高中物理选修32法拉第电磁感应定律图像专题练习包括答案

1、2013-2014学年度高二物理电磁感应图像1如图所示，两根光滑的平行金属导轨竖直放置在匀强磁场中，磁场和导轨平面垂直，金属杆ab与导轨接触良好可沿导轨滑动，开始时电键S断开，当ab杆由静止下滑一段时间后闭合S，则从S闭合开始计时，ab杆的速度v与时间t的关系不可能是 （ ）【答案】B【解析】试题分析：本题从ab杆匀速运动的条件出发，既物体所受到安培力等于重力，解出匀速运动的速度，当ab杆的速度等于时，物体所受到安培力等于重力，导体杆ab做匀速运动，当ab杆的速度小于时，物体所受到安培力小于重力，导体杆ab做加速减小的加速运动，当ab杆的速度大于时，物体所受到安培力大于重力，导体杆ab做加速减

2、小的减速运动。当ab杆由静止自由落下，获得一定的速度设为时，导体ab杆恰做匀速运动，由,联立解得,当ab杆的速度等于时，物体做匀速直线运动，图象A对，当导体杆ab的速度时，,既，随v的增大而减小，导体杆ab做加速度减小的加速运动，选项C对；当ab杆的速度时，,既，加速度的方向向上物体做减速运动，加速度随v的减小而减小，导体杆ab做加速度减小的减速运动，选项D正确，所以不可能的是B选项。考点：闭合电路欧姆定律 安培力 感应电动势 感应电流 牛顿第二定律 v-t图象2如图所示，xOy平面内有一半径为R的圆形区域，区域内有磁感应强度大小为B的匀强磁场，左半圆磁场方向垂直于xOy平面向里，右半圆磁场方

3、向垂直于xOy平面向外。一平行于y轴的长导体棒ab以速度v沿x轴正方向做匀速运动，则导体棒两端的电势差Uba与导体棒位置x关系的图象是（ ）vyxOabR2RUbaxO2BRvA2BRvR2RUbaxO2BRvB2BRvR2RUbaxO2BRvC2BRvR2RUbaxO2BRvD2BRv【答案】A【解析】试题分析：设导体棒的有效长度为L，由几何关系可知，在左半圆磁场中，导体棒位置x与导体棒的有效长度L的关系为，导体棒ab以速度v沿x轴正方向做匀速运动时，由左手定则可判断，产生的感应电动势，当时，随着位置坐标x增大，感应电动势增加的越来越慢；在右半圆磁场中，导体棒位置x与导体棒的有效长度L的关系

4、为，产生的感应电动势，当时，随着位置坐标x增大，感应电动势减小的越来越慢，所以正确选项为A。考点：本题考查了导体做切割磁感线运动。3如图(甲)所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计.有质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处.磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直.先由静止释放c，c刚进入磁场即做匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触，用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移.图(乙)中正确的是()【答案】BD【解析】试题分析：这段高度内，c 自由落体运动，加速度，c进入磁场后匀速运动， d释放后进

5、入磁场前自由落体，d进入磁场的瞬时速度，d进磁场前的平均速度，d进磁场前的运动时间，这段时间内c匀速运动下落的高度即c在这段高度匀速运动，d进磁场后的速度与c匀速运动的速度相同，磁通量不变感应电动势为0，安培力为0.所以c在磁场中剩下的将与d一起匀加速，加速度g。c离开磁场后只受自身重力加速度为g继续匀加速，对照AB图象A错B对。C和d一起匀加速的加速度为g，速度大于，因此C离开磁场后d在磁场中受安培力作用大于重力为减速运动，离开磁场后受重力作用匀加速，动能随高度变化的图象图D正确。 考点：安培力4如图所示，在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，金属框架ABCD固定在水平面内，AB与CD平行

6、且足够长，BC与CD间的夹角为(90)，不计金属框架的电阻 光滑导体棒EF(垂直于CD)在外力作用下以垂直于自身的速度v向右匀速运动，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触，经过C点瞬间作为计时起点，下列关于电路中电流大小I与时间t、消耗的电功率P与导体棒水平移动的距离x变化规律的图象中正确的是( )A.B.C.D.【答案】AD【解析】试题分析：在CB上运动时，设金属棒的速度为v，则运动过程中有效切割长度为：L=vttan，设金属棒横截面积为s，电阻率为，则回路中电阻为：，所以回路中的电流为：I=，为定值当导体棒运动到AB杆时也为定值，因此A、正确，B错误；设导体棒在到达B之前运动的距离为x

7、，则有：电动势为：E=BLv=，电阻为：，功率为：P=，故开始功率与 运动的距离成正比，当通过B点之后，感应电动势不变，回路中电阻不变，故功率不变，D正确，C错误考点：法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律，电磁感应的图象5如下图所示，在坐标系xOy中，有边长为a的正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处在y轴的右侧的I、IV象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行t0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域取沿abcda的感应电流方向为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，

8、感应电流i、ab间的电势差Uab随时间t变化的图线是下图中的 【答案】BC【解析】试题分析： 解决本题的关键是掌握切割产生感应电动势的大小E=BLv，以及会用右手定则判定感应电流的方向在d点运动到O点过程中，ab边切割磁感线，根据右手定则可以确定线框中电流方向为逆时针方向，即正方向，切割的有效长度均匀减小为0，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到0；当ab边切割的有效长度刚减为0，cd又边开始切割，根据右手定则判定感应电流的方向为顺时针方向，即负方向，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到0故A错误，B正确；d点运动到O点过程中，ab边切割磁感线，ab相当于电源，电流由a到b，b点的电势高于a点

9、，ab间的电势差Uab为负值，大小等于电流乘以bcda三条边的电阻，并逐渐减小ab边出磁场后，cd边开始切割，cd边相当于电源，电流由b到a，ab间的电势差Uab为负值，大小等于电流乘以ab边得电阻，并逐渐减小故C正确，D错误所以选BC考点：本题考查考生对导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则、闭合电路的欧姆定律的理解和应用6如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R，边长是L，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在水平向右的外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进人磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场规定顺时针方向为感应电流I的正方向外力大小为F，线

10、框中电功率的瞬时值为P，通过导体横截面的电荷量为q，其中pt图像为抛物线，则这些量随时间的变化关系正确的是（ ）【答案】C【解析】试题分析：导体棒以恒定加速度a进入磁场，由和得知I与t成正比，所以A错误；由牛顿第二定律：得知，F与t成一次函数，所以B错误；由，P与t是二次函数，图象为抛物线；所以C正确；电量，q与t是二次函数，图象为抛物线，所以D错误。考点：电磁感应的图象问题7如图甲所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B。一边长为L总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁 场区域。取沿abcda的

11、感应电流为正，则图乙中表示线框中电流i随bC边的位置坐标x变化的图象正确的是【答案】C【解析】试题分析：据题意，有楞次定律得：正方形线框进入三角形磁场时，穿过线框的磁通量逐渐增加，线框中产生顺时针电流，为正方向；D选项可以排除；正方形线框离开三角形磁场时，穿过线框的磁通量减少，线框中的电流逆时针，为负方向；A选项可以排除；由于线框切割磁感线的有效长度为L=Vt.tan45=Vt，则线框产生的感应电动势为E=BV.Vt，而感应电流为I=BV2t/R，所以感应电流随着时间增加而增加，只有C选项正确。考点：本题考查对电磁感应图像问题的理解能力和分析能力。8如图所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反。磁

12、感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度为a，一正三角形（高度为a）导线框ABC从图示位置沿图示方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下图中感应电流I与线框移动距离x的关系图是【答案】C【解析】试题分析：在三角形的C点进入第一个磁场区域后，三角形的边切割磁感线，产生感应电流，根据右手定则判断出电流方向为逆时针方向，故为正方向，又因为切割磁感线的长度越来越长，故感应电流越来越大，故B是不对的；当C点进入第二个磁场区域时，AB边也进入了第一磁场区域，此时三角形的左右切割磁感线的方向一致，但磁场方向相反，故产生的感应电流是相反的，在三角形内，这两个电动势是叠加起来的，故感应电流比原来要大

13、，根据右手定则可知，此时感应电流为顺时针方向，故图像应该在x轴的下方，电流逐渐增大，故C是正确的，A、D不对。考点：右手定则，感应电动势的大小与哪些因素有关。9如图，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里，abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l，t=0时刻bc边与磁场区域边界重合。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿a-b-c-d-a的感应电流为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是下图中的（ ）【答案】B【解析】试题解析：由于bc进入磁场时，根据右手定则判断出其感应电流的方向是沿a

14、dcba的方向，其方向与电流的正方向相反，故是负的，所以A、C是不对的；当逐渐向右移动时，切割磁感线的条数在增加，故感应电流在增大；当bc边穿出磁场区域，ab边进入磁场区域时，线圈中的感应电流方向变为abcda，是正方向，故其图像在时间轴的上方，所以B是正确的，D是不对的。考点：电磁感应现象中电流方向的判断。10一个“”形导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，a是与导轨材料相同、粗细相同的导体棒，导体棒与导轨接触良好。在外力作用下，导体棒以恒定速度v向右运动，以导体棒在右图所示位置的时刻作为时间的零点，下列物理量随时间变化的图像可能正确的是【答案】D【解析】试题分析：设导轨的顶角为，

15、电阻率为，感应电动势，图象应是过原点的直线，故A错误；感应电流，得到，式中各量恒定，则感应电流不变，故B错误；根据可知，图象应是过原点的直线，故C错误；由上可知， I恒定，则受外力的功率，故D正确。考点：电磁感应定律及其图像 11图甲正三角形导线框abc放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系图乙.t=0时刻磁感应强度方向垂直纸面向里.图丙中能表示线框ab边受到的磁场力F随时间t变化关系的是(力的方向规定以向左为正方向)（ ）【答案】A【解析】试题分析：方法一：由图可知，在0到3s内、3到6s和6到7s磁感应强度都均匀变化，线框中磁通量均匀变化，根据法拉第

16、电磁感应定律，线框中产生的感应电动势恒定，根据闭合电路欧姆定律得，感应电流恒定ab边受到的磁场力，由于B在变化，则F是变化故C、D均错误在3到5s，磁感应强度的方向垂直线框平面向外，穿过线框的磁通量变小，根据楞次定律感应电流方向为逆时针方向，再由左手定则可得线框的ab边受到的安培力向左，为正值则B错误，A正确所以选A方法二：t=0时刻，磁感应强度的方向垂直线框平面向里，在0到1S内，穿过线框的磁通量变小，由楞次定律可得，感应电流方向是顺时针，再由左手定则可得线框的ab边的安培力水平向左，为正值当在1S到3S内，磁感应强度的方向垂直线框平面向外，穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可得，感应电流方向

17、是顺时针，再由左手定则可得线框的ab边的安培力水平向右，为负值同理可得在下一个周期内，重复出现安培力先向左后向右故选A考点：本题考查了法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、左手定则、安培力等知识点，意在考查考生的综合应用能力12如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内（长度足够大），该区域的上下边界MN、PS是水平的。有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动，（以此时开始计时）以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中

18、的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能正确的是abcdBMN0xPS-I03LxiI0L2LA3LxiI0L2LB-I0-I03LxiI0L2LD-I03LxiI0L2LC【答案】D【解析】试题分析：在第一个L内，线框匀速运动，电动势恒定，电流恒定；在第二个L内，线框只在重力作用下加速，速度增大；在第三个L内，安培力大于重力，线框减速运动，电动势减小，电流减小。这个过程加速度逐渐减小，速度是非线性变化的，电动势和电流都是非线性减小的，选项A、B均错误。安培力再减小，也不至于减小到小于第一段时的值，因为当安培力等于重力时，线框要匀速运动的，选项C错误、D正确。考点：本题考查电磁感应的

19、图象问题、楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律、安培力以及牛顿第二定律等综合知识。13如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示（规定向下为正方向），导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态规定ab的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在02t0时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流与时间及外力与时间关系的图线是（）itt02t0o-I0AabRB甲Btt02t0o-B0乙itt02t0o-I0BI0Ftt02t0o-F0DF0Ftt02t0o-F

20、0CF0【答案】 D【解析】试题分析：在0t0 时间内磁通量为向上减少，t02t0时间内磁通量为向下增加，两者等效，且根据B-t图线可知，两段时间内磁通量的变化率相等，根据楞次定律可判断02t0时间内均产生由b到a的大小不变的感应电流，选项AB均错；在0t0可判断所受安培力的方向水平向右，则所受水平外力方向向左，大小随B的减小呈线性减小；t02t0时间内，可判断所受安培力的方向水平向左，则所受水平外力方向向右，大小随B的增加呈线性增加，选项D正确。考点：此题考查楞次定律判断感应电流的方向、左手定则判断安培力的方向及物理图像的知识。要求学生能把从图像中获得信息，然后根据规律得出结论，再把结论反映

21、到图像上。考查学生分析综合的思维能力。14如右图所示，在坐标系xOy中，有边长为a的正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处在y轴的右侧的、象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行t0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域取沿abcda的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是下图中的()【答案】A【解析】试题分析：在d点运动到O点过程中，ab边切割磁感线，根据右手定则可以确定线框中电流方向为逆时针方向，即正方向，D错误；t0时刻，a

22、b边切割磁感线的有效长度最大，然后逐渐减小，故感应电动势和感应电流逐渐减小，C错误；当cd边与磁场边界重合后继续运动，cd边切割磁感线，根据右手定则可知线框中电流方向为顺时针方向，即负方向，B错误，A正确考点：导体切割磁感线时的感应电动势；点评：解决本题的关键掌握切割产生感应电动势的大小，以及会用右手定则判定感应电流的方向15如图所示，宽度为l的有界匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为B。闭合等腰直角三角形导线框abc位于纸面内，直角边ab水平且长为2l，线框总电阻为R。规定沿abca方向为感应电流的正方向。导线框以速度v匀速向右穿过磁场的过程中，感应电流随时间变化规律的图象是（ ）

23、A B C D【答案】D【解析】试题分析：由已知条件可知，在0-L/v时，感应电动势均匀增加，感应电流均匀增加，方向为顺时针，增加到；在L/v-2L/v时，磁通量无变化，感应电流为零，在2L/v-3L/v时，感应电流再均匀增加，不过是逆时针，故选D考点：考查电磁感应与图像点评：本题难度较小，感应电流的大小直接由切割磁感线的有效长度决定，方向由楞次定律判断即可16如图,一有界区域内,存在着磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场,磁场宽度均为L，边长为L的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上，使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域，若以逆时针方向为

24、电流的正方向，能反映线框中感应电流变化规律的是图（）【答案】A【解析】试题分析：本题考查电磁感应现象.开始时,由公式可知,导体框做匀加速运动时,速度均匀增大,电流均匀增大,当导体的右边框到达两磁场交界处后,电动势突然变成原来的2倍,电流方向反向.当导体右边框到达整个磁场的右边界后,电动势又突然变成原来的一半,且电流方向反向.在，电流均匀增大，排除CD. 在，两边感应电流方向相同，大小相加，故电流大。在，因右边离开磁场，只有一边产生感应电流，故电流小，所以选A考点：感应电流及图像点评：本题考查了切割磁感线产生的感应电动势的变化规律，通常这类题目可以采用排除法判断。17矩形导线框abcd放在匀强磁

25、场中，在外力控制下静止不动，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。t0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里。在04 s时间内，线框ab边所受安培力随时间变化的图象(力的方向规定以向左为正方向)可能是图中的【答案】D【解析】试题分析：磁感强度均匀变化，产生稳定的感应电流，在0-1s间，磁通量减小，线圈有扩张趋势，ab边受到的安培力方向向左，F=BIL安培力均匀减小，D对，故选D考点：考查电磁感应与图像点评：本题难度较小，本题是通过改变磁场产生感应电流，由法拉第电磁感应定律可判断电流恒定不变18一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里

26、，如图所示。磁感应强度B随t的变化规律如图所示，以I表示线圈中的感应电流，以图中线圈上箭头所示方向的电流为正，则I-t图中正确的是（ ）【答案】A【解析】试题分析：感应定律和欧姆定律得，所以线圈中的感应电流决定于磁感应强度B随t的变化率由图2可知，01时间内，B增大，增大，感应磁场与原磁场方向相反（感应磁场的磁感应强度的方向向外），由右手定则感应电流是顺时针的，因而是负值所以可判断01为负的恒值；12为正的恒值；23为零；34为负的恒值；45为零；56为正的恒值故选A考点：电磁感应与图像点评：此类问题不必非要求得电动势的大小，应根据楞次定律判断电路中电流的方向，结合电动势的变化情况即可得出正确

27、结果19如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区，磁感应强度方向相反，且垂直纸面，磁感应强度的大小均为B，磁场区在y轴方向足够长，在x轴方向的宽度为a，一正三角形（中垂线长为a）导线框ABC从图示位置向右匀速穿过磁场区域，设逆时针方向为电流的正方向，则图中线框中产生的感应电流i与对线框移动距离x的关系图象正确的是【答案】C【解析】试题分析：线框从开始进入到全部进入第一个磁场时，磁通量向里增大，则由楞次定律可知，电流方向为逆时针，故B一定错误；因切割的有效长度均匀增大，故由E=BLV可知，电动势也均匀增加；而在全部进入第一部分磁场时，磁通量达最大，该瞬间磁通量的变化率为零，故感应电动势也会零，故A错误；当线圈开始进入第二段磁场后，线圈中磁通量向里减小，则可知电流为顺时针，故D错误，C正确；故选C考点：导体切割磁感线时的感应电动势；右手定则点评：本题为选择题，而过程比较复杂，故可选用排除法解决，这样可以节约一定的时间；而进入第二段磁场后，分处两磁场的线圈两部分产生的电流相同，且有效长度是均匀变大的，当将要全部进入第二磁场时，线圈中电流达最大2I20在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环规定导体环中电流的正方向如图1所示，磁场向上为正当磁感应强度 B 随时间 t 按图2