电磁感应图像专题(好题)
专题36 电磁感应图像问题 2021年高考物理二轮专题解读与训练(解析版)
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专题36 电磁感应图像问题一、单选题1.如图(a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上.在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示.已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是()【答案】C【解析】由题图(b)可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的,所以在该时间段内线圈ab中的磁场是均匀变化的,则线圈ab中的电流是均匀变化的,故选项A、B、D错误,选项C正确.2.如图甲所示闭合矩形导线框abcd固定在磁场中,磁场的方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的的规律如图乙所示.规定垂直纸面向里为磁场的正方向,abcda的方向为线框中感应电流的正方向,水平向右为安培力的正方向.关于线框中的电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图象,下列选项正确的是()【答案】D【解析】由图示B-t图象可知,0~1 s时间内,B增大,Φ增大,由楞次定律可知,感应电流是逆时针的,为负值;1~2 s内,磁通量减小,感应电流是顺时针,为正值;2~3 s内,磁通量不变,无感应电流;3~4 s内,B的方向垂直纸面向外,B减小,Φ减小,由楞次定律可知,感应电流沿逆时针方向,感应电流是负的,故A、B错误.由左手定则可知,在0~1 s内,ad受到的安培力方向水平向右,是正的;1~2 s安培力向左,是负的,2~3 s时间内,无感应电流,没有安培力,3~4 s,安培力向左,是负的;由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势E==,感应电流I==,由B-t图象可知,在0~2 s和3~4 s内,是定值,在各时间段内I是定值,ad边受到的安培力F=BIL,I、L不变,B均匀变化,则安培力F均匀变化,不是定值,故C错误,D正确,故选D.3.如图,一有界区域内,存在着磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场,磁场宽度均为L。
现有一边长为的正方形线框abcd,在外力作用下,保持ac垂直磁场边缘,并以沿x轴正方向的速度水平匀速地通过磁场区域,若以逆时针方向为电流正方向,下图中能反映线框中感应电流变化规律的图是()【答案】C【解析】线框进磁场过程,磁通量在增大,根据楞次定律,感应电流产生反向的磁场,所以感应电流为逆时针方向,即正方向。
高考物理专题75电磁感应中的电路和图象问题练习(含解析)
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专题75 电磁感应中的电路和图象问题1.时,注意电磁感应发生分为几个过程,和图象的变化是否对应,优先使用排除法.1.(2020·新疆克拉玛依市四模)如图1所示,单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,线圈轴线OO ′与磁场边界重合.线圈按图示方向匀速转动.若从图示位置开始计时,并规定电流a →b →c →d →a 为正方向,则线圈内感应电流随时间变化的图象是( )图1答案 A解析 题图所示时刻,由楞次定律判断出线圈中感应电流方向为:a →d →c →b →a ,为负方向.线圈中产生的感应电动势表达式为e =E m sin ωt =BSωsin ωt ,S 是线圈面积的一半,则感应电流的表达式为i =-e R =-BSωR sin ωt =-I m sin ωt ,其中I m =BSωR.故线圈中感应电流按正弦规律变化,根据数学知识得知A 正确,B 、C 、D 错误.2.如图2所示,一个有矩形边界的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里.一个三角形闭合导线框,由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右).取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t =0),规定逆时针方向为电流的正方向,则下图中能正确反映线框中电流与时间关系的是( )图2答案 A解析 线框进入磁场的过程,磁通量向里增加,根据楞次定律可知感应电流的磁场方向向外,由安培定则可知感应电流方向为逆时针,电流i 应为正方向,故B 、C 错误;线框进入磁场的过程,线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小,由E =BLv ,可知感应电动势先均匀增大后均匀减小;线框完全在磁场的过程,磁通量不变,没有感应电流产生.线框穿出磁场的过程,磁通量向里减小,根据楞次定律可知感应电流的磁场方向向里,由安培定则可知感应电流方向为顺时针,电流i 应为负方向;线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小,由E =BLv ,可知感应电动势先均匀增大后均匀减小,故A 正确,D 错误.3.(2020·安徽江淮十校联考)如图3所示,在磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN 在平行金属导轨上以速度v 向右匀速滑动.金属导轨间距为L 且电阻不计,金属杆的电阻为2R 、长度为L ,ab 间有一电阻,阻值为R ,MN 两点间电势差为U ,则通过电阻R 的电流方向及U 的大小( )图3A .a →b ,BLvB .a →b ,BLv 3C .a →b ,2BLv 3D .b →a ,2BLv 3答案 B解析 由右手定则判断可知,MN 中产生的感应电流方向为N →M ,则通过电阻R 的电流方向为a →b ,MN 产生的感应电动势为E =BLv ,电阻两端的电压为U =E R +2R ·R =BLv 3,B 正确,A 、C 、D 错误.4.(多选)如图4所示,均匀金属圆环总电阻为4R ,磁感应强度为B 的匀强磁场垂直地穿过圆环.金属杆OM 的长为L ,电阻为R ,M 端与环紧密接触,金属杆OM 绕过圆心的转轴O 以恒定的角速度ω顺时针转动.阻值为R 的电阻一端用导线和环上的A 点连接,另一端和金属杆的转轴O 处的端点相连接.下列结论正确的是( )图4A .金属杆OM 旋转产生的感应电动势恒为BL 2ω2B .通过电阻R 的电流最小值为BL 2ω8R,方向从下到上 C .通过电阻R 的电流最大值为BL 2ω4R,且R 的上端比下端电势高 D .OM 两点之间的电势差绝对值的最大值为BL 2ω3 答案 AD解析 金属杆在磁场中做匀速圆周运动,产生的感应电动势E =BωL 22,选项A 正确;当金属杆M 端转到圆环上A 点正上方时,接入电路中的总电阻最大R 总=3R ,由闭合电路欧姆定律得电流的最小值为I 小=E R 总=BωL 26R,电流方向自下而上,选项B 错误;当金属杆M 端转到A 点时,接入电路中的总电阻最小R 总′=2R ,由闭合电路欧姆定律得电流的最大值为I 大=ER 总′=BωL 24R,流过电阻R 的电流方向自下而上,电阻R 下端电势高于上端,选项C 错误;OM 两点之间的电势差绝对值的最大值为U =E -I 小R =BωL 23,选项D 正确.5.(多选)(2019·全国卷Ⅱ·21)如图5,两条光滑平行金属导轨固定,所在平面与水平面夹角为θ,导轨电阻忽略不计.虚线ab 、cd 均与导轨垂直,在ab 与cd 之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场.将两根相同的导体棒PQ 、MN 先后自导轨上同一位置由静止释放,两者始终与导轨垂直且接触良好.已知PQ 进入磁场时加速度恰好为零.从PQ 进入磁场开始计时,到MN 离开磁场区域为止,流过PQ 的电流随时间变化的图象可能正确的是( )图5答案 AD解析 根据题述,PQ 进入磁场时加速度恰好为零,两导体棒从同一位置释放,则两导体棒进入磁场时的速度相同,产生的感应电动势大小相等,若释放两导体棒的时间间隔足够长,在PQ 通过磁场区域一段时间后MN 进入磁场区域,根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过PQ 的电流随时间变化的图象可能是A ;若释放两导体棒的时间间隔较短,在PQ 没有出磁场区域时MN 就进入磁场区域,则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量不变,两棒不受安培力作用,二者在磁场中做加速运动,PQ 出磁场后,MN 切割磁感线产生感应电动势和感应电流,且感应电流一定大于I 1,受到安培力作用,由于安培力大小与速度成正比,则MN 所受的安培力一定大于MN 的重力沿导轨平面方向的分力,所以MN 一定做减速运动,回路中感应电流减小,流过PQ 的电流随时间变化的图象可能是D.6.(2020·山东临沂市蒙阴实验中学期末)如图6所示,一闭合直角三角形线框以速度v 匀速穿过匀强磁场区域.从BC 边进入磁场区域开始计时,到A 点离开磁场区域的过程中,线框内感应电流的情况(以逆时针方向为电流的正方向)是图中的( )图6答案 A解析 在线框进入磁场的过程中,穿过线框的磁通量增多,根据楞次定律及安培定则可知,线框中产生逆时针方向的电流,由于切割磁感线的有效长度逐渐减小,根据E =Blv ,I =E R可知感应电流逐渐减小;当线框全部进入磁场中时,线框中无感应电流;在线框出磁场的过程中,穿过线框的磁通量减少,线框中产生顺时针方向的电流,切割磁感线的有效长度逐渐减小,感应电流也逐渐减小,故A 符合题意.7.(多选)(2020·山东淄博十中期末)如图7甲所示,在光滑水平面上用恒力F 拉质量为1 kg 的单匝均匀正方形铜线框,线框边长为1 m ,在1位置以速度v 0=3 m/s 进入匀强磁场时开始计时,此时线框中的感应电动势为1 V ,在t =3 s 时线框到达2位置开始离开匀强磁场.此过程中线框的v -t 图象如图乙所示,那么( )图7A .t =0时,线框右侧边MN 两端的电压为0.25 VB .恒力F 的大小为0.5 NC .线框完全离开磁场的瞬时速度大小为2 m/sD .线框从位置1到位置3的过程中产生的焦耳热为6 J答案 BCD解析 t =0时,线框右侧边MN 两端的电压为路端电压,总的感应电动势为1 V ,则路端电压U 外=34E =0.75 V ,故A 错误;线框完全进入磁场后,由于磁通量没有变化,所以没有感应电流产生,线框只受恒力F 的作用,做匀速直线运动,结合题图乙可知线框在1~3 s 内做匀加速直线运动,加速度a =Δv Δt =3-23-1m/s 2=0.5 m/s 2,根据牛顿第二定律有F =ma ,解得F =0.5 N ,故B 正确;由题意可知t =3 s 时线框到达2位置开始离开匀强磁场,此时线框的速度与刚进入磁场时的速度相同,则线框穿出磁场与进入磁场的运动情况完全相同,线框完全离开磁场的瞬时速度与t =1 s 时的速度相等,即为2 m/s ,故C 正确;线框进入磁场和离开磁场的过程中产生的焦耳热相同,由功能关系有Q =2[Fl +(12mv 02-12mv 12)]=2[0.5×1+12×1×(32-22)] J =6 J ,故D 正确.。
高考物理最新模拟题精选训练(电磁感应)专题03 电磁感应图象(含解析)
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专题03 电磁感应图象1.(2017云贵川百校大联考)如图所示,虚线右侧存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,具有一定电阻的正方形金属线框的右边与磁场的边界重合.在外力作用下,金属线框从O时刻由静止开始,以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域,t1时刻线框全部进入磁场.若规定顺时针方向为感应电流i的正方形,则感应电流i、外力大小为F,线框中电功率的瞬时值P以及通过导体横截面的电荷量q随时间变化的关系正确的是()【参考答案】ACD.【名师解析】由线框进入磁场中切割磁感线,根据运动学公式可知速度与时间关系;由法拉第电磁感应定律E=BLv,可得出产生感应电动势与速度关系,由闭合电路欧姆定律来确定感应电流的大小,并由安培力公式可确定其大小与时间的关系;由牛顿第二定律来确定合力与时间的关系;最后得出电量、功率的表达式来分别得出各自与时间的关系.线框做匀加速运动,其速度v=at,感应电动势E=BLv,感应电流 i==,i与t成正比,故A正确.线框进入磁场过程中受到的安培力FB=BiL=,由牛顿第二定律得:F﹣FB=ma,得 F=ma+,F﹣t图象是不过原点的倾斜直线,故B错误.线框的位移x=at2,电荷量q=It△t===∝t2,故q﹣t图象应是开口向上,过原点的抛物线.故C正确;线框的电功率 P=i2R=∝t2,故D正确.2. (2016江西南昌市一模)如图a所示,在水平面上固定有平行直金属导轨ab、cd,bd端接有电阻R。
导体棒ef垂直轨道放置在光滑导轨上,导轨电阻不计。
导轨右端区域存在垂直导轨面的匀强磁场,且磁感应强度B随时间t的变化规律如图b所示。
在t=0时刻,导体棒以速度v0从导轨的左端开始向右运动,经过时间2t0开始进入磁场区域,取磁场方向竖直向下为磁感应强度的正方向,导体回路中顺时针为电流正方向,则导体回路中的电流,随时间t的变化规律图像可能是【参考答案】.A【命题意图】本题考查了法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、电流图象及其相关的知识点。
经典总结电磁感应:专题1:电磁感应图像问题
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专题一:电磁感应图像问题电磁感应中经常涉及磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流等随时间(或位移)变化的图像,解答的基本方法是:根据题述的电磁感应物理过程或磁通量(磁感应强度)的变化情况,运用法拉第电磁感应定律和楞次定律(或右手定则)判断出感应电动势和感应电流随时间或位移的变化情况得出图像。
高考关于电磁感应与图象的试题难度中等偏难,图象问题是高考热点。
【知识要点】电磁感应中常涉及磁感应强度B 、磁通量Φ、感应电动势E 和感应电流I 等随时间变化的图线,即B -t 图线、Φ-t 图线、E -t 图线和I -t 图线。
对于切割产生的感应电动势和感应电流的情况,有时还常涉及感应电动势和感应电流I 等随位移x 变化的图线,即E -x 图线和I -x 图线等。
还有一些与电磁感应相结合涉及的其他量的图象,例如P -R 、F -t 和电流变化率t tI-∆∆等图象。
这些图像问题大体上可分为两类:由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像,或由给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量。
1、定性或定量地表示出所研究问题的函数关系;2、在图象中E 、I 、B 等物理量的方向是通过正负值来反映;3、画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达。
【方法技巧】电磁感应中的图像问题的分析,要抓住磁通量的变化是否均匀,从而推知感应电动势(电流)是否大小恒定,用楞次定律或右手定则判断出感应电动势(感应电流)的方向,从而确定其正负,以及在坐标中范围。
分析回路中的感应电动势或感应电流的大小,要利用法拉第电磁感应定律来分析,有些图像还需要画出等效电路图来辅助分析。
不管是哪种类型的图像,都要注意图像与解析式(物理规律)和物理过程的对应关系,都要用图线的斜率、截距的物理意义去分析问题。
熟练使用“观察+分析+排除法”。
一、图像选择问题【例1】如图,一个边长为l 的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场; 一个边长也为l 的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直;虚线框对角线ab 与导线框的一条边垂直,ba 的延长线平分导线框。
高考名师推荐物理--电磁感应图像(带答案与解析)解答解析、考点详解.doc
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高考名师推荐物理--电磁感应图像(带答案与解析)的正确答案、解答解析、考点详解姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________题型选择题填空题解答题判断题计算题附加题总分得分1.【题文】如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(d>L )的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。
导线框以某一初速度向右运动,t=0时导线框的的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。
下列v-t图像中,可能正确描述上述过程的是A.B.C.D.【答案】 D【解析】线框进入磁场时,由右手定则和左手点则可知线框受到向左的安培力,由于,则安培力减小,故线框做加速度减小的减速运动;同理可知线框离开磁场时,线框也受到向左的安培力,做加速度减小的减速运动;线框完全进入磁场后,线框中没有感应电流,不再受安培力作用,线框做匀速运动,本题选D。
2.【题文】将一段导线绕成图甲所示的闭合电路,并固定在水平面(纸面)内,回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。
回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t 评卷人得分变化的图像如图乙所示。
用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t 变化的图像是A.B.C.D.【答案】B【解析】由图乙可知磁感应强度的大小随时间呈线性变化,即(k是一个常数),又圆环的面积S不变,由可知圆环中产生的感应电动势不变,则回路中的感应电流大小不变,故 ab边受到的安培力不变,排除选项C、D;时间内,由楞次定律可判断出流过ab边的电流方向为由b至a,结合左手定则可判断出ab边受到的安培力的方向向左,为负值,排除选项A错误。
本题选B。
3.【题文】如图,矩形闭合线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。
电磁感应图像综合问题 【完整版】
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1.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,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,则这些量随时间的变化关系正确的是()2.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3.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4.如图所示,一闭合直角三角形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域.从BC边进入磁场区开始计时,到A点离开磁场区止的过程中,线框内感应电流的情况(以逆时针方向为电流的正方向)是如图所示中的5.如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。
一个电阻为R、单径为L、圆心角为450的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴匀速转动(O轴位于磁场边界),周期为T则线框内产生的感应电流的图象为(规定电流顺时针方向为正)6.在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环。
规定如图1所示的电流i及磁场B方向为正方向。
当用磁场传感器测得磁感应强度随时间变化如图2所示时,导体环中感应电流随时间变化的情况是7.如图所示为一宽度为L=40cm,磁感应强度B=1T的匀强磁场区域,边长为20cm的正方形导线框abcd,每边电阻相等,4个边总电阻为R=Ω,沿垂直于磁场方向以速度υ=0.2m/s匀速通过磁场。
第十三次 堂练 电磁感应 图像专题 及参考答案
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第十三次 堂练 电磁感应图像专题1、如图所示,一个导体做成的矩形线圈,以恒定速率v 运动,从无场区进入匀强磁场区,然后出来,若取逆时针方向为电流的正方向,那么图乙中所示的哪个图象能正确地表示回路中的电流随时间的函数关系( )2、如图所示,一闭合直角三角形框以速度v 匀速穿过匀强磁场区域.从BC 边进入磁场区开始计时,到A 点离开磁场区为止的过程中,线框内感应电流的情况(以逆时针方向为电流的正方向)是图中的( )3、图中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(如图)。
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,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( )4、矩形导线框abcd 固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直。
规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度B 随时间变化的规律如图11所示。
若规定顺时针方向为感应电流I 的正方向,下列各图中正确的是( )5、闭合金属环处于垂直环面的匀强磁场中,当匀强磁场的磁感强度B 随时间t 做如图变化时.设磁场方向指向纸里为正方向,环中感应电流沿顺时针方向为正方向,则环中感应电流i 随时间t 变化的图象为( )itAt iB i tD it Ca b cB甲d6、一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中,设向里为磁感应强度B的正方向,线圈中的箭头为电流i的正方向。
已知线圈中感应电流i随时间而变化的图象如图所示,则磁感应强度B随时间而变化的图象可能是下图中的()7、如图所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω 。
有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下。
电磁感应中图象问题含答案
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电磁感应中的图像问题一、基础知识1.图像类型(1)时变图像,如B-T图像、φ-T图像、E-T图像和I-T图像。
(2)随位移*变化的图像,如E-*图像和I-*图像。
2.问题的类型(1)通过给定的电磁感应过程判断或画出正确的图像。
(2)从给定的相关图像中分析电磁感应过程,求解相应的物理量。
(3)用给定的图像判断或画出新的图像。
明白;理解1.问题类型的特征通常,图像问题可以分为三类:(1)通过给定的电磁感应过程选择或绘制正确的图像;(2)从给定的相关图像中分析电磁感应过程,求解相应的物理量;(3)根据图像定量计算。
2.解决问题的关键找出初始条件,正负方向的对应关系,变化范围,所研究物理量的函数表达式,磁场进出的转折点,是解决问题的关键。
3.解决图像问题的一般步骤。
(1)识别图像的类型,即B-T图像或φ-T图像,或E-T图像,I-T图像等。
(2)分析电磁感应的具体过程;(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应;(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等。
写出函数关系;(5)根据函数关系,进行数学分析,如分析斜率和截距的变化。
(6)画出或判断一个形象。
4、对形象的理解,应注意以下几个方面(1)明确图像所描述的物理意义;(2)各种“+”、“-”的含义一定要说清楚;(3)斜率的含义必须明确;(4)必须建立图像与电磁感应过程的对应关系;(5)注意三种相似关系及其各自的物理意义:v ~δv ~,B ~δB ~,φ~δφ~、、、分别反映V、B、φ的变化速度。
5.电磁感应中图像选择题的两种常见解法(1)排除法:定性分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大或减小)、变化速度(均匀变化或非均匀变化),特别是物理量的正负,排除错误选项。
(2)函数法:根据题目给出的条件,定量写出两个物理量之间的函数关系,然后通过函数关系对图像进行分析判断。
这不一定是最简单的方法,但却是最有效的方法。
第二,练习1.如图,两个相邻的有界均匀磁场区域方向相反且垂直于纸面,磁感应强度为b .以磁场区域的左边界为Y轴建立坐标系,磁场区域在Y轴方向足够长,并且*轴方向的宽度为a .矩形引线框架ABCD的CD边与Y轴重合,ad边的长度为a .线框从图中所示的位置以匀速水平向右通过两个磁场区域,线框的平面始终垂直于磁场。
专题33 电磁感应中的电路和图像问题(解析版)
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2020年高考物理一轮复习限时训练专题33电磁感应中的电路和图像问题(限时:45min)一、选择题(本大题共14小题)1.(2019·杭州调研)在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示,当磁场的磁感应强度B随时间t按图乙所示变化时,下列选项中能正确表示线圈中感应电动势E变化的是()【答案】A【解析】根据楞次定律得,0~1 s内,感应电流为正方向;1~3 s内,无感应电流;3~5 s内,感应电流为负方向;再由法拉第电磁感应定律得:0~1 s内的感应电动势为3~5 s内的二倍,故A正确。
2.(多选)一环形线圈放在匀强磁场中,设第1 s内磁感线垂直线圈平面向里,如图甲所示。
若磁感应强度B 随时间t变化的关系如图乙所示,那么下列选项正确的是()A.第1 s内线圈中感应电流的大小逐渐增加B.第2 s内线圈中感应电流的大小恒定C.第3 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向D.第4 s内线圈中感应电流的方向为逆时针方向【答案】BD【解析】由题给图像分析可知,磁场在每1 s内为均匀变化,斜率恒定,线圈中产生的感应电流大小恒定,因此A错误,B正确;由楞次定律可判断出第3 s、第4 s内线圈中感应电流的方向均为逆时针方向,C错误,D正确。
3.(多选)如图所示,导体棒沿两平行导轨从图中位置以速度v 向右匀速通过一正方形abcd 磁场区域。
ac 垂直于导轨且平行于导体棒,ac 右侧磁场的磁感应强度是左侧磁场的2倍且方向相反,导轨和导体棒的电阻均不计。
下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图像正确的是(规定电流由M 经R 到N 为正方向,安培力向左为正方向)( )【答案】AC 【解析】设ac 左侧磁感应强度大小为B ,导轨间距为L ,导体棒在左半区域时,根据右手定则,通过导体棒的电流方向向上,电流由M 经R 到N 为正值,大小为I =B ·2vt ·v R =2Bv 2t R,根据左手定则,导体棒所受安培力向左,大小为F =BI ·2vt =4B 2v 3t 2R;同理可得导体棒在右半区域时,电流为负值,大小为I =2(22)B L vt v R⋅-⋅=4BLv -4Bv 2t R ,安培力向左,大小为F =2BI ·(2L -2vt )=2216()B L vt v R -;根据数学知识,A 、C 正确,B 、D 错误。
电磁感应中的图像问题(基础+提升)训练题附详细答案
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电磁感应中的图象问题1.图象类型借助图象考查电磁感应的规律是高考的热点,此类题目一般分为两类:(1)由给定的电磁感应过程选择正确的图象.(2)由给定的图象分析电磁感应过程,定性或定量求解相应的物理量或推断出其他图象. 常见的图象有Φt 、E t 、i t 、U t 、q t 、F t 、P t 等图象.2.解决方法(1)排除法:定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是分析物理量的正负,以排除错误的选项.比如:对于线圈一进一出的问题,q =n ΔΦR 总=0,i t 图象中t 轴上方的面积和t 轴下方的面积相等. (2)数形结合法:根据题目所给条件结合法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律、欧姆定律等定量地写出两个物理量之间的函数关系式,由函数关系式对图象进行分析和判断,比如分析斜率的变化、截距的含义等.(3)如果是选择题,先从方向上判断,再从大小变化上分析,“先方向后大小”。
第一类:根据电磁感应过程选图像例题1 (2018·全国卷Ⅱ)如图,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l ,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下.一边长为32l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动.线框中感应电流i 随时间t 变化的正确图线可能是( )【解析】 本题考查右手定则、E =BLv .由右手定则可判定,线框向左移动0~l 2过程,回路中电流方向为顺时针,由E =2BLv 可知,电流i 为定值;线框向左移动l2~l 过程,线框左、右两边产生的感应电动势相抵消,回路中电流为零.线框向左移动l ~32l 过程,回路中感应电流方向为逆时针.由上述分析可见,选项D 正确.【答案】 D第二类 根据图象分析电磁感应过程例题2 (2019·湖南六校联考)(多选)如图甲所示,在MN 、OP 间存在一匀强磁场,t =0时,一正方形光滑金属线框在水平向右的外力F 作用下紧贴MN 从静止开始做匀加速运动,外力F 随时间t 变化的图线如图乙所示.已知线框质量m =1 kg ,电阻R =2 Ω,则( )A .磁场宽度为4 mB .匀强磁场的磁感应强度为 2 TC .线框穿过磁场过程中,通过线框的电荷量为2 CD .线框穿过磁场过程中,线框产生的热量为1 J【解析】 线框的加速度为a =F 0m =21 m/s 2=2 m/s 2,磁场宽度d =12at 22=4 m ,A 正确;当线框全部进入磁场的瞬间有L =12a -t 21=1 m ,F 1-F 安=ma ,F 安=B 2L 2v R =B 2L 2at 1R,解得B = 2 T ,B 正确;线框穿过磁场的过程中,通过线圈的电荷量为零,线框进入磁场过程中,线框产生的热量为Q =W -12mv 2>1 J ,C 、D 错误. 【答案】 AB 针对训练基础训练1. 如下图所示, abcd 是边长为L ,每边电阻均相同的正方形导体线框,今维持线框以恒定的速度v 沿z 轴运动,并过倾角为45°的三角形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度为B ,方向垂直纸面向里。
电磁感应中的图像问题ppt文档
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•展
2. 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。则在如图乙所示的四个情景中,产生的感 应电流 i 随时间 t 的变化规律如图甲所示的是( )
(A )
•展
•展
1. 图象类型 (1)磁感应强度 B、磁通量 Φ、感应电动势 E 和感应电流 I 随时间 t 变化的 图象,即 B-t 图象、Φ-t 图象、E-t 图象和 I-t 图象 (2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及感应电动 势 E 和感应电流 I 随位移 x 变化的图象,即 E-x 图象和 I-x 图象
•检
检
3.一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落,进入一水平的匀强磁 场区域,然后穿出磁场区域继续下落,则( C ) A.若线圈进入磁场是匀速运动,则离开磁场过程也是匀速运动 B.若线圈进入磁场是加速运动,则离开磁场过程也是加速运动 C.若线圈进入磁场是减速运动,则离开磁场过程也是减速运动 D.若线圈进入磁场是减速运动,则离开磁场过程是加速运动
电磁感应中的图像问题
清、重
2.(多选)如图,光滑平行金属导轨固定在水平面上,左端由导线相 连,导体棒ab垂直静置于导轨上构成回路。在外力F作用下,回路 上方的条形磁铁(下端是N极)竖直向上做匀速运动。如果在某段 时间内外力F做功为WF,磁场力对导体棒做功为W1,磁铁克服磁场 力做功为W2,重力对磁铁做功为WG,回路中产生的焦耳热为Q,导 体棒获得的动能为Ek。则下列选项正确的是( ACD) A. 导体棒中的电流方向为a→b
•展
高中物理专题:电磁感应中的图像和能量问题
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高中物理专题:电磁感应中的图像和能量问题【母题来源一】普通高等学校招生全国统一考试物理(全国Ⅰ卷)1. 【母题原题】(多选)(全国Ⅰ卷)如图,U 形光滑金属框abcd 置于水平绝缘平台上,ab 和dc 边平行,和bc 边垂直。
ab 、dc 足够长,整个金属框电阻可忽略,一根具有一定电阻的导体棒MN 置于金属框上,用水平恒力F 向右拉动金属框,运动过程中,装置始终处于竖直向下的匀强磁场中,MN 与金属框保持良好接触,且与bc 边保持平行。
经过一段时间后 ()A.金属框的速度大小趋于恒定值B.金属框的加速度大小趋于恒定值C.导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D.导体棒到金属框bc 边的距离趋于恒定值 【答案】BC【解析】由bc 边切割磁感线产生电动势,形成电流,使得导体棒MN 受到向右的安培力,向右做加速运动,bc 边受到向左的安培力,向右做加速运动。
当MN 运动时,金属框的bc 边和导体棒MN 一起切割磁感线,设导体棒MN 和金属框的速度分别为v 1、v 2,则电路中的电动势E=BL(v 2-v 1),导体棒中的电流21()BL v v E I R R -==,金属框受到的安培力2221()=B L v v F R -安框,与运动方向相反,导体棒MN 受到的安培力2221()=MN B L v v F R -安,与运动方向相同。
设导体棒MN 和金属框的质量分别为m 1、m 2,则对导体棒MN 根据牛顿第二定律有222111()B L v v m a R -=,对金属框abcd 根据牛顿第二定律有222122()B L v v F m a R --=。
因初始速度均为零,则a 1从零开始逐渐增加,a 2从2Fm 开始逐渐减小,当a 1=a 2时,解得金属框相对金属棒的速度为1212212()FRm v v B L m m -=+,则v2-v1大小恒定,结合222111()B L v vm aR-=、2221()=MNB L v vFR-安可知,金属框的加速度大小趋于恒定值,导体棒所受安培力大小也趋于恒定值,故选项B、C正确;整个运动过程可用速度-时间图像描述,如图,则金属框的速度会一直增大,导体棒到金属框bc边的距离也会一直增大,故选项A、D错误。
专题07电磁感应中的图像问题(共10种图像类型)讲义
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专题七电磁感应中的图像问题知识点一、电磁感应中的图像问题1. 三点关注(1)关注初始时刻,如初始时刻感应电流是否为零,是正方向还是负方向.(2)关注变化过程,看电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否和图象变化相对应.(3)关注大小、方向的变化趋势,看图线斜率的大小、图线的曲直是否和物理过程对应.2.两个方法(1)排除法:定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是物理量的正负,排除错误的选项.(2)函数法:根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系,然后由函数关系对图象作出分析和判断,这未必是最简捷的方法,但却是最有效的办法.知识点二、其他图像问题1.基本思路(1)解读图象的坐标轴,理清横轴和纵轴代表的物理量和坐标点的意义.(2)解读图象的形状、斜率、截距和面积信息.2.解题技巧(1)应用解析法和排除法,两者结合提高选择题图象类题型的解题准确率和速度.(2)分析转折点、两图线的交点、与坐标轴交点等特殊点和该点前后两段图线.(3)分析图象的形状变化、斜率变化、相关性等.类型1 由固定不动线框中的B随时间变化图讨论I-t图或F-t图问题1.(2023春•广东期中)如图甲所示,矩形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。
设t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里,则在0~4s时间内,选项图中能正确反映线框cd边所受的安培力F随时间t变化的图像是(规定cd边所受的安培力向左为正)()A.B.C.D.【解答】解:AB.在0﹣2s,根据楞次定律知感应电流方向为顺时针,结合图乙斜率一定,故大小方向都不变,再根据左手定则及安培力公式F=BIL可知,F的大小与B成正比,cd边受力0~1s时向左,1~2s时向右,故AB错误;CD.在2﹣4s,根据根据楞次定律可知感应电流方向为逆时针,结合图乙斜率一定,故大小方向都不变,cd边受力还是先向左后向右,故C正确,D错误。
专题10 电磁感应 -五年(2019-2023)高考物理真题(全国通用) (解析版)
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专题10电磁感应一、单选题1(2023·全国·统考高考真题)一学生小组在探究电磁感应现象时,进行了如下比较实验。
用图(a)所示的缠绕方式,将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上,漆包线的两端与电流传感器接通。
两管皆竖直放置,将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放,在管内下落至管的下端。
实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t的变化分别如图(b)和图(c)所示,分析可知()A.图(c)是用玻璃管获得的图像B.在铝管中下落,小磁体做匀变速运动C.在玻璃管中下落,小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D.用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短【答案】A【详解】A.强磁体在铝管中运动,铝管会形成涡流,玻璃是绝缘体故强磁体在玻璃管中运动,玻璃管不会形成涡流。
强磁体在铝管中加速后很快达到平衡状态,做匀速直线运动,而玻璃管中的磁体则一直做加速运动,故由图像可知图(c)的脉冲电流峰值不断增大,说明强磁体的速度在增大,与玻璃管中磁体的运动情况相符,A正确;B.在铝管中下落,脉冲电流的峰值一样,磁通量的变化率相同,故小磁体做匀速运动,B错误;C.在玻璃管中下落,玻璃管为绝缘体,线圈的脉冲电流峰值增大,电流不断在变化,故小磁体受到的电磁阻力在不断变化,C错误;D.强磁体分别从管的上端由静止释放,在铝管中,磁体在线圈间做匀速运动,玻璃管中磁体在线圈间做加速运动,故用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的长,D错误。
故选A。
2(2023·北京·统考高考真题)如图所示,光滑水平面上的正方形导线框,以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。
线框的边长小于磁场宽度。
下列说法正确的是()A.线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向B.线框出磁场的过程中做匀减速直线运动C.线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等D.线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等【答案】D【详解】A .线框进磁场的过程中由楞次定律知电流方向为逆时针方向,A 错误;B .线框出磁场的过程中,根据E =BlvI =E R联立有F A =B 2L 2v R=ma由于线框出磁场过程中由左手定则可知线框受到的安培力向左,则v 减小,线框做加速度减小的减速运动,B 错误;C .由能量守恒定律得线框产生的焦耳热Q =F A L其中线框进出磁场时均做减速运动,但其进磁场时的速度大,安培力大,产生的焦耳热多,C 错误;D .线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量q =I t 其中I =E R,E =BLx t 则联立有q =BL Rx 由于线框在进和出的两过程中线框的位移均为L ,则线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等,故D 正确。
高考物理--电磁感应中的图像问题(答案)
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第60课时电磁感应中的图像问题(题型研究课) [命题者说]电磁感应图像问题是高考常考题型,包括根据电磁感应过程判断图像的问题、根据图像求解电磁感应过程中相应物理量的问题、还有一些和图像相关的综合问题。
掌握这类问题,会大大提高学生分析判断图像、综合解决图像问题的能力,并对电磁感应知识达到更加深刻的理解。
(一)根据电磁感应过程分析、判断图像考法1[例1]如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。
导线框以某一初速度向右运动。
t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。
下列v-t图像中,可能正确描述上述过程的是()[解析]导线框开始进入磁场过程,通过导线框的磁通量增大,有感应电流,进而受到与运动方向相反的安培力作用,速度减小,感应电动势减小,感应电流减小,安培力减小,导线框的加速度减小,v-t图线的斜率减小;导线框全部进入磁场后,磁通量不变,无感应电流,导线框做匀速直线运动;导线框从磁场中出来过程,有感应电流,又会受到安培力阻碍作用,速度减小,加速度减小。
选项D正确。
[答案] D考法2闭合回路中磁通量变化涉及的图像[例2]将一段导线绕成如图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。
回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。
回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。
用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图像是()[解析] 0~T 2时间内,回路中产生顺时针方向、大小不变的感应电流,根据左手定则可以判定ab 边所受安培力向左。
T 2~T 时间内,回路中产生逆时针方向、大小不变的感应电流,根据左手定则可以判定ab 边所受安培力向右,故B 正确。
[答案] B[通法归纳]电磁感应图像的判断方法(1)关注初始时刻,如初始时刻感应电流是否为零,是正方向还是负方向。
电磁感应的图像问题含答案
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电磁感应的图像问题一、单选题1.如下图所示,abcd是边长为L,每边电阻均相同的正方形导体线框,今维持线框以恒定的速度V沿z轴运动,并过倾角为45°的三角形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。
线框b点在O位置时开始计时,则在/ 2L时间内,a, b二点的电势差U随时间V2.如图所示,让闭合线圈abcd从高h处下落后,进入匀强磁场中,在bc边开始进入磁场,到ad边刚进入磁场的这一段时间内,表示线圈运动的v-t图象不可能是()3 .如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为L 和2L 的两只单匝闭合线框a 和b,以相同的水平速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域 中匀速地拉到磁场外,则在此过程中()A.线框a 、b 中电流大小之比I a :1b =1:1B.线a 、b 中电流大小之比I a :1b =1:2C.线框a 、6中焦耳热之比Q a :Q b =1:2D.线框a 、6中焦耳热之比Q a :Q b =1:84.如图所示,光滑的金属轨道分为水平段和圆弧段两部分,O 点为圆弧 的圆心”为轨道交点。
两轨道之间宽度为0.5m,匀强磁场方向竖直向 上,大小为0.5T 。
质量为0.05kg 的金属细杆置于轨道上的M 点。
当 在金属细杆内通以电流强度为2A 的恒定电流时,其可以沿轨道由静 止开始向右运动。
已知MN=OP=1.0m,金属杆始终垂直轨道,OP 沿水平 方向,则() B.A.A.金属细杆在水平段运动的加速度大小为5m/s2B.金属细杆运动至P点时的向心加速度大小为10m/s2C.金属细杆运动至P点时的速度大小为5m/sD.金属细杆运动至P点时对每条轨道的作用力大小为0.75N5.如图所示,在水平面内固定着U形光滑金属导轨,轨道间距为50cm, 金属导体棒ab质量为0.1kg,电阻为0.2。
,横放在导轨上,电阻R的阻值是0.8。
(导轨其余部分电阻不计).现加上竖直向下的磁感应强度为0.2T的匀强磁场.用水平向右的恒力F=0.1N拉动ab,使其从静止开始运动,则()A.导体棒ab开始运动后,电阻R中的电流方向是从P流向MB.导体棒ab运动的最大速度为10m/sC.导体棒ab开始运动后,a、b两点的电势差逐渐增加到1V后保持不变D.导体棒ab开始运动后任一时刻,F的功率总等于导体棒ab和电阻R 的发热功率之和6.如图所示,A是一个边长为L的正方形导线框,每边电阻为r.现维持线框以恒定速度v沿x轴运动,并穿过图中所示由虚线围成的匀强磁场区域.U bc二九-@c,线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则b、c 两点间的电势差随时间变化的图线应为()二、多选题7.如图甲所示,水平放置的U形金属导轨宽度为25cm,其电阻不计。
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电磁感应图像问题专题练习
1、(2012·课标全国理综)如图所示,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,而线框中的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 正方向与图中箭头所示方向相同,则i 随时间t 变化的图象可能是( )
—
2、(2013·南京二模)在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环。
规定导体环中电流的正方向如图a 所示,磁场方向向上为正。
当磁感应强度B 随时间t 按图b 变化时,下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是( )
3、(2014·泉州质检)如图所示,一足够大的正方形区域abcd 内存在垂直纸面向里的匀强磁场,其顶点a 在直线MN 上,且ab 与MN 的夹角为45°。
一边长为L 的正方形导线框从图示位置沿直线MN 以速度v 匀速穿过磁场区域。
规定逆时针方向为感应电流的正方向,下列表示整个过程导线框中感应电流i 随时间t (
以L
v
为单位)
变化的图象中正确的是(
)
4、如图所示,在PQ 、QR 区域存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面,bc 边与磁场的边界P 重合.导线框与磁场区域的尺寸如图所示.从t =0时刻开始线框以v =l 的速度匀速横穿两个磁场区域.以a→b→c→d→e→f 为线框中电动势的正方向.以下四个ε-t 关系示意图中正确的是( ) —
5、如图所示,平行于y 轴的导体棒以速度v 向右匀速直线运动,经过半径为R 、磁感应强度为B 的圆形匀强磁场区域,导体棒中的感应电动势e 与导体棒位置x 关系的图象是( )
6、一矩形线圈位于一随时间t变化的磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里,如图甲所示.磁感应强度B随t的变化规律如图乙所示.以I表示线圈中的感应电流,以图甲中线圈上箭头所示方向的电流为正,则以下的It图象中正确的是()
<
7、. 在光滑水平面上,边长为L的正方形导线框abcd在水平拉力作用下,以恒定的速度v0从匀强磁场的左区B1完全拉进右区B2.在该过程中,导线框abcd始终与磁场的边界平行,B1=B2,方向垂直线框向下,中间有宽
度为L
2的无磁场区域,如图所示.规定线框中逆时针方向为感应电流的正方向.从ab边刚好出磁场左区域B1开始计时,到cd边刚好进入磁场右区域B2为止,下面四个线框中感应电流i随时间t变化的关系图象中正确的是()
8、.如图所示,有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域,直角边长为L,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.一边长为L、总电阻为R的正方形闭合导线框abcd,从图示位置开始沿x轴正方向以速度v垂直磁场匀速穿过磁场区域.取电流沿a→b→c→d→a的方向为正,则图中表示线框中感应电流i随bc边位置坐标x变化的图象正确的是()
;
9、矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直地面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。
若规定顺时针方向为感应电流I的正方向,图7中正确的是()
~
答案:1、A 2、D 3、C 4、C 5、A 6、A 7、D 8、C 9、D 11、C 11、A。