2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 第75講 電磁感應(yīng)中的圖象問題加練半小時(shí) 教科版.docx

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第75講 電磁感應(yīng)中的圖象問題 [方法點(diǎn)撥]　(1)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，電源內(nèi)部電流由負(fù)極流向正極，電源兩端電壓為路端電壓．(2)Φ－t圖像、B－t圖像的斜率對(duì)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小及電流方向，其斜率不變或平行，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，電流方向不變． 1．(多選)(2017山東泰安一模)矩形線框abcd固定放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖1所示．設(shè)t＝0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)針方向?yàn)檎?，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)，則下列圖像中可能正確的是(　　) 圖1 2．(多選)(2018湖南懷化博覽聯(lián)考)如圖2所示，一個(gè)“日”字形金屬框架豎直放置，AB、CD、EF邊水平且間距均為L(zhǎng)，阻值均為R，框架其余部分電阻不計(jì)．水平虛線下方有一寬度為L(zhǎng)的垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．釋放框架，當(dāng)AB邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)框架恰好勻速，從AB邊到達(dá)虛線至線框穿出磁場(chǎng)的過程中，AB兩端的電勢(shì)差UAB、AB邊中的電流I(設(shè)從A到B為正)隨位移x變化的圖像正確的是(　　) 圖2 3．(2017山西太原模擬一)如圖3甲中，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌放置在水平面上，間距為L(zhǎng)，左端接電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．整個(gè)裝置處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．將質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上．當(dāng)ab受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)與金屬棒速度v的關(guān)系如圖乙．已知ab與導(dǎo)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湖南長(zhǎng)郡中學(xué)一模)在絕緣水平桌面上有MN、PQ兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間的距離為l，金屬棒ab和cd垂直放在導(dǎo)軌上，兩棒正中間用一根長(zhǎng)l的絕緣細(xì)線相連．棒ab右側(cè)有一直角三角形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向豎直向下，三角形的兩條直角邊長(zhǎng)均為l，整個(gè)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cd向右勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)，則金屬棒ab中感應(yīng)電流i和絕緣細(xì)線上的張力大小F′隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是(金屬棒ab中電流方向由a到b為正)(　　) 圖4 5．(多選)(2018四川瀘州一檢)如圖5甲所示，abcd是匝數(shù)為100匝、邊長(zhǎng)為10cm、總電阻為0.1Ω的正方形閉合導(dǎo)線圈，放在與線圈平面垂直的如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)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(dǎo)線圈中產(chǎn)生的是交變電流 B．在t＝2.5s時(shí)導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1V C．在0～2s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為20C D．在t＝1s時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時(shí)功率為10W 6．如圖6所示，導(dǎo)體棒沿兩平行金屬導(dǎo)軌從圖中位置以速度v向右勻速通過一正方形磁場(chǎng)區(qū)域abcd，ac垂直于導(dǎo)軌且平行于導(dǎo)體棒，ac右側(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是左側(cè)的2倍且方向相反，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)，下列關(guān)于導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流和所受安培力隨時(shí)間變化的圖像正確的是(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(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域的橫截面為等腰直角三角形，底邊水平，其斜邊長(zhǎng)度為L(zhǎng).一正方形導(dǎo)體框abcd的邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)，開始正方形導(dǎo)體框的ab邊與磁場(chǎng)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(jì)時(shí)，正方形導(dǎo)體框以平行于bc邊的速度v勻速穿越磁場(chǎng)．若導(dǎo)體框中的感應(yīng)電流為i，a、b兩點(diǎn)間的電壓為Uab，感應(yīng)電流取逆時(shí)針方向?yàn)檎?，則導(dǎo)體框穿越磁場(chǎng)的過程中，i、Uab隨時(shí)間的變化規(guī)律的圖像正確的是(　　) 圖7 8．(多選)(2018河南省八校第二次測(cè)評(píng))如圖8所示，在光滑水平桌面上有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的正方形導(dǎo)線框，導(dǎo)線框右側(cè)有兩個(gè)寬度也為L(zhǎng)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向分別豎直向下和豎直向上．t＝0時(shí)導(dǎo)線框的右邊恰與磁場(chǎng)的左邊界重合，隨后導(dǎo)線框在外力作用下，以速度v勻速進(jìn)入并通過磁場(chǎng)區(qū)域．規(guī)定電流i沿逆時(shí)針方向時(shí)為正，磁感線豎直向下時(shí)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(dǎo)線框中的電功率P隨時(shí)間變化的圖像大致正確的是(　　) 圖8 9．(多選)(2017山東濟(jì)寧一模)如圖9所示，在水平面內(nèi)有兩個(gè)光滑金屬“V”字形導(dǎo)軌，空間中存在垂直于水平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其中導(dǎo)軌bac固定不動(dòng)，用外力F使導(dǎo)軌edf向右勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌間始終接觸良好，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，下列關(guān)于回路中的電流I的大小和外力F的大小隨時(shí)間的變化關(guān)系正確的是(　　) 圖9 10．(多選)(2017安徽省“皖南八?！钡诙温?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(dǎo)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)挘鐖D10甲所示．有一變化的磁場(chǎng)垂直于紙面，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0～0.1s處于靜止?fàn)顟B(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0.3s時(shí)液滴的運(yùn)動(dòng)方向改變 D．第0.4s時(shí)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(dǎo)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(dǎo)軌放置且棒兩端始終與導(dǎo)軌接觸良好，其他部分電阻不計(jì)．整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．t＝0時(shí)對(duì)金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌向上的外力F，使金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，通過定值電阻R的電荷量q隨時(shí)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(shí)間t變化的圖像中正確的是(　　) 圖11 答案精析 1．AC 2．AC　[0～L過程中，此時(shí)AB相當(dāng)于內(nèi)阻為R為電源，B為電源正極，電勢(shì)較高，AB兩端的電勢(shì)差為路端電壓，設(shè)為－U， 此時(shí)由閉合電路歐姆定律有：I＝，U＝IR＝， 其中E為電源電動(dòng)勢(shì)，I為電路總電流； L～2L過程中，CD相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源， 此時(shí)UBA＝E－IR＝E＝U，所以UAB＝－U； 2L～3L過程中，EF相當(dāng)于內(nèi)阻為R為電源， 此時(shí)UBA＝E－IR＝E＝U，所以UAB＝－U， 則A圖像符合，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤； 0～L過程中，因?yàn)锳B邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)框架恰好勻速， 由受力平衡可知，電流方向從A到B， 此時(shí)電流I1＝＝； L～2L過程中，CD相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源，電流方向從B到A， 此時(shí)電流I2＝－I1＝－； 2L～3L過程中，EF相當(dāng)于內(nèi)阻為R的電源，電流方向從B到A， 此時(shí)電流I3＝－I1＝－， 則C圖像符合，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 3．A　4.AC 5．ACD　[在0～2s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為＝1T/s，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1＝nS＝ 1000.121V＝1V，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；在2～3s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率大小為＝2T/s，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2＝nS＝1000.122V＝2V，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向．導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為方波交變電流，選項(xiàng)A正確．在t＝2.5s時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2＝2V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．在0～2s內(nèi)，感應(yīng)電流I＝＝10A，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q＝IΔt＝20C，選項(xiàng)C正確．在t＝1s時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)感應(yīng)電流的瞬時(shí)功率P＝UI＝I2R＝1020.1W＝10W，選項(xiàng)D正確．] 6．A　[由E＝BLv可知，導(dǎo)體棒由b運(yùn)動(dòng)到ac過程中，切割磁感線有效長(zhǎng)度L均勻增大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dǎo)體棒所受安培力水平向左，大小不斷增大，故B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤，A項(xiàng)正確．] 7．AD　[由楞次定律可知，導(dǎo)體框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針，由E＝BLv可知i＝＝，導(dǎo)體框進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí)，有效切割長(zhǎng)度均由L逐漸變?yōu)榱?，所以電流也均是從大變小，A正確，B錯(cuò)誤；剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)ab邊為電源，Uab為負(fù)值，且大小為BLv，進(jìn)磁場(chǎng)后Uab均勻減小，cd邊剛到磁場(chǎng)區(qū)域橫截面的斜邊時(shí)ab邊不是電源，電流從b到a，Uab為負(fù)值，且大小為，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)直到導(dǎo)體框出磁場(chǎng)的過程中Uab均勻減小，C錯(cuò)誤，D正確．] 8．BD　9.AD 10．ABD　[根據(jù)楞次定律可知，在0～0.1s內(nèi)圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)下板為正，液滴處于平衡狀態(tài)時(shí)，可知液滴帶正電，選項(xiàng)A正確；在0～0.1s內(nèi)圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝S＝πr2＝0.1πr2；對(duì)液滴mg＝q，解得m＝，選項(xiàng)B正確；0.1～0.2s時(shí)電動(dòng)勢(shì)的方向發(fā)生改變，則液滴向下做加速運(yùn)動(dòng)，0.2～0.3s時(shí)電動(dòng)勢(shì)的方向不變，液滴繼續(xù)向下加速運(yùn)動(dòng)，0.3～0.4s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的方向發(fā)生改變，液滴向下做勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向未改變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；液滴向下加速運(yùn)動(dòng)的加速度為mg＋q＝ma，解得a＝2g,0.1～0.3s內(nèi)液滴向下加速運(yùn)動(dòng)的位移x1＝at2＝2g0.22m＝0.04gm；在0.3s時(shí)刻液滴的速度v＝at＝2g0.2m/s＝0.4g m/s；0.3～0.4s內(nèi)液滴勻速運(yùn)動(dòng)，故位移為x2＝vt′＝0.4g0.1m＝0.04gm，故第0.4s時(shí)液滴距初始位置距離為0.08g(單位：米)，選項(xiàng)D正確．] 11．C　[設(shè)金屬導(dǎo)軌間的距離為l，金屬棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；由Φ＝Bl可知，A錯(cuò)誤；回路中的電流I＝t，由牛頓第二定律有F－mgsinθ－BIl＝ma，故有F＝t＋mgsinθ＋ma，C正確，D錯(cuò)誤．]