专题6 电磁感应中的图像问题 2020-2021高二物理下学期期末专题复习训练（人教版选修3-2）

专题7 电磁感应中的图像问题 一、单选题 1．如图，线圈abcd固定于分布均匀的磁场中，磁场方向垂直线圈平面．当磁场的磁感应强度B随时间t变化时，该磁场对ab边的安培力大小恒定．下列描述B随t变化的图象中，可能正确的是(　　) A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 当磁感应强度发生变化时，线框内产生感应电动势为 感应电流为 安培力为 联立得 由公式可知，安培力恒定，若磁场B增大，则减小，即B-t图像斜率减小；若B减小，则增大，即B-t图像斜率变大；所以四个图象中只有B正确。 故选B。 2．如图所示，水平光滑的金属框架上左端连接一个电阻R，有一金属杆在外力F的作用下沿框架向右由静止开始做匀加速直线运动，匀强磁场方向竖直向下，轨道与金属杆的电阻不计并接触良好，则能反映外力F随时间t变化规律的图像是图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】由题得到，金属杆的速度与时间的关系式为 由和得，感应电流与时间的关系式为 金属杆所受的安培力为 由牛顿第二定律得 可知，F与t是线性关系，而且是增函数。 故选B。 3．将匚形金属框架D固定在水平面上，用绝缘杆C将金属棒AB顶在金属框架的两端，组成一个良好的矩形回路，如图甲所示．AB与绝缘杆C间有压力传感器，开始时压力传感器的读数为10N．将整个装置放在匀强磁场中，磁感应强度随时间做周期性变化，设垂直于纸面向外方向的磁感应强度为正值，匚形金属框架放入磁场前后的形变量可认为相同．压力传感器测出压力随时间变化的图象如图乙所示．由此可以推断，匀强磁场随时间变化的情况可能是 A．如A图所示 B．如B图所示 C．如C图所示 D．上述选项都不正确 【答案】D 【解析】根据乙图可分析，初始阶段，压力增大，即可判断安培力水平向右，根据楞次定律安培力阻碍磁通量的变化，可知初始阶段磁通量在减小，线框面积不变，即磁感应强度变小，A,B,C所示意的第一阶段磁感应强度都是增大的，所以都不正确，选项D对． 4．如图中图甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与金属框架接触良好。在两根导轨的端点d、e之间连接一个电阻R，其他部分电阻忽略不计。现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动过程中杆ab始终垂直于框架。图乙是金属杆运动的v-t图像，则下图中可以表示外力F随时间t变化关系的图像是（　　） A．B．C．D． 【答案】C 【解析】由图乙可知，金属杆ab做匀加速直线运动，设加速度为a，则有，由公式，，得，金属杆所受的安培力为 对金属杆根据牛顿第二定律得 则由上述两式得 由公式可知，当t=0时，；且可知上述公式为一元一次函数。 故选C。 5．如图所示，两条平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行，现使此线框向上匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直，则选项图中可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律的是（　　） A．B．C．D． 【答案】D 【解析】根据感应电动势瞬时值为 进入磁场的过程中，有效长度逐渐减小，因此感应电流逐渐减小，同理出磁场时，感应电流反向，同样也是逐渐减小。 故选D。 6．如题图所示，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所受安培力F的大小随时间t变化规律的是（ ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】第一段时间从初位置到M′N′离开磁场，图甲表示该过程的任意一个位置 切割磁感线的有效长度为M1A与N1B之和，即为M1M′长度的2倍，此时电动势 E=2Bvtv 线框受的安培力 F=2BIvt= 图像是开口向上的抛物线，如图乙所示 线框的右端M2N2刚好出磁场时，左端Q2P2恰与MP共线，此后一段时间内有效长度不变，一直到线框的左端与M′N′重合，这段时间内电流不变，安培力大小不变；最后一段时间如图丙所示 从匀速运动至M2N2开始计时，有效长度为 A′C′=l−2vt′ 电动势 E′=B(l−2vt′)v 线框受的安培力 F′= 图像是开口向上的抛物线，故选B。 7．如图所示，两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度均为a。高度为a的正三角形导线框ABC从图示位置沿x轴正向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是（　　） A．B．C．D． 【答案】B 【解析】由图知，当AB边在左边的磁场中运动时，切割的有效长度在减小，所以电动势减小，电流减小，再根据右手定则可判断电