第2章 专题探究7 电磁感应中的图像问题-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

专题探究七电磁 黑题 专题强化练 题型1 感应电流图像 1.(2023·四川成都七中期中) B M 将一均匀导线围成一圆心角 为90的扇形导线框OMW,其 ·2B 中OM=R,圆弧MW的圆心为 x B 0点，将导线框的0点置于如图所示的直角 坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂 直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小 为B,第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁 场，磁感应强度大小为2B.从t=0时刻开始让 导线框以0点为圆心，以恒定的角速度ω沿 逆时针方向做匀速圆周运动，假定沿OMN方 向的电流为正，则线框中的电流随时间的变 化规律描绘正确的是 3 3/ 40 2104o -31 B 0 21o 4t -1 -3/ D 2.(2022·湖北重点中学联 考)如图所示，将一具有绝 缘层的导线扭成由两个相 同菱形组成的“8”字形闭合导线框abedefa(ab 与d交叉，点之间绝缘)，在线框右侧有一宽度 为d的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里， 允连线与磁场边界垂直且允=2d,现让线框由 图示位置以速度v沿f无连线方向匀速向右运 动并穿过磁场，线框中电流方向以abcdef流向 选择性必修第二册·JK 感应中的图像问题 限时：45min 为正，以c点刚进入磁场为计时起点，则以下 能正确反映线框中电流随时间变化规律的是 ( 0 2利 0 123 A B 0 12 3 C D 题型2电势差图像 3.(2023·T8联盟模拟)如 7××× 1××× 图，abedef为“日”字形导线 框，其中abdc和cdf均为 边长为l的正方形，导线ab、cd、ef的电阻相 等，其余部分电阻不计.导线框右侧存在着宽 度略小于1的匀强磁场，磁感应强度为B,导 线框以速度匀速穿过磁场区域，运动过程中 线框始终和磁场垂直且无转动.线框穿越磁场 的过程中，ab两点电势差U,随位移变化的图 像正确的是 ( Blv 2Blu 3 31 3l A B eUu 3 3 0 3 2Bl Blv 3 3 D 黑白题054 4.(2023·江西临川一中质检)（多选）某铁路安 装的一种电磁装置可以向控制中心传输信 号，以确定火车的位置和运动状态，其原理是 将能产生匀强磁场的磁体安装在火车首节车 厢下面，如图甲所示（俯视图），当它经过安放 在两铁轨间的线圈时，线圈便产生一个电信 号传输给控制中心.线圈边长分别为1和2， 匝数为n,线圈和传输线的电阻忽略不计.若 火车通过线圈时，控制中心接收到线圈两端 的电压信号u与时间t的关系如图乙所示 (ab、cd均为直线)，t1t2、t3、t4是运动过程的四 个时刻，则火车 一铁轨 控制中心 乙 A.在t1~t,时间内做匀加速直线运动 B.在t3~t4时间内做匀减速直线运动 U2-u1 C.在t1~t2时间内加速度大小为 nBl (t-t) D.在名时间内火车的位移大小为，+ 2nB(4,-53) 题型3速度、加速度、安培力图像 5.(2023·四川蓉城名校联盟期 末联考)如图，电阻不计的光 滑平行金属导轨竖直放置，金 属导轨足够长，下端接一电阻 R,整个空间存在垂直于导轨 R 平面向里的匀强磁场.t=0时刻，将一金属杆 ab以初速度o竖直向上抛出，t=t1时金属杆 ab又返回到出发位置，金属杆ab在运动过程 中始终与导轨垂直并保持良好接触.下列图像 能正确描述在0~t,这段时间内金属杆ab的速 度与时间关系的是 第二章 6.（多选)如图，正方形线框A的边长为L、总电 阻为R.磁场区域的宽度为2L,磁感应强度为 B,方向为垂直于纸面向里.线框在一水平恒力 F作用下沿光滑水平面向右运动，已知线框一 进入磁场便做匀速运动.从线框一进人磁场到 完全离开磁场的过程中，它的加速度a随坐标 值x变化的关系图像可能是 2L ( C 7.(2023·四川成都石室中学质 检)如图，空间某区域内存在沿 水平方向的匀强磁场，一正方 形闭合金属线框自磁场上方某 处自由释放后穿过磁场，整个过程线框平面 始终竖直.线框边长小于磁场区域上下宽度， 若不计空气阻力，以线框刚进入磁场时为计 时起，点，下列描述线框所受安培力F随时间t 变化的图像中，错误的是 黑白题05510.(1)1T(2)0.3m(3)0.3nJ 解析：（1)当h=2L时，bc边进人磁场时线框的速度v= √2gh=2√g缸=2m/s,此时金属框刚好做匀速运动，则 有mg=BIL 又1尽0联立解得B=乙受，代人数据得：因 1T. (2)当h>2L时，bc边第一次进入磁场时金属线框的速度 =√2gh>2√gZ,即有mg<BL 又已知金属框bc边每次出磁场时都刚好做匀速运动，经过 的位移为L,设此时线框的速度为'，则有v2=v2+2gL,解 得：v'=√6m/s. 根据题意可知，为保证金属框bc边每次出磁场时都刚好做 匀速运动，则应有v'=。=√2gh,即有h=0.3m (3)设金属线框在每次经过一个条形磁场过程中产生的热 量为Q,则根据能量守恒有：之m+mg(2)=分m2+Q。, 代入解得：Q。=0.3J,则经过前n个磁场区域时线框上产生 的总的焦耳热Q=nQo=0.3nJ 专题探究七电磁感应中的图像问题 黑题专题强化练 1.C解析：在0~t时间内，线框从图示位置开始(t=0)转过 90的过程中，产生的感应电动势为么=0，由闭合电 路欧姆定律得，回路中的电流为I,= E1 BoR ,=2,,根据楞次定 律判断可知，线框中感应电流方向为逆时针方向（沿ONM 方向).在t。~2时间内，线框进入第三象限的过程中，回路 中的电流方向为顺时针方向（沿OMN方向）.回路中产生的 感应电动势为瓦，=之AoR+号·2BoR=子BoR=3B,感 应电流为12=3引1，在2。~3t时间内，线框进人第四象限的过 程中，回路中的电流方向为逆时针方向（沿OWM方向），回 路中产生的感应电动势为B,=子BaR+子·2B0R2 号8oR2=3E1,感应电流为=3，在36-4时间内，线框 出第四象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向（沿 OMN方向)，回路中产生的感应电动势为B,=wR,由闭 合电路欧姆定律得，回路电流为I,=I,故选C 2.C解析：AD.根据楞次定律，第一个菱形进人磁场的过程 中，感应电流的方向为bcd,第二个菱形出磁场的过程中，感 应电流的方向为ef血，这两个过程感应电流的方向为正 值，AD错误：BC.当ab和de同时在磁场中切割磁感线时，根 选择性必修第二册·JK 据右手定则，感应电流的方向是b到a、e到d,电流方向为负 值：当只有一个菱形在磁场中切割磁感线时有效长度的最大 值为菱形的对角线，等于d,当ab和de同时在磁场中切割磁 感线时，切割磁感线有效长度的最大值等于ab有效长度与 de有效长度之和，等于2d,所以反向电流的大小等于正向电 流大小的2倍，B错误，C正确.故选C. 3.A解析：由于匀强磁场的宽度略小于1，导线b在磁场内 时cd、ef在磁场外时，导线ab充当电源，U表示路端电压 导线cd在磁场内时ab、gf在磁场外时，导线cd充当电源，U 是外电路并联电压，路端电压U,=号地， 导线ef在磁场内时ab、cd在磁场外时，导线ef充当电源，U 是外电路并联电压，路端电压U,=了，故选A 4.ACD解析：A.由E=BLv可知，感应电动势与速度成正比， 而在ab段的电压随时间均匀增大，因此可知在t,到t2这段 时间内，火车的速度随时间也均匀增大，所以火车在这段时 间内做的是匀加速直线运动，故A正确；B.同理，火车在3~ 4时间内做匀加速直线运动，故B错误；C.由图乙知t,时刻 对应的速度为，= ,时刻对应的速度为2，故这 段时间内的加速度为a=:,心、，故C正确：D.由 i2-41nBl(t2-t1） 儿3 图乙知时刻对应的速度为，nB,时刻对应的速度为 点则这段时间内的平均速度为女-批则这 段时间内的位移为x=v△t= (,-),故D正确；故 2nBl, 选ACD BLv 5.D解析：竖直向上的过程中，有mg+ =ma,解得 R+r B'L'v a-g+ mR+mr 则金属杆αb做加速度逐渐减小的减速运动，直到速度为0； 竖直向下的过程中，有 B'Lv mg R+r =ma',解得a'=g B2Lv mR+mr 则金属杆a山做加速度逐渐减小的加速运动.由于安培力做 负功，返回时速度的大小应该比，小，故D正确，ABC错误 故选D. CD解析：线框受到的安培力F安=BL=B”,刚进入磁 场时，线框做匀速运动，处于平衡状态，由平衡条件得F= BL线框所受合力为零，在0~L位移内，加速度a=0;线框 R 黑白题24 完全进入磁场后，在L~2L位移内，穿过线框的磁通量不变 感应电流为零，不受安培力作用，所受合外力为F,加速度 4=￡，线框做匀加速直线运动；当刚离开磁场时，线框的速 m 度大于进入磁场时的速度，所受安培力大于恒力F,加速度 a-F生P1P,线框做诚速运动，速度变小，加速 m mR m 度a减小，线框做加速度减小的减速运动，在2L~3L位移内 加速度逐渐减小，故ACD都有可能，故ACD正确，B错误. 7.A解析：AC.若线框进入磁场时重力小于安培力，由牛顿第 二定律有1 R-mg=ma1,线框做减速运动，安培力诚小，加 速度减小，做加速度减小的减速运动，完全进入后只受重力， 线框加速，离开磁场时安培力大于重力，速度减小，安培力减 小，做加速度减小的减速运动，故A错误，C正确：B若线框 进入磁场时恰好重力等于安培力，则线框匀速进入磁场，电 流不变，安培力不变，完全进入后只受重力，线框加速，离开 磁场时安培力大于重力，速度减小，安培力减小，则做加速度 减小的减速运动，故B正确；D若进入时重力大于安培力，由 牛顿第二定律有mg- B2Lv R=ma,做加速运动，安培力增大， 加速度减小，做加速度减小的加速运动，完全进人后只受重 力，线框加速，离开磁场时安培力大于重力，速度减小，安培 力减小，则做加速度减小的减速运动，故D正确本题选错误 的，故选A 第3节涡流电磁阻尼电磁驱动 白题基础过关练 1.AC 2.A 3.B解析：A电子沿逆时针方向加速，则电子所受电场力沿逆 时针方向，所以感生电场的方向沿顺时针方向，A错误；B.当 电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，若电流增大，根 据楞次定律，可知涡旋电场的方向为顺时针方向，电子将沿 逆时针方向做加速运动，B正确；C.由于感生电场使电子加 速，即电子在轨道中加速的驱动力是电场力，C错误；D.电子 在轨道中做圆周运动的向心力是洛伦兹力，D错误， 4.B5.D6.D7.C8.B9.A10.C 11.A解析：根据电磁驱动原理，易拉罐与木框的转动方向相 同，木框的转速总比易拉罐的大，A正确，BC错误；两个磁 铁异名磁极或同名磁极相对均可，在磁极附近的易拉罐导 体中都会产生涡流，在磁场受安培力使易拉罐跟着木框转 动起来，D错误故选A. 12.C解析：A.在摆动的过程中，穿过圆环的磁通量发生变 化，圆环中产生感应电流，从而产生焦耳热，根据能量守恒， 使磁铁的机械能减小，上摆的高度减小，因此磁铁在E处 的重力势能小于磁铁在A处的重力势能，A错误：BC.根据 参考答案与解析 “增离减靠”，磁铁从A到D的过程中，圆环的磁通量增大， 磁铁与圆环间存在排斥力，从而使圆环对桌面的压力大于 圆环受到的重力；根据电磁阻尼的原理，从D到E的过程 中，磁铁与圆环间存在吸引力，而圆环静止不动，因此圆环 受到地面的摩擦力方向水平向右，B错误，C正确：D.根据 楞次定律，磁铁从A到D的过程中，从上往下看，圆环中产 生顺时针方向的感应电流，D错误.故选C 黑题应用提优练 1.B解析：下落过程中，铝管中磁通量变化会产生感应电流， 根据楞次定律“阻碍”含义可知，受到向上的安培力阻碍其 运动，乙管开有竖槽，电阻最大，产生的感应电流最小，因此 安培力最小，运动最快，因此乙向下运动的时间最短， 故ACD错误，B正确.故选B. 2.D 3.B解析：金属盘可看作由多根金属辐条组成，α盘在外力作 用下逆时针转动时，圆盘切割磁感线，由右手定则可知，电动 势方向由圆心到圆盘边缘，通过导线和圆盘b组成闭合电 路，b盘在安培力作用下顺时针转动，圆盘α产生的电能一 部分转化为b的动能，另一部分转化为两个圆盘的内能，故 圆盘b的角速度应小于圆盘a的角速度，B正确. 4.C解析：CD.由楞次定律可知，变化的磁场产生的感生电场 沿顺时针方向，小球带正电，小球所受电场力沿顺时针方向， 与小球的运动方向相反，涡旋电场力对小球做负功，则小球 先沿逆时针方向减速运动，当小球速度减到0后，涡旋电场 力对小球做正功，小球沿顺时针方向加速运动，所以C正 确，D错误：AB.由于小球在水平面做圆周运动，环对小球的 弹力及洛伦兹力的合力提供向心力，由于小球的速度先减小 后增大，且磁感应强度会变化，则小球对环的压力与洛伦兹 力不一定始终增大，所以AB错误.故选C. 压轴挑战 5.D解析：A.由安培定则知，直导线上方磁场方向垂直纸面 向外，圆环从α到b的过程中磁通量增加，由楞次定律可得， 线圈中感应电流方向是顺时针：圆环从b到c的过程中磁通 量减小，由楞次定律可得，线圈中感应电流方向是逆时针， 故A项错误：B.圆环从a到b的运动过程中，将环分解为若 干个小的电流元，上半环的部分所受合力向下，下半环部分 所受合力向上：下半环所在处的磁场比上半环所在处的磁场 强，则整个环所受安培力的方向向上：同理圆环从b到c的 运动过程中，整个环所受安培力的方向向下，与速度方向不 是相反的，故B项错误；C.圆环从b到c的过程与圆环从c到 b的过程中经同一位置时从b到c速率大于从c到b的速率 (一部分机械能转化为电能)，则圆环从b到c的时间小于 从c到b的时间，故C项错误D.圆环从b到c的过程与圆环 从c到b的过程中经同一位置时从b到c速率大于从c到b 的速率，则圆环从b到c的过程与圆环从c到b的过程中经 黑白题25