面运动，并以初速度v 1=10 m/s 进入磁场，线圈平面和磁场方向始终垂直。

若小车运动的速度v 随车的位移x 变化的v －x 图象如图乙所示，则根据以上信息可知 （ ） A ．小车的水平长度l =15 cm B ．磁场的宽度d =35cmC ．小车的位移x =10 cm 时线圈中的电流I =7 AD ．线圈通过磁场的过程中线圈产生的热量Q=1.92J甲 乙为v 3=2 m/s.，线圈上产生的电热为Q = 12（M ＋m ）（2221v v ）=5.76J ，D 项错。

3（2012·新课标理综）如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。

已知在t =0到t =t 1的时间间隔内，直导线中电流i 发生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。

设电流i 正方向与图中箭头方向相同，则i 随时间t 变化的图线可能是【答案】：A【解析】：由楞次定律可判断出i 随时间t 变化的图线可能是A 。

【考点定位】此题楞次定律、图象及其相关知识。

4．（2013山东济南外国语学校测试）如图甲所示，一直角三角形金属框，向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场仅限于虚线边界所围的区域内，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一直线上。