高考專題14 與電磁感應(yīng)有關(guān)的圖象（二）-2019年高考物理必考8類重要圖象---精校解析word版

1、<p>　　考查方向4．線框進(jìn)出單向磁場(chǎng)</p><p>　　【例4】如圖，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；在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為d(d＞L)的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行，磁場(chǎng)方向豎直向下．導(dǎo)線框以某一初速度向右運(yùn)動(dòng)，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)線框進(jìn)入并通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．下列v－t圖象中，可能正確描述上述過(guò)程的是( )．</p>

2、<p><b>　　[</b></p><p><b>　　【答案】D</b></p><p>　　【點(diǎn)撥】線框進(jìn)入磁場(chǎng)和離開磁場(chǎng)的過(guò)程中，在安培力作用下都要減速，且減速過(guò)程中因安培力減小導(dǎo)致加速度減小，符合此要求的只有D。</p><p>　　【針對(duì)訓(xùn)練1】如圖甲所示，有一個(gè)等腰直角三角形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，其直

3、角邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框abcd，從圖示位置開始沿x軸正方向以速度υ勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。取沿的感應(yīng)電流為正，則圖乙中表示線框中電流 i 隨bc邊的位置坐標(biāo) x 變化的圖象正確的是 （ ）</p><p><b>　　【答案】C</b></p><p>　　【針對(duì)訓(xùn)練2】如圖所示，在坐標(biāo)系xOy中，

4、有邊長(zhǎng)為a的正方形金屬線框abcd，其一條對(duì)角線ac和y軸重合、頂點(diǎn)a位于坐標(biāo)原點(diǎn)O處．在y軸的右側(cè)的Ⅰ、Ⅳ象限內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的上邊界與線框的ab邊剛好重合，左邊界與y軸重合，右邊界與y軸平行．t=0時(shí)刻，線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)上邊界的方向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線是（ ）</p><p>　　【

5、解析】在0﹣時(shí)間內(nèi)，ab邊切割磁感線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則，知感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda，為正，切割的有效長(zhǎng)度在均勻減小，所以感應(yīng)電流的大小在均勻減?。讴仌r(shí)間內(nèi)，cd邊切割磁感線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba，為負(fù)，切割的有效長(zhǎng)度在均勻減小，所以感應(yīng)電流的大小在均勻減小．故A正確，B、C、D錯(cuò)誤，故選A． </p><p><b>　　【答案】A</b></p>&

6、lt;p>　　【針對(duì)訓(xùn)練3】如圖所示，圖中兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線間的距離為l，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，ad與bc間的距離也為l。t＝0時(shí)刻，bc邊與磁場(chǎng)區(qū)域邊界重合(如圖)?，F(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是圖中的( )</p><p&

7、gt;<b>　　【答案】B</b></p><p>　　【小結(jié)】不同形狀的線框進(jìn)出不同形狀的磁場(chǎng)，一般需要將楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律結(jié)合起來(lái)，感應(yīng)電流的方向通過(guò)正負(fù)體現(xiàn)，大小一般應(yīng)用，雙管齊下，采用逐一淘汰的方法分析處理。</p><p>　　考查方向5.線框進(jìn)出雙向磁場(chǎng)</p><p>　　【例5】如下圖，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度

8、大小均為B，方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng)，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形框abcd的bc邊緊靠磁場(chǎng)邊緣置于桌面上，使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，若以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍芊从尘€框中感應(yīng)電流變化規(guī)律的是圖</p><p><b>　　【答案】A</b></p><p>　　【針對(duì)訓(xùn)練1】如圖所示，三條平行虛線位于紙面內(nèi)，中間虛

9、線兩側(cè)有方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，菱形閉合導(dǎo)線ABCD位于紙面內(nèi)，且對(duì)角線與紙面垂直，兩個(gè)磁場(chǎng)的寬度均與菱形對(duì)角線AC的長(zhǎng)度相等，現(xiàn)使線框沿AC方向勻速穿過(guò)磁場(chǎng)，以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，則從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)到A 點(diǎn)離開磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框中電流隨時(shí)間變化的圖象是（ ）</p><p>　　【解析】線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，穿過(guò)回路向里的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较?，是正?/p>

10、，排除BC；從C點(diǎn)越過(guò)兩磁場(chǎng)分界線開始，到BD的連線與分界線重合，磁通量變化比第一階段快，D正確?！敬鸢浮緿。 </p><p>　　【針對(duì)訓(xùn)練2】如圖所示，為三個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直紙面向外、向里和向外，磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng)，在磁場(chǎng)區(qū)域的左側(cè)邊界處，有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場(chǎng)方向垂直，現(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，規(guī)定電流

11、沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)的電動(dòng)勢(shì)E為正，磁感線垂直紙面向里時(shí)的磁通量ф為正值，外力F向右為正．則以下能反映線框中的磁通量ф、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E、外力F和電功率P隨時(shí)間變化規(guī)律圖象的是（ ）</p><p><b>　　【答案】D</b></p><p>　　【小結(jié)】此情況下，當(dāng)線框的兩個(gè)有效切割邊分別位于不同方向的磁場(chǎng)中時(shí)，兩個(gè)電源形成的電流的方向?qū)嶋H是相同的，所受安培力的方向也是

12、相同的。</p><p>　　考查方向6.電磁感應(yīng)的力和能量問(wèn)題</p><p>　　【例6】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變化的圖象如圖甲所示。設(shè)t＝0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，則在0～4s時(shí)間內(nèi)，圖乙中能正確表示線框ab邊所受的安培力F隨時(shí)間t變化的圖象是（規(guī)定ab邊所受的安培力方向向左為正）（ ）</p>

13、;<p><b>　　【答案】A</b></p><p>　　【針對(duì)訓(xùn)練1】在倫敦奧運(yùn)會(huì)上，100 m賽跑跑道兩側(cè)設(shè)有跟蹤儀，其原理如圖甲所示，水平面上兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L(zhǎng)＝0.5 m，一端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為R＝0.5 Ω的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m＝0.5 kg的金屬桿，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)；勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下．用與導(dǎo)軌平行的拉力F作用在金屬桿上

14、，使桿運(yùn)動(dòng)．當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的速度v也會(huì)變化，從而使跟蹤儀始終與運(yùn)動(dòng)員保持一致．已知v和F的關(guān)系如圖乙所示．(取重力加速度g＝10 m/s2)則( )．</p><p>　　A．金屬桿受到的拉力與速度成正比</p><p>　　B．該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T</p><p>　　C．圖線在橫軸的截距表示金屬桿與導(dǎo)軌間的阻力大小</p><

15、;p>　　D．導(dǎo)軌與金屬桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.4</p><p><b>　　【答案】BCD</b></p><p>　　【針對(duì)訓(xùn)練2】邊長(zhǎng)為a的閉合金屬正三角形框架，完全處于垂直于框架平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，現(xiàn)把框架勻速拉出磁場(chǎng)，如圖所示，則下圖中圖象規(guī)律與這一過(guò)程相符合的是( )．[來(lái)源:Zxxk.Com]</p><p>　　【解

16、析】在框架被勻速拉出磁場(chǎng)的過(guò)程中，由幾何關(guān)系得，切割磁感線的有效長(zhǎng)度L∝x，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E電動(dòng)勢(shì)＝BLv∝x，故A錯(cuò)誤，B正確；框架在勻速運(yùn)動(dòng)中受到的拉力F外力與安培力相等，而安培力F安＝BIL＝R為變力，C錯(cuò)誤；根據(jù)P外力功率＝F外力v可得P外力功率隨x而改變，D錯(cuò)誤． </p><p><b>　　【答案】B</b></p><p>　　【針對(duì)訓(xùn)練3】如圖(a)所

17、示，在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量為1 kg的單匝均勻正方形銅線框，在1位置以速度v0＝3 m/s進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)開始計(jì)時(shí)t＝0，此時(shí)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1 V，在t＝3 s時(shí)刻線框到達(dá)2位置開始離開勻強(qiáng)磁場(chǎng)。此過(guò)程中vt圖象如圖(b)所示，那么( )</p><p>　　(a) (b)</p><p>　　A．t＝0時(shí)，線框右側(cè)的邊兩端M、N間電壓

18、為0.25 V</p><p>　　B．恒力F的大小為1.0 N</p><p>　　C．線框完全離開磁場(chǎng)的位置3的瞬時(shí)速度為2 m/s</p><p>　　D．線框完全離開磁場(chǎng)的位置3的瞬時(shí)速度為1 m/s</p><p>　　【解析】t＝0時(shí)，E1＝1 V，MN間電壓UMN＝4E＝0.75 V，A錯(cuò)誤；由v-t圖象可知t＝1 s到t＝3

19、s，線圈完全在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，加速度a＝0.5 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律得：F＝ma＝1×0.5 N＝0.5 N，B錯(cuò)誤；由v-t圖象可知線框進(jìn)磁場(chǎng)和出磁場(chǎng)過(guò)程具有對(duì)稱性，故線框到達(dá)位置3時(shí)的瞬時(shí)速度為2 m/s，C正確，D錯(cuò)誤。</p><p><b>　　【答案】C</b></p><p>　　【針對(duì)訓(xùn)練4】光滑平行的金屬導(dǎo)軌MN和PQ，間距L＝1.0

20、 m，與水平面之間的夾角α＝30°，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2.0 T，垂直于導(dǎo)軌平面向上，MP間接有阻值R＝2.0 Ω的電阻，其他電阻不計(jì)，質(zhì)量m＝2.0 kg的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，如圖甲所示。用恒力F沿導(dǎo)軌平面向上拉金屬桿ab，由靜止開始運(yùn)動(dòng)，v-t圖象如圖乙所示。取g＝10 m/s2，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。求：</p><p><b>　　甲</b></p><p

21、><b>　　乙</b></p><p>　　(1)恒力F的大??；</p><p>　　(2)金屬桿速度為2.0 m/s時(shí)的加速度大??；</p><p>　　(3)根據(jù)v-t圖象估算在前0.8 s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量。</p><p>　　由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律得</p><p>　　Q＝Fx