专题5磁场变化图象选择模型-高考物理电磁感应常用模型(解析版)

高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练专题5.磁场变化+图象选择模型1.（2023河南名校联考）如图甲所示，虚线右侧有一垂直纸面的匀强磁场，取磁场垂直于纸面向里的方向为正方向，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，固定的闭合导线框abcd一部分在磁场内。取线框中感应电流沿顺时针方向为正方向，安培力向左为正方向。从t=0时刻开始，下列关于线框中感应电流i、线框cd边所受安培力F分别随时间t变化的图象，可能正确的是（）A. B. C. D.【参考答案】AD【名师解析】在时间内，磁场向外且增强，由楞次定律可判断，感应电流顺时针方向，与规定的正方向相同，故A正确，B错误；同理可知，在时间内，感应电流逆时针方向，cd边受到安培力向右，与规定正方向相反，为负值，且安培力随B的减小而减小，故C错误，D正确。2．（2021高考评估验收模拟13）如图1所示，匝数n＝6的螺线管(电阻不计)，截面积为S＝10cm2，线圈与R＝12Ω的电阻连接，水平向右且均匀分布的磁场穿过螺线管，磁场与线圈平面垂直，磁感应强度大小B随时间t变化的关系如图2所示，规定感应电流i从a经过R到b的方向为正方向．忽略线圈的自感影响，下列i－t关系图中正确的是()【参考答案】B【名师解析】由题意可知，在0～2s时间内，磁感应强度变化率的大小为eq\f(ΔB1,Δt1)＝3×10－3T/s，根据法拉第电磁感应定律可得电动势的大小为E1＝neq\f(ΔB1,Δt1)S＝1.8×10－5V，根据闭合电路欧姆定律，可得感应电流i1＝eq\f(E1,R)＝1.5×10－6A，根据楞次定律，可得感应电流方向为a→b，为正方向；同理可计算在2～5s时间内，i2＝eq\f(E2,R)＝1×10－6A，根据楞次定律，可知感应电流方向为b→a，为负方向；根据磁感应强度变化的周期性，可得知感应电流变化的周期性，故B正确，A、C、D错误．3.（2020陕西咸阳一模）如图甲所示，正六边形导线框abcdef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的变化关系如图乙所示．t=0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正．则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的是（）

【参考答案】AC【名师解析】0～2s内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向，为正值。根据法拉第电磁感应定律，E=S=B0S为定值，则感应电流为定值，．在2～3s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，为正值，大小与0～2s内相同。在3～4s内，磁感应强度垂直纸面向外，且逐渐减小，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与0～2s内相同。在4～6s内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与0～2s内相同。故A正确，B错误。在0～2s内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，电流恒定不变，根据FA=BIL，则安培力逐渐减小，cd边所受安培力方向向右，为负值。0时刻安培力大小为F=2B0I0L．在2s～3s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据FA=BIL，则安培力逐渐增大，cd边所受安培力方向向左，为正值，3s末安培力大小为B0I0L．在2～3s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，则安培力大小逐渐增大，cd边所受安培力方向向右，为负值，第4s初的安培力大小为B0I0L．在4～6s内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，则安培力大小逐渐增大，cd边所受安培力方向向左，6s末的安培力大小2B0I0L．故C正确，D错误。【关键点拨】。

根据法拉第电磁感应定律求出各段时间内的感应电动势和感应电流的大小，根据楞次定律判断出感应电流的方向，通过安培力大小公式求出安培力的大小以及通过左手定则判断安培力的方向．

解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律，会运用楞次定律判断感应电流的方向，以及掌握安培力大小公式，会用左手定则判定安培力的方向．4．如图甲所示，正三角形导线框abc固定在磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示。t=0时刻磁场方向垂直纸面向里，在0～4s时间内，线框ab边所受安培力F随时间t变化的关系（规定水平向左为力的正方向）可能是下图中的()【参考答案】A【名师解析】0-1s，感应电动势为：，为定值；感应电流：，为定值；安培力F=BI1L∝B；由于B逐渐减小到零，故安培力逐渐减小到零，根据楞次定律可知，线圈ab边所受的安培力向左，为正；同理：1-2s，感应电动势为：，为定值；感应电流：，为定值；安培力F=BI1L∝B；由于B逐渐增大，故安培力逐渐增大，根据楞次定律可知，线圈ab边所受的安培力向右，为负；3s-4s内，感应电动势为：，为定值；感应电流：，为定值；安培力F=BI2L∝B，由于B逐渐减小到零，故安培力逐渐减小到零；由于B逐渐减小到零，故通过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量减小，有扩张趋势，故安培力向外，即ab边所受安培力向左，为正，故A正确，BCD错误；故选A.考点：法拉第电磁感应定律【名师点睛】本题根据法拉第电磁感应定律和安培力公式判断安培力大小情况；根据楞次定律判断安培力方向；解题时要分时间段处理问题，并注意各个物理量的正方向。5.(2023河南洛阳名校联考)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如图放入磁场中,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,图中能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是(规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示) 【参考答案】B【名师解析】在0～1s内,根据法拉第电磁感应定律,E=n=n。根据楞次定律,感应电动势的方向与图示箭头方向相同,为正值;在1～2s内,磁感应强度不变,感应电动势为零;在2～4s内,根据法拉第电磁感应定律,E=n=n=。根据楞次定律,感应电动势的方向与图示方向相反,为负值。故B正确,A、C、D错误。。5.如图甲所示，导体框架abcd放置于水平面内，ab平行于cd，导体棒MN与两导轨垂直并与导轨接触良好，整个装置放置于垂直于框架平面的磁场中，磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示，MN始终保持静止.规定竖直向上为磁场正方向，沿导体棒由M到N为感应电流的正方向，水平向右为导体棒所受安培力F的正方向，水平向左为导体棒所受摩擦力Ff的正方向，下列图象中正确的是()【参考答案】BD【名师解析】由题图乙可知，回路中产生的感应电动势先为零，后恒定不变，感应电流先为零，后恒定不变，回路中感应电流方向为逆时针，故A错误，B正确；在0～t1时间内，导体棒MN不受安培力；在t1～t2时间内，导体棒MN所受安培力方向水平向右，由F＝BIL可知，B均匀减小，MN所受安培力均匀减小；在t2～t3时间内，导体棒MN所受安培力方向水平向左，由F＝BIL可知，B均匀增大，MN所受安培力均匀增大；根据平衡条件得到，棒MN受到的摩擦力大小Ff＝F，二者方向相反，即在0～t1时间内，没有摩擦力，而在t1～t2时间内，摩擦力方向向左，大小均匀减小，在t2～t3时间内，摩擦力方向向右，大小均匀增大，故C错误，D正确.6.如图甲所示，闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示.规定垂直纸面向外为磁场的正方向，顺时针为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向.关于线框中的感应电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列选项中正确的是()【参考答案】BC【名师解析】由题图乙可知，0～1s内，B增大，Φ增大，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，为正值，1～2s内，磁通量不变，无感应电流，2～3s内，B的方向垂直纸面向外，B减小，Φ减小，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，为负值，3～4s内，B的方向垂直纸面向里，B增大，Φ增大，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，感应电流为负值，A错误，B正确；由左手定则可知，在0～1s内，ad边受到的安培力方向水平向右，是正值，1～2s内无感应电流，ad边不受安培力，2～3s，安培力方向水平向左，是负值，3～4s，安培力方向水平向右，是正值.由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S，感应电流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(SΔB,RΔt)，由B－t图象可知，在每一时间段内，eq\f(ΔB,Δt)的大小是定值，在各时间段内I是定值，ad边受到的安培力F＝BIL，I、L不变，B均匀变化，则安培力F均匀变化，不是定值，C正确，D错误.7.（2022河南洛阳一模）如图甲所示，菱形导电线框的区域内存在匀强磁场，开始时磁场方向垂直于面向里。若磁场的磁感应强度B按照图乙所示规律变化，则线框中的感应电流（取逆时针方向为正方向）随时间t的变化图象是（）

A. B.C. D.【参考答案】A【名师解析】从0-t1时间内，感应电流的方向为顺时针方向，即负方向；图像的斜率不变，根据可知感应电动势大小不变，则感应电流大小不变；从t1-t2时间内，感应电流的方向为逆时针方向，即正方向；图像的斜率不变，根据，可知感应电动势大小不变，由闭合电路欧姆定律可知感应电流大小不变；故选A。8.（2022山东济南重点高中质检）如图甲所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在的平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向里为磁场的正方向，逆时针方向为感应电流i的正方向，水平向右为边所受安培力F的正方向。下图正确的是（）A. B. C. D.【参考答案】AD【名师解析】内，B增大，增大，由楞次定律可知，感应电流方向是逆时针，为正值，内，B减小，减小，由楞次定律可知，感应电流方向是顺时针，内，B反向增大，感应电流方向为顺时针，均为负值，内，B减小，减小，同理，感应电流方向为逆时针，为正值，A正确，B错误；CD．内，边受安培力方向水平向右，为正值，内，边受安培力方向水平向左，为负值，内，受安培力方向水平向右，为正值，内，边受安培力方向水平向左，为负值，且每一时间段中，I、l不变，B线性变化，则F也是线性变化，D正确，C错误。9.（2021江苏常州一模）如图所示，圆形区域中的匀强磁场磁感应强度B1随时间t的变化关系为B1＝kt，k为大于零的常量；边界MN右侧的匀强磁场磁感应强度大小为B2.光滑平行金属导轨左端接一阻值为R的电阻、MN处放置一和导轨接触良好的金属棒，不计导轨和金属棒电阻．t＝0时，给金属棒一初速度v0，使其在外力作用下向右匀速运动．回路的总磁通量为Φ、回路的电流为i、电阻R上产生的热量为Q、导体棒受到的外力为F，它们随时间t的变化图象正确的是()【参考答案】D【名师解析】回路的总磁通量为Φ=SB1+B2Lvt＝Skt+B2Lvt＝（Sk+B2Lv）t，回路中产生的感应电动势E==Sk+B2Lv，回路的电流为i=E/R=（Sk+B2Lv）/R，图像AB错误；电阻R上产生的热量为Q=i2Rt，与时间成正比，图像C正确；导体棒受到的外力为F=B2iL，与时间无关，图像D错误。10.（2020江苏无锡期末）有一磁场方向竖直向下，磁感应强度B随时间t的变化关系如图5甲所示的匀强磁场．现有如图乙所示的直角三角形导线框abc水平放置，放在匀强磁场中保持静止不动，t=0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流i顺时针方向为正、竖直边ab所受安培力F的方向水平向左为正．则下面关于F和i随时间t变化的图象正确的是（）A. B.

C. D.【参考答案】A

【名师解析】在0～3

s时间内，磁感应强度随时间线性变化，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势恒定，回路中感应电流恒定，同时由F=BIL知道，电流恒定，安培力与磁感应强度成正比，又由楞次定律判断出回路中感应电流的方向应为顺时针方向，即正方向，在3～4

s时间内，磁感应强度恒定，感应电动势等于零，感应电流为零，安培力等于零，故B、C错误，A正确。0～3

s时间内，磁感应强度随时间线性变化，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势恒定，回路中感应电流恒定，故D错误。

【关键点拨】根据法拉第电磁感应定律求出各段时间内的感应电动势和感应电流的大小，根据楞次定律判断出感应电流的方向，通过安培力大小公式求出安培力的大小以及通过左手定则判断安培力的方向．

解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律，会运用楞次定律判断感应电流的方向，以及掌握安培力大小公式，会用左手定则判定安培力的方向．11.如图(甲)，匝数n＝2的金属线圈(电阻不计)围成的面积为20cm2，线圈与R＝2Ω的电阻连接，置于竖直向上、均匀分布的磁场中。磁场与线圈平面垂直，磁感应强度为B。B－t关系如图(乙)，规定感应电流i从a经过R到b的方向为正方向。忽略线圈的自感影响。则下列i－t关系图正确的是【参考答案】D

【名师解析】由图可知，0～2s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0～2s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，即电流为正方向；同理可知，2～5s内电路中的电流为逆时针，为负方向，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可得E＝nSeq\f(ΔB,Δt)，则知0～2s内电路中产生的感应电动势大小为E1＝2×eq\f(3×10－3,2)×20×10－4V＝6×10－6V，则电流大小为I1＝eq\f(E1,R)＝eq\f(6,2)×10－6A＝3×10－6A；同理2～5s内，E2＝2×eq\f(3×10－3,3)×20×10－4V＝4×10－6V，I2＝2×10－6A。故D正确，A、B、C错误。12.如图甲所示，梯形硬导线框abcd固定在磁场中，磁场方向与线框平面垂直，图乙表示该磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系，t=0时刻磁场方向垂直纸面向里。在0～5t0时间内，设垂直ab边向上为安培力的正方向，线框ab边受到该磁场对它的安培力F随时间t变化的关系图为【参考答案】D【命题意图】本题以固定在磁场中梯形硬导线框abcd为情景，考查电磁感应、楞次定律、安培力及其相关知识点。【解题思路】由图乙可知，在0~2t0时间内，梯形硬导线框abcd内磁感应强度变化率为=，设梯形硬导线框abcd面积为S，根据法拉第电磁感应定律，回路中产生的感应电动势E=S=S，设回路电阻为R，则线框ab边中电流I=E/R=，根据楞次定律可判断出感应电流方向为顺时针方向，在0~t0时间内，由左手定则可判断出线框ab边受到该磁场对它的安培力F方向为向上（正值），且随时间逐渐减小；在t0~2t0时间内，线框ab边受到该磁场对它的安培力F方向为向下（负值），且随时间逐渐增大；同样方法可判断出：在3t0~4t0时间内，线框ab边受到该磁场对它的安培力F方向为向上（正值），且随时间逐渐减小；在4t0~5t0时间内，线框ab边受到该磁场对它的安培力F方向为向下（负值），且随时间逐渐增大；所以线框ab边受到该磁场对它的安培力F随时间t变化的关系图为D。