高考物理专题复习练习卷电磁感应图象练习卷 6页

电磁感应图象练习卷 ‎1．如图1所示，线圈abcd固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度随时间的变化情况如图2所示。下列关于ab边所受安培力随时间变化的F–t图象（规定安培力方向向右为正）正确的是 ‎2．纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化。一长为2R的导体杆OA绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为ω。t=0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示，若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是 A B C D ‎3．三角形导线框abc放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图所示。t=0时磁感应强度方向垂直纸面向里，则在0~4 s时间内，线框的ab边所受安培力随时间变化的图象如图所示（力的方向规定向右为正）‎ ‎4．如图，在水平面（纸面）内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i、穿过三角形回路的磁通量Φ、MN上安培力F的大小、回路中的电功率P与时间t的关系图线。可能正确的是 A B C D ‎5．在空间存在着竖直向上的各处均匀的磁场，将一个不变形的单匝金属圆线圈放入磁场中，规定线圈中感应电流方向如图甲所示的方向为正。当磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示时，下图中能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是 A B C D ‎6．如图所示，闭合导线框匀速穿过垂直纸面向里的匀强磁场区域，磁场区域宽度大于线框尺寸，规定线框中逆时针方向的电流为正，则线框中电流i随时间t变化的图象可能正确的是 A B C D ‎7．如图所示，两个相邻的匀强磁场，宽度均为L，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小分别为B、2B。边长为L的正方形线框从位置甲匀速穿过两个磁场到位置乙，规定感应电流逆时针方向为正，则感应电流i随时间t变化的图象是 A B C D ‎8．如图所示，为三个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为L，在磁场区域的左侧边界处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时的磁通量Φ为正值，外力F向右为正。则以下反映线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化规律图象错误的是 A B C D ‎9．如图甲所示，水平放置间距为0.5 m的平行金属导轨，导轨右端接一电阻。在间距为d=4 m的虚线ef、gh间存在着垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。质量为0.125 kg 的导体棒ab横跨在导轨上，与导轨接触良好并无摩擦。导体棒由静止开始在0.25 N的水平恒力F作用下开始运动，2.0 s末刚好运动到ef处。整个电路除R外，其他电阻均不计。求：‎ ‎（1）导体棒开始运动的位置到磁场边界ef的距离x；‎ ‎（2）导体棒从开始运动到离开磁场的过程中，电阻R上产生的热量。‎ ‎10．如图所示，水平面上固定一个间距L=1 m的光滑平行金属导轨，整个导轨处在竖直方向的磁感应强度B=1 T的匀强磁场中，导轨一端接阻值R=9 Ω的电阻。导轨上有质量m=1 kg、电阻r=1 Ω、长度也为1 m的导体棒，在外力的作用下从t=0开始沿平行导轨方向运动，其速度随时间的变化规律是，不计导轨电阻。求：‎ ‎（1）t=4 s时导体棒受到的安培力的大小；‎ ‎（2）请在如图所示的坐标系中画出电流平方与时间的关系（I2t）图象。‎ ‎11．如图甲所示，在水平面上固定宽为L=1 m、足够长的光滑平行金属导轨，左端接有R=0.5 Ω的定值电阻，在垂直导轨且距导轨左端 d=2.5 m处有阻值 r=0.5 Ω、质量 m=2 kg的光滑导体棒，导轨其余部分电阻不计。磁场垂直于导轨所在平面，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。第1 s内导体棒在拉力F作用下始终处于静止状态，1 s后，拉力F保持与第1 s末相同，导体棒从静止直至刚好达到最大速度过程中，拉力F做功为W=11.25 J。求：‎ ‎（1）第1 s末感应电流的大小；‎ ‎（2）第1 s末拉力的大小及方向；‎ ‎（3）1 s后导体棒从静止直至刚好达到最大速度过程中，电阻R上产生的焦耳热。‎ ‎12．如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水平面上，导轨间距l=0.6 m，两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想电压表V，电阻为r=2 Ω的金属棒垂直于导轨静止在AB处；右端用导线连接电阻R2，已知R1=2 Ω，R2=1 Ω，导轨及导线电阻均不计。在矩形区域CDFE内有竖直向上的磁场，CE=0.2 m，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。开始时电压表有示数，当电压表示数变为零后，对金属棒施加一水平向右的恒力F，使金属棒刚进入磁场区域时电压表的示数又变为原来的值，金属棒在磁场区域内运动的过程中电压表的示数始终保持不变。求：‎ ‎（1）t=0.1 s时电压表的示数；‎ ‎（2）恒力F的大小；‎ ‎（3）从t=0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量。‎ ‎13．如图甲所示，两根完全相同的光滑平行导轨固定，每根导轨均由两段与水平成θ=30°的长直导轨和一段圆弧导轨平滑连接而成，导轨两端均连接电阻，阻值R1=R2=2 Ω，导轨间距L=0.6 m。在右侧导轨所在斜面的矩形区域M1M2P2P1内分布有垂直斜面向上的磁场，磁场上下边界M1P1、M2P2的距离d=0.2 m，磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻，在右侧导轨斜面上与M1P1距离s=0.1 m处，有一根阻值r=2 Ω的从属棒ab垂直于导轨由静止释放，恰好独立匀速通过整个磁场区域，取重力加速度g=10 m/s2，导轨电阻不计。求：‎ ‎（1）ab在磁场中运动的速度大小v；‎ ‎（2）在t1=0.1 s时刻和t2=0.25 s时刻电阻R1的电功率之比；‎ ‎（3）电阻R2产生的总热量Q总。‎ ‎14．如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨间距，导轨电阻不计。导轨与水平面成角固定在一范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上，两根相同的金属杆MN、PQ垂直放在金属导轨上，金属杆质量均为，电阻均为。用长为的绝缘细线将两金属杆的中点相连，在下述运动中，金属杆与金属导轨始终接触良好。‎ ‎（1）在上施加平行于导轨的拉力，使保持静止，穿过回路的磁场的磁感应强度变化规律如图乙所示，则在什么时刻回路的面积发生变化？‎ ‎（2）若磁场的方向不变，磁感应强度大小恒为，将细线剪断，同时用平行于导轨的拉力使金属杆以的速度沿导轨向上作匀速运动，求拉力的最大功率和回路电阻的最大发热功率。‎ ‎15．如图（a）所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L=0.4 m，导轨右端接有阻值R=1 Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L，从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图（b）所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v=1 m/s做直线运动，求：‎ ‎（1）棒进入磁场前，回路中的电动势E；‎ ‎（2）棒在运动过程中受到的最大安培力F，以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式。‎ ‎16．如图甲所示，间距为d、垂直于纸面的两平行板P、Q间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻，一质量为m、带电荷量为+q的粒子（不计重力），以初速度由板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区。当和取某些特定值时，可使时刻入射的粒子经时间恰能垂直打在板上[1（不考虑粒子反弹）。上述为已知量。‎ （1）若，求；‎ （2）若，求粒子在磁场中运动时加速度的大小； ‎ ‎（3）若，为使粒子仍能垂直打在板上，求。‎ 参考答案 ‎1．C ‎2．C ‎3．B ‎4．AC ‎5．B ‎6．B ‎7．D ‎8．C ‎9.（1）4m （2）1.5J ‎10．（1）0.4 N ‎（2）由（1）可得 ‎ 作出图象如图所示。‎ ‎11.（1）2A （2），方向：水平向右 ‎（3）1 s后导体棒做变加速直线运动，当受力平衡速度达最大B=0.8 T 则由电磁感应定律：，最终匀速运动时：F=BIL代入数据得：I=2 A，‎ 代入数据得：，根据能量守恒定律：‎ 代入数据得：，[来源:Zxxk.Com]‎ 联立解得：。‎ ‎12．（1）0.3 V （2）0.27 N （3）0.09 J ‎13.（1）1m/s ‎ ‎（2）棒从释放到运动至M1P1的时间 在t1=0.1 s时，棒还没进入磁场，有 此时，R2与金属棒并联后再与R1串联 R总=3 Ω 由图乙可知，t=0.2s后磁场保持不变，ab经过磁场的时间 故在t2=0.25 s时ab还在磁场中运动，电动势E2=BLv=0.6 V 此时R1与R2并联，R总=3 Ω，得R1两端电压U1′=0.2 V 电功率，故在t1=0.1 s和t2=0.25 s时刻电阻R1的电功率比值 ‎（3）设ab的质量为m，ab在磁场中运动时，通过ab的电流 ab受到的安培力FA=BIL 又mgsinθ=BIL 解得m=0.024 kg 在0~0.2 s时间里，R2两端的电压U2=0.2 V，产生的热量 ab最终将在M2P2下方的轨道区域内往返运动，到M2P2处的速度为零，由功能关系可得在t=0.2 s后，整个电路最终产生的热量Q=mgdsin θ+mv2=0.036J 由电路关系可得R2产生的热量Q2=Q=0.006 J 故R2产生的总热量Q总=Q1+Q2=0.01 J ‎14.（1）t=44 s ‎（2）假设的运动速度为时，PQ静止，则回路中的电流强度为，安培力为 有，解得速度 因<，PQ杆向下运动，稳定后PQ杆匀速，则回路电流为 PQ杆有 MN杆有 稳定后，拉力的功率最大 最大发热功率 联立解得，‎ ‎15.（1）E=0.04V ‎（2）当棒进入磁场时，磁场磁感应强度B=0.5 T恒定不变，此时由于导体棒做切割磁感线运动，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中的电动势为：e=Blv，当棒与bd重合时，切割有效长度l=L，达到最大，即感应电动势也达到最大em=BLv=0.2 V>E=0.04 V 根据闭合电路欧姆定律可知，回路中的感应电流最大为：im==0.2 A 根据安培力大小计算公式可知，棒在运动过程中受到的最大安培力为：F=imLB=0.04 N 在棒通过三角形abd区域时，切割有效长度l=2v(t–1)（其中，1 s≤t≤＋1 s）‎ 综合上述分析可知，回路中的感应电流为：i==（其中，1 s≤t≤＋1 s）‎ 即i=t–1（其中，1 s≤t≤1.2 s）‎ ‎16．（1） （2） （3）或