2023高考物理一轮总复习高考必考题突破讲座9电磁感应中的图象问题突破训练

PAGEPAGE2高考必考题突破讲座9电磁感应中的图象问题1．(2022·广东广州模拟)如右图所示，abcd是边长为L，每边电阻均相同的正方形导体线框，现维持线框以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过倾角为45°的三角形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．线框b点在O位置时开始计时，那么在t＝eq\f(2L,v)时间内，a、b二点的电势差U随时间t的变化图线为(D)解析：t＝eq\f(L,v)时刻，ab边完全进入磁场，电动势E＝BLv，ab间的电压等于路端电压，Uab＝eq\f(3,4)BLv，C错误；t＝eq\f(2L,v)时刻，线框完全进入磁场，ab间的电压等于电动势E，A、B错误，D正确．2．(多项选择)(2022·河北衡水一模)如图甲所示(俯视图)，在光滑的水平面上，宽为eq\r(3)l的区域内存在一匀强磁场，磁场方向垂直水平面向下．水平面内有一不可形变的粗细均匀的等边三角形闭合导体线框CDE(由同种材料制成)，边长为l，t＝0时刻，E点处于磁场边界，CD边与磁场边界平行．在外力F的作用下线框沿垂直于磁场区域边界的方向匀速穿过磁场区域．从E点进入磁场到CD边恰好离开磁场的过程中，线框中感应电流I(以逆时针方向的感应电流为正)、外力F(水平向右为正方向)随时间变化的图象(图象中的t＝eq\f(\r(3)l,2v)，曲线均为抛物线)可能正确的有(BD)甲解析：等边三角形闭合导线框CDE进入磁场的过程中，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律可知，线框产生的感应电流方向为逆时针方向，拉出磁场的过程中，线框产生的感应电流为顺时针方向，在磁场中运动时感应电流为零．同时当线框进入或拉出磁场时线框切割磁感线的有效长度随时间t均匀增大，产生的感应电动势、感应电流均匀增大，选项B正确，A错误；因线框在磁场中匀速运动，所以外力F等于线框受到的安培力，外力F∝t2，选项C错误，D正确．3．(2022·湖北武汉模拟)如图甲所示，平行导轨之间有一个矩形磁场区，在相等面积的两局部区域内存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场．细金属棒AB沿导轨从PQ处匀速运动到P′Q′的过程中，棒上AB两端的电势差UAB随时间t的变化图象正确的选项是(C)甲解析：金属棒AB在到达磁场左边前及离开右边界后没有感应电动势．设导体棒切割磁感线的总长度为L，在两个磁场中切割长度分别为L1和L2.那么：L1＋L2＝L①AB两端的电势差UAB等于感应电动势，为：UAB＝B(L1－L2)v②由①②式得：UAB＝2BL1v－BLv，在运动过程中，L1均匀减小，UAB先正后负，故C正确．4．(多项选择)(2022·湖北黄冈综训)如图甲所示，竖直平面(纸面)两水平线间存在宽度为d的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．一质量为m、边长也为d的正方形线框从磁场上方某处自由落下，t1时刻线框的下边进入磁场，t2时刻线框的上边进入磁场，t3时刻线框上边离开磁场．线框平面在下落过程中始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场边界平行，不计空气阻力，那么线框下落过程中的v­t图象可能正确的选项是(AB)解析：进入磁场前和通过磁场后，线框只受重力，加速度恒为g.设线框下边进入磁场时速度为v，那么线框中感应电动势E＝Bdv，由闭合电路欧姆定律有I＝eq\f(E,R)，安培力F＝BId.解得：F＝eq\f(B2d2v,R)，假设F＝mg，那么线框匀速穿过磁场，A项正确；假设F>mg，那么线框减速通过磁场，由牛顿第二定律有：eq\f(B2d2v,R)－mg＝ma1，可知线框加速度不断减小，B项正确；假设F<mg，线框在磁场中刚开始做加速运动，由牛顿第二定律有mg－eq\f(B2d2v,R)＝ma2，所以线框加速度不断减小，当F＝mg时线框匀速运动，故C、D项错．5．(多项选择)(2022·四川卷)如图甲所示，电阻不计、间距为l的光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R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F＝F0＋kv(F0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为FA，电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图象可能正确的有(BC)甲解析：设某时刻金属棒的速度为v，根据牛顿第二定律F－FA＝ma，即F0＋kv－eq\f(B2l2v,R＋r)＝ma，即F0＋(k－eq\f(B2l2,R＋r))v＝ma，如果k>eq\f(B2l2,R＋r)，那么加速度与速度成线性关系，且随着速度增大，加速度越来越大，即金属棒运动的v­t图象的切线斜率越来越大，由于FA＝eq\f(B2l2v,R＋r)，FA－t图象的切线斜率也越来越大，感应电流(i＝eq\f(Blv,R＋r))、电阻两端的电压(UR＝eq\f(BlRv,R＋r))及感应电流的功率(P＝eq\f(B2l2v2,R＋r))也会随时间变化得越来越快，B项正确；如果k＝eq\f(B2l2,R＋r)，那么金属棒做匀加速直线运动，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