高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題10.4 電磁感應(yīng)中的圖象信息題千題精練

1、專題10.4 電磁感應(yīng)中的圖象信息題一選擇題1. （2018江西南昌三模） 如圖甲所示，在mn、op之間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，t=0時(shí)，一正方形光滑金屬線框在水平向右的外力f作用下緊貼mn從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，外力f隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示。已知線框的質(zhì)量m=1kg，電阻r=2。則a磁場(chǎng)寬度為4mb勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為tc線框穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中，通過(guò)線框的電荷量為2cd線框穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中，線框產(chǎn)生的熱量為1j【參考答案】ab【命題意圖】本題考查電磁感應(yīng)、力圖像及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】在01s內(nèi)，圖乙的力隨時(shí)間變化的圖像可表示為f=2+2t，金屬線框從靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a

2、，線框邊長(zhǎng)為l，根據(jù)牛頓第二定律，f-bil=ma，i=e/r，e=blv，v=at，聯(lián)立解得：f=ma+t=a+t。對(duì)比f(wàn)=2+2t，可得a=2m/s2，b2l2=2.。t=1s時(shí)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，線框速度v=at=2m/s，線框邊長(zhǎng)l=1m，由b2l2=2.可得b=t，選項(xiàng)b正確；在12s時(shí)間內(nèi)線框完全處于磁場(chǎng)中，線框中磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不受安培力作用，受到的外力f=2n，線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=2m/s2，t=2s時(shí)開始出磁場(chǎng)，開始出磁場(chǎng)時(shí)線框速度v1=v+at=2m/s+2×1m/s=4 m/s，所以磁場(chǎng)寬度b=l+t=1m+ (2-1)m=4m ，選項(xiàng)

3、a正確；線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程和從磁場(chǎng)中出來(lái)過(guò)程，線框的磁通量相等，通過(guò)線框的電荷量相等，所以線框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中通過(guò)線框的電荷量q=2=2×c=c，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；根據(jù)題述條件不能計(jì)算出線框穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，選項(xiàng)d錯(cuò)誤?！痉椒w納】（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)回路內(nèi)磁通量變化率為/t時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=/t,由閉合電路歐姆定律，回路內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流i=e/r，通過(guò)回路的電荷量q=it，聯(lián)立解得q=/r。因此，當(dāng)回路內(nèi)磁通量變化時(shí)，可以利用q=/r計(jì)算。（2）當(dāng)線框中電流恒定為i時(shí)，可以利用焦耳定律q=i2rt計(jì)算產(chǎn)生的熱量；若線框中電流變化時(shí)，一般采用功能關(guān)系或能量守恒定律

4、計(jì)算產(chǎn)生的熱量。2（2018屆江西贛中南五校第一次聯(lián)考）如圖甲所示,abcd 是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框,在金屬線框的下方有一磁 感應(yīng)強(qiáng)度為 b 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,mn 和 m'n'是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界,并與線框的 bc 邊 平行,磁場(chǎng)方向與線框平面垂直.現(xiàn)金屬線框由距 mn 的某一高度從靜止開始下落,圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的v-t 圖像.已知金屬線框的質(zhì)量為 m,電阻 為 r,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?g,圖像中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的 v1、v2、v3、t1、t2、t3、t4 均為已知量(下落過(guò)程中線框 abcd 始終在豎直平面內(nèi),且 bc 邊始終水平

5、).根據(jù)題中所給條件,以下說(shuō)法正確的是a.可以求出金屬線框的邊長(zhǎng) b.線框穿出磁場(chǎng)時(shí)間 (t4-t3)等于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)間(t2-t1)c.線框穿出磁場(chǎng)與進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程所受安培力方向相同 d.線框穿出磁場(chǎng)與進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱相等【參考答案】ac【名師解析】由線框運(yùn)動(dòng)的 v-t 圖像,可知 0t1 時(shí)間線框自由下落,t1t2 時(shí)間線框進(jìn)入磁場(chǎng),t2t3 時(shí) 間線框在磁場(chǎng)中只受重力作用加速下降,t3t4 時(shí)間線框勻速離開磁場(chǎng)。.線框的邊長(zhǎng) l=v3(t4-t3),選項(xiàng) a 正確;由于線框離開磁場(chǎng)時(shí)的速度 v3 大于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的平均速度,因此線框穿出磁場(chǎng)時(shí)間小于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)間,選項(xiàng) b 錯(cuò)；線框穿出磁

6、場(chǎng)與進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程所受安培力方向都是豎直向上,選項(xiàng) c 正確；線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)減少的重力勢(shì)能和穿出磁場(chǎng)時(shí)減少的重力勢(shì)能相等。線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為線框的動(dòng)能，另一部分轉(zhuǎn)化為焦耳熱；線框勻速穿出磁場(chǎng)，穿出磁場(chǎng)減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱，即mgl=q2,由此可見 q1<q2,選項(xiàng) d 錯(cuò)。3（2018湖南十三校聯(lián)考）如圖甲所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，在金屬線框的下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，mn和mn是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界，邊界的寬度為s，并與線框的bc邊平行，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直現(xiàn)讓金屬線框由距mn的某一高度從靜止開始下落，圖乙是金屬線

7、框由開始下落到完全穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的v-t圖象(其中oa、bc、de相互平行)。已知金屬線框的邊長(zhǎng)為l（ls）、質(zhì)量為m，電阻為r，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，圖象中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的字母v1、v2、t1、t2、t3、t4均為已知量(下落過(guò)程中bc邊始終水平)根據(jù)題中所給條件，以下說(shuō)法正確的是：at2是線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間，t4是線框全部離開磁場(chǎng)瞬間b從bc邊進(jìn)入磁場(chǎng)起一直到ad邊離開磁場(chǎng)為止，感應(yīng)電流所做的功為mgscv1的大小可能為d線框穿出磁場(chǎng)過(guò)程中流經(jīng)線框橫截面的電荷量比線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中流經(jīng)框橫截面的電荷量多【參考答案】ac【名師解析】金屬線框沒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，自由落體運(yùn)動(dòng)，下邊進(jìn)入磁場(chǎng)割磁感線

8、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下邊受到向上的安培力作用，做加速度減少的減速運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)中，導(dǎo)線框中磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)線框不受安培力作用，受重力，做勻加速運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)線框下邊開始出磁場(chǎng)時(shí)，上邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，上邊受到安培力作用，導(dǎo)線框做減速運(yùn)動(dòng)。全部離開，以g勻加速運(yùn)動(dòng)。選項(xiàng)a正確；從bc邊進(jìn)入磁場(chǎng)起一直到ad邊離開磁場(chǎng)為止， ,，選項(xiàng)b 錯(cuò)誤；當(dāng)恰受力平衡時(shí)，由,解得，v=，選項(xiàng)c正確；,進(jìn)入和離開相同，所以q相同，選項(xiàng)d錯(cuò)誤4.(多選)如圖13甲，螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，以圖中箭頭所示方向?yàn)槠湔较?。螺線管與導(dǎo)線框abcd相連，導(dǎo)線框內(nèi)有一小金

9、屬圓環(huán)l，圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi)。當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化時(shí)()圖13a.在t1t2時(shí)間內(nèi)，l有收縮趨勢(shì)b.在t2t3時(shí)間內(nèi)，l有擴(kuò)張趨勢(shì)c.在t2t3時(shí)間內(nèi)，l內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流d.在t3t4時(shí)間內(nèi)，l內(nèi)有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流【參考答案】ad5.（2018內(nèi)蒙古名校聯(lián)考）如圖甲所示，兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為l=1m，兩導(dǎo)軌上端接有電阻，阻值，虛線oo下方存在垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，現(xiàn)將質(zhì)量為、電阻不計(jì)的金屬桿ab，從oo上方某處由靜止釋放，金屬桿在下落的過(guò)程中與導(dǎo)軌保持良好接觸，且始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，

10、已知金屬板下落0.3m的過(guò)程中加速度a與下落距離h的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g=10m/s2，則（ ）a、金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為1m /sb、下落了0.3m時(shí)速度為5m/sc、金屬桿下落0.3m的過(guò)程中，在電阻r上產(chǎn)生的熱量為d、金屬桿下落0.3m的過(guò)程中，通過(guò)電阻r的電荷量為0.05c【參考答案】ac6.（2018黑龍江名校聯(lián)考）如圖（甲），mn、pq兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成 = 30°角固定，m、p之間接電阻箱r，電阻箱的阻值范圍為04，導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b = 0.5t。質(zhì)量為m的金屬桿a b水平放置在軌道上，其接入

11、電路的電阻值為r?，F(xiàn)從靜止釋放桿a b，測(cè)得最大速度為vm。改變電阻箱的阻值r，得到vm與r的關(guān)系如圖（乙）所示。已知軌距為l = 2m，重力加速度g=l0m/s2，軌道足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)。a.金屬桿滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是abmpab. 當(dāng)r = 0時(shí)，桿a b勻速下滑過(guò)程中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)e的大小為2vc.金屬桿的質(zhì)量m=0.2kg,電阻值r=2d.當(dāng)r = 4時(shí)，回路瞬時(shí)電功率每增加1w的過(guò)程中合外力對(duì)桿做的功為0.6j【參考答案】bcd7（寧夏六盤山高級(jí)中學(xué)2016屆高三第二次模擬考試?yán)砜凭C合試題）如圖1所示，光滑的平行豎直金屬導(dǎo)軌ab、cd相距l(xiāng)，在a、c之間接一個(gè)阻值為r的電阻，在兩

12、導(dǎo)軌間abcd矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向外、高度為5d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，一質(zhì)量為m、電阻為r、長(zhǎng)度也剛好為l的導(dǎo)體棒放在磁場(chǎng)下邊界ab上（與ab邊重合）.現(xiàn)用一個(gè)豎直向上的力f拉導(dǎo)體棒，使它由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒離開磁場(chǎng)時(shí)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終垂直且保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，f隨導(dǎo)體棒與初始位置的距離x變化的情況如圖2所示，下列判斷正確的是 a導(dǎo)體棒離開磁場(chǎng)時(shí)速度大小為b導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)電阻r的電荷量為c離開磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)體棒兩端電壓為d導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，電阻r產(chǎn)生焦耳熱為【參考答案】cd【名師解析】導(dǎo)體棒離開磁場(chǎng)時(shí)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有f=3mg=

13、mg+bil，i=e/(r+r)，e=blv，聯(lián)立解得：v=，選項(xiàng)a錯(cuò)誤。導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域過(guò)程中，通過(guò)電阻r的電荷量q=it=e/(r+r)·t=/(r+r)=bl·5d/ (r+r)，選項(xiàng)b錯(cuò)誤。離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)：e=blv=，導(dǎo)體棒兩端電壓u=ir=，選項(xiàng)c正確。導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理可知，2mgd+3mg·4d-mg·5d-w安=mv2，解得：w安=9mgd-mv2，導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，電阻r產(chǎn)生焦耳熱為q=9mgd-mv2=，選項(xiàng)d正確?？键c(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律；能量守恒定律【名師點(diǎn)睛】本題考查了電磁感應(yīng)與力學(xué)和

14、功能關(guān)系的結(jié)合，對(duì)于這類問(wèn)題一定要正確分析安培力的大小和方向然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列出牛頓第二定律方程或者平衡方程求解，注意金屬棒通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程通過(guò)r上的電量. 8磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測(cè)線圈，當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)其et關(guān)系如圖所示如果只將刷卡速度改為，線圈中的et關(guān)系圖可能是()【參考答案】d【名師解析】若將刷卡速度改為，線圈切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小將會(huì)減半，周期將會(huì)加倍，故d項(xiàng)正確，其他選項(xiàng)錯(cuò)誤二計(jì)算題1.（湖北省沙市中學(xué)2016屆高三下學(xué)期第四次半月考理科綜合試題）（14分）光滑平行的金屬導(dǎo)軌和，間距，與水平面之間的夾角

15、，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，垂直于導(dǎo)軌平面向上，間接有阻值的電阻，其它電阻不計(jì)，質(zhì)量的金屬桿垂直導(dǎo)軌放置，如圖2所示用恒力沿導(dǎo)軌平面向上拉金屬桿，由靜止開始運(yùn)動(dòng)， 圖象如圖3所示，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)求： （1）恒力的大?。?）金屬桿速度為時(shí)的加速度大小（3）根據(jù)圖象估算在前內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量【參考答案】（1）18n（2）2m/s2（3）4.12j【名師解析】（1）對(duì)桿受力分析如圖4所示由圖象可知桿最后勻速運(yùn)動(dòng)圖4桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為即 ； 由解得：（2）由牛頓第二定律可得：代入數(shù)據(jù)得：a=2.0m/s2代入數(shù)據(jù)得：q=4.12j考點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律；牛頓第二定律的應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】本題電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)的綜

16、合，抓住速度圖象的兩個(gè)意義：斜率等于加速度，“面積”等于位移輔助求解估算位移時(shí)，采用近似的方法，要學(xué)會(huì)運(yùn)用.2（天津市河北區(qū)2015-2016學(xué)年度高三年級(jí)總復(fù)習(xí)質(zhì)量檢測(cè)（二）理科綜合試卷物理部分）（18分）如圖所示，是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，金屬線框的質(zhì)量為，電阻為，在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，和是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界，并與線框的邊平行，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直?，F(xiàn)金屬線框由距的某一高度從靜止開始下落，右圖是金屬線框由開始下落到完全穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域瞬間的速度時(shí)間圖象，圖象中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的字母均為已知量。求：（1）金屬框的邊長(zhǎng)為多少。（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。（3）金屬

17、線框在整個(gè)下落過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量為多少?！緟⒖即鸢浮浚?）；（2）；（3）（3）金屬框在進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中金屬框產(chǎn)生的熱為，重力對(duì)其做正功，安培力對(duì)其做負(fù)功，由動(dòng)能定理（2分）（2分）金屬框在離開磁場(chǎng)過(guò)程中金屬框產(chǎn)生的熱為，重力對(duì)其做正功，安培力對(duì)其做負(fù)功，由動(dòng)能定理（2分）（2分）線框產(chǎn)生的總熱量解得：（2分）考點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律、能量守恒定律【名師點(diǎn)睛】（1）由圖象可知，金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)時(shí)間和速度求解（2）由圖知，金屬線框進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，重力和安培力平衡，可求出b（3）由能量守恒定律求出熱量3（福建省廈門市2016屆高三第二次質(zhì)量檢查理科綜合試題）如圖甲所

18、示，與水平面成角的兩根足夠長(zhǎng)的平行絕緣導(dǎo)軌，間距為l，導(dǎo)軌間有垂直導(dǎo)軌平面方向、等距離間隔的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b1和b2，b1和b2的方向相反，大小相等，即b1=b2=b；導(dǎo)軌上有一質(zhì)量為m的矩形金屬框abcd，其總電阻為r，框的寬度ab與磁場(chǎng)間隔相同，框與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為µ；開始時(shí)，金屬框靜止不動(dòng)，重力加速度為g；（1）若磁場(chǎng)以某一速度沿直導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框恰好不上滑，求金屬框中電流大??；（2）若磁場(chǎng)以速度v0沿直導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，金屬框也會(huì)沿直導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，為了維持金屬框的勻速運(yùn)動(dòng)，求磁場(chǎng)提供的最小功率；（3）若t=0時(shí)磁場(chǎng)沿直導(dǎo)軌向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；金屬框經(jīng)一段時(shí)間也由靜止開始沿直導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，其v-t關(guān)系如圖乙所示（cd段為直線，t、 v1為已知）；求磁場(chǎng)的加速度大小?！緟⒖即鸢福?）（2）（3） (2) 解法一：由能量守恒可得, 磁場(chǎng)提供的最小功率, (其中v為金屬框勻速運(yùn)動(dòng)的速度金屬框中電動(dòng)勢(shì)為金屬框中電流為 對(duì)金屬框由平衡條件: 解得: 解法二:由功能關(guān)系可得, 磁場(chǎng)提供的最小功率等于磁場(chǎng)克服安培力做功的功率,對(duì)金屬框由平衡條件: 解得: 對(duì)金屬