新高考2021届高考物理小题必练24电磁感应中的图象与电路问题

1、4 4 t 4 4 t 小必 24电感中图与路题(1)电磁感应的图像；(2)电感与电路问题。例 1(2019全国卷 空存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其 边界如图a)中虚线 MN 所一质细导线的电阻率为 横截面积为 将导线做成半径为 的环固定在纸面内，圆心 O MN 。t0 时感应强的方向如(a)所示；磁感应强度 B 时间 的化关系如图(b)所示。则在 t0 到 tt 的间间隔内( )A圆环所受安培力的方向始终变B圆环中的感应电流始终沿顺针方向B rSC圆环中的感应电流大小为B rD圆环中的感应电动势大小为【答案】【解析第一过程从移动的程中左边导体棒切割产生的电流方向是顺时针右

2、边切 割磁感线产生的根据楞次定律可知在 0 时内，磁感应强度减小，感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向左，在 t 时间，磁感应强度反向增大，感应电流的方向为顺时针，圆环 1所受安培力水平向右，所以选项 A 误B 确；根据法拉第电磁感应定律得 E 2B 2 rS ，根据电阻定律可得 ，据欧姆定律得 ，以选 t 2 S R t 项 C 正， 错。例 2山东卷如所示，平面直角坐标系的第一和第二像限分别存在磁感应强12 2 2 2 度大小相等方向相反且垂直于标平面的匀强磁场中虚线方格为等大正方形一位于 Oxy 平面内的刚性导体框 abcde 在外力作用下以恒定速度沿 y 轴正向运不生转动从图示

3、位置开始计时4 s 末 bc 边好进入磁场。在此过程中，导体框内感应流的大小为 ， 边所受安培力的大小为 F ，二者与时 的系图像，可能正确的( )【答案】【解析】因为 4 s 末 bc 边刚好进入磁场，可知框的速度每秒运动一个方格，故在 0 s内只有 ae 边割磁场，设方格边长为 ，根据 2BLv， I ，可知电流恒定；2 s 末时线框在第二像限长度最长，此时有 E 3， I 3，可知 I ，24 s 线有一 1部分进入第一像限，电流减小，在 末理可得 ，综上分析可知 A 错， 正；2根据 F 可知在 1 s 内 ab 边所受的培力线性增加1 s 末安培力为 F ， 3在 2 s 末得安培力

4、为 F 2，所以有 F 3 ；图像可知 C 正确D 误。 【点睛】解答电磁感应中图像类择题的两个常用方法(1)排除法性分析电磁感过程中物理量的变化趋(增大还是减小)变化快慢均 变化还是非均匀变化，别是分析物理量的正负，以排除错误的选项。(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对 图像进行分析和判断。1积 S410m数 匝的线圈在强磁场中且磁场方向垂直于线圈平面， 磁感应强度 随间 t 变化规如图所示，下列判断正确的( )A在开始的 2 内穿线圈的通量变化率等于 0.08 Wb/sB在开始的 2 内穿线圈的通量的变化量等于零C在开始的 2 内线中产生感应电

5、动势等于 0.08 D在第 s 末线中的感应电势等于零【答案】【 解 析 】 磁 通 量 的 变 化 率 为 0.08 Wb/s ， A 正 确 ； 磁 通 量 的 变 化 ，B 误；感应电动势应为磁通量的变化率乘以线圈的匝数，8错误；在第 3 s 末，磁场的大小零，但是此时磁通量的变化率不为零，故此时的感应电动 势不为零， 错。2如图，、PQ 是间距为 L 的平行光滑金属导轨，置于磁感应强度为 B，方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中M、 间接一阻值为 R 的阻。一与导轨接触良好、有效阻 R值为 的金棒 ab 垂直导轨放置在平外力 F 作用下以速度 v 向右速运动计轨 2电阻，则 ( )A通

6、过电阻 的流方向为 MB 两点间的电压为 C 端势比 b 端高D外力 F 的功等于电阻 R 产生焦耳热【答案】【解析由手定则或楞次定律可判断出通过回路的电流方向为逆时针，即R，项A 错误。ab 中产生的感应电动势为 EBLv，应电流 /(1.5)，ab 两间电压为 2 BLv，选项 B 错。导体为电源 端势比 b 端高选项 C 正确由量守恒定 3律，外力 F 的功等于整个回(即电阻 R 和属棒电)产生的焦耳热，选项 D 错。3如所示在面直角坐标 xOy 的像限内有垂直该坐标平面向里的匀强磁场，二者磁感应强度相同心为 90扇形导线框 OPQ 以速度 绕 O 点在示坐标平面内沿顺时针方向匀速转动。

7、规定与图中导线框的位置相对应的时刻为 0，导线框中感应电流逆时针为正关该导线转一周的时间内感应电流 i 随时间 t 的变化图像列 确的是 )R R 【答案】1【解析在线框切割磁感线产生感应电动势时，由 E 知，应电动势一定，感应电21 3流大小不变，故 B、D 错误在 T T 内，楞次定律判断可知线框中感应电动势方向沿逆2 4时针方向，为正，故 A 正， 错。4如图甲所示，矩形导线框 固在变化的磁场中，产生了图乙所示的电(流方向 abcda 为正方)。若规定垂纸面向里的方向为磁场正方向，能够产生如图乙所示电流 的磁场为 )【答案】【解析】由题图乙可知0t 内线圈中的电的大小与方向都不变，根据法

8、拉第电磁感应定律可知，线圈中的磁通量的变化率相同，故 内磁感应强度与时间的关系是一条斜线，A 错；又由于 0 时内电流的方向为正，即沿 方向，由楞次定律可知，电路中感应电流的磁场方向向里 内原磁场方向向里减小或向外增大此 D 正，C 错。5(多选)如图所示，电阻不计间距为 的滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为 B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻 。质量为 、电阻为 r 的属棒 置于导轨上到直于金属棒水平外力 的作用由静止开始运动力 F 与属棒速度v 的关是 FF ( 是量，属棒与轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电 流为 ，受到的安培力大小为 F ，阻 R 两端的压为 U ，

9、感电流的功率为 P，它们随时间 t 变化像可能正确的( )【答案】4 B l B B l B Bl【解析设时刻金属棒的速度为 ，根据牛顿第二定律 FF ， ， Rr即 ，果 ，则加速度与速度成线性关系，且随着速度增大，加 Rr Bv速度越来越大，即金属棒运动的 v 图的线斜率越来越大，由于 F ， 图RrBlv的切线斜率也越来越大应流 RBlvR电阻两端的电压 Rr及感应电流的功率Bl Rr Bl也会随时间变化得越来越快，B 项正确；如果 k ，金属棒做匀加速直线Rr运动，电动势随时间均匀增大，感应电流、电阻两端的电压、安培力均随时间均匀增大，感B应电流的功率与时间的二次方成正比，没有选项符合

10、；如果 k0)。路滑动变阻器 R 的最大阻值R为 ，动片 P 位滑动变阻器中央，定值电阻 R 。合开关 S电压表的示 数为 U，不考虑虚线 MN 右导体的感应电动势，( )UA 两的电压为7B电容器的 极带正电C滑动变阻器 R 的功率为电阻 R 的 5 倍D正方形导线框中的感应电动为 kL【答案】 【解析】由法拉第电磁感应定律 有 ，D 错误因 k，由楞次定t 律知线框内感应电流沿逆时针方向，故电容器 b 极带正电B 误；由题图知外电路结构R 12 2为 R 与 的半部并联与 R 的半部 相串联 两端电压 R 1R 2 2 2UU ，7A 正；设 R 耗的功率为 PIU 则 消的功率 P 22

11、 5，故 6B L B L C 正。9如图甲中，两平行光滑金属轨放置在水平面上且间距，左端接电阻 R，导轨电阻不计。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B 的强磁场中。将质量为 m电阻为 的金属棒 置导轨上。当 受到垂直于金属棒的水平外力 F 作用由静止开始运动时与金属棒速度 的系如图乙所示知 与导轨始终垂直且接触良好 ab 中的感应电流为 I 受的安培力大小为 F 端的电压为 U ，R 的功率为 P，则下中正确的 是 )【答案】【解析由题图乙可得 ，属棒切割磁线产生电动，金属棒中电流 BLv/(，金属棒受安培力F ，对金属棒根据牛顿第二律 ，代入得： F 所金属棒做加速度减小的加速运动，当

12、加速度减为零时，匀速运动， RBv 2所以 A 正F ，U ， 消的功率 ，以 B、C 错误。 10(1)如图甲所示，两根足够的平行导轨，间距 L0.3 m，导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度 0.5 T。一根直金属 以 v2 m/s 的度向右匀速运动，杆MN 始与导轨垂直且接触良好。杆 MN 的电 r 1 导轨的阻可忽略。求杆 MN 产生的感应电动势 E 。(2)如图乙所示，一个匝数 n100 的圆形线圈，面积 S 0.4 ，电阻 r 1 在线圈中 存在面积 S 0.3 m 直线圈平面(指向纸)的匀强磁场区域感强度 B 随间 变 的关系如图丙所示。求圆形线圈中产生的感应电动势 。(3

13、)将一个 R2 的阻分别与图甲和图乙中的 a 端连接，然后 b 端地。试判断以 上两种情况中，哪种情况 端电势较高？并求较高的电势 。【解析】杆 MN 做割磁感线的运动，产生的应电动势 E B 0.3 V。 (2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化，产生的感应电动势7E n 4.5 V (3)题图甲中 0，图乙中 0所以当电阻 R 与题图甲中的导轨相连接时， a ba 端的势较高。此时通过电阻 的流 IER电阻 R 两端的电势差 IR a 端的势 IR0.2 V11. 匀磁场磁感应强度 B ，磁场宽度 3 m，一正方形金属框边长 ab1 ，每边电阻 R0.2 金属框以 v 的度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感 线方向垂直，如图所示。(1)画出金属框穿过磁场区的过程中属内感应电流 I 随间 t 的化图线规定电流 方向逆时针为正)(2)画出 两电压 U 的化图线要求写出作图的依)E【解析】金属框进入磁场区域时 Blv2 V 2.5 A方向沿逆时针 4l感应电流持续的时间