專題06電磁感應(yīng)交流電中的圖像新課標(biāo)高中物理圖像與方法

專題06電磁感應(yīng)、交流電中的圖像2022年新課標(biāo)高中物理圖像與方法專題06電磁感應(yīng)、交流電中的圖像一.電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題綜述電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖像問(wèn)題的分析，要抓住磁通量的變化，從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電流）大小變化的規(guī)律，用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（或電流）的方向，從而確定其正負(fù)，以及在坐標(biāo)中的范圍。分析回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的大小及其變化規(guī)律，要利用法拉第電磁感應(yīng)定律來(lái)分析。有些問(wèn)題還要畫出等效電路來(lái)輔助分析。另外，要正確解決圖像問(wèn)題，必須能根據(jù)圖像的定義把圖像反映的規(guī)律對(duì)應(yīng)到實(shí)際過(guò)程中去，又能根據(jù)實(shí)際過(guò)程的抽象規(guī)定對(duì)應(yīng)到圖像中去，最終根據(jù)實(shí)際過(guò)程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷，這樣，才抓住了解決圖像問(wèn)題的根本。解決這類問(wèn)題的基本方法：（1）明確圖像的種類，是圖像還是圖像，圖像，或者圖像。對(duì)于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖像，即E－x圖像和I－x圖像。（2）分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程。（3）結(jié)合楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左手定則、右手定則、安培定則、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律判斷方向、列出函數(shù)方程。（4）根據(jù)函數(shù)方程，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如斜率及其變化、兩軸的截距等。（5）畫圖像或判斷圖像。二.根據(jù)Bt圖像的規(guī)律，選擇Et圖像、It圖像【分析要點(diǎn)】電磁感應(yīng)中線圈面積不變、磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率是定值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是定值，感應(yīng)電流就是一個(gè)定值，在圖像上就是水平直線?！镜淅治?】（2021·河南省普通高中高三下學(xué)期3月適應(yīng)性考試）1．如圖甲所示，虛線右側(cè)有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，取磁場(chǎng)垂直于紙面向里的方向?yàn)檎较颍鸥袘?yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，固定的閉合導(dǎo)線框abcd一部分在磁場(chǎng)內(nèi)。取線框中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎较?，安培力向左為正方向。從t=0時(shí)刻開始，下列關(guān)于線框中感應(yīng)電流i、線框cd邊所受安培力F分別隨時(shí)間t變化的圖象，可能正確的是（）A． B．C． D．【典例分析2】（2021·河南南陽(yáng)模擬）2．如圖甲所示，一個(gè)剛性圓形線圈與電阻R構(gòu)成閉合回路，線圈平面與所在處的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示。關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e、電阻R消耗的功率P隨時(shí)間t變化的圖象，下列可能正確的有（)A． B． C． D．【典例分析3】（2021屆湖南省高三模擬）3．如圖甲所示為固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的正三角形導(dǎo)線框，磁場(chǎng)的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示。規(guī)定垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向，逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)榫€框中感應(yīng)電流的正方向，水平向左為安培力的正方向，關(guān)于線框中的電流I與邊所受的安培力F隨時(shí)間t變化的圖象（不考慮2s末和4s末線框中的電流及邊的受力情況），下列選項(xiàng)正確的是（

）A． B．C． D．【典例分析4】（2021屆江蘇省南京市秦淮中學(xué)高三模擬）4．如圖所示，電阻R=1Ω、半徑r1Q。P、Q的圓心相同，Q的半徑r2=0.1m；t=0時(shí)刻，Q內(nèi)存在著垂直于圓面向里的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系是B=2t（T）；若規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，則線框P中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像應(yīng)該是選項(xiàng)圖中的（）A． B．C． D．三.根據(jù)線圈穿越磁場(chǎng)的規(guī)律，選擇圖像、圖像、圖像或E－x圖像、U－x圖像和I－x圖像【分析要點(diǎn)】線框勻速穿過(guò)方向不同的磁場(chǎng)，在剛進(jìn)入或剛出磁場(chǎng)時(shí)，線框的感應(yīng)電流大小相等，方向相同。當(dāng)線框從一種磁場(chǎng)進(jìn)入另一種磁場(chǎng)時(shí)，此時(shí)有兩邊分別切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正好是兩者之和，根據(jù)E=BLv，求出每條邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，得到總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由閉合電路歐姆定律求出線框中的感應(yīng)電流，此類電磁感應(yīng)中圖象的問(wèn)題，近幾年高考中出現(xiàn)的較為頻繁，解答的關(guān)鍵是要掌握法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、楞次定律、安培力公式等等知識(shí)，要知道當(dāng)線框左右兩邊都切割磁感線時(shí)，兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，是串聯(lián)關(guān)系?！镜淅治?】（2020·浙江諸暨市診斷）5．如圖所示，直角邊長(zhǎng)為2d的等腰直角三角形EFG區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，左側(cè)有邊長(zhǎng)為d的正方形金屬線框ABCD以恒定速度v水平穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，設(shè)逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏髡较?，則線框通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中，感應(yīng)電施i隨時(shí)間t變化的圖象是（

）A． B．C． D．【典例分析2】（2020·浙江余姚市1月模擬）6．在光滑水平桌面上有一邊長(zhǎng)為l的正方形線框abcd，bc邊右側(cè)有一等腰直角三角形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域efg，三角形腰長(zhǎng)為l，磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直桌面向下，abef可在同一直線上，其俯視圖如圖所示，線框從圖示位置在水平拉力F作用下向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，線框中感應(yīng)電流i及拉力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系可能是（以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，時(shí)間單位為l/v）（

）A． B．C． D．【典例分析3】（2021屆江蘇省無(wú)錫市天一中學(xué)高三模擬）7．如圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)、磁場(chǎng)方向均垂直于紙面。一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場(chǎng)的邊界P重合，導(dǎo)線框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如圖所示。從t=0時(shí)刻開始，線框勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，以順時(shí)針?lè)较驗(yàn)榫€框中的電流i的正方向，以下四個(gè)it關(guān)系示意圖中正確的是（）A． B．C． D．【典例分析4】（2021·重慶江津中學(xué)模擬）8．如圖所示，為一邊長(zhǎng)為的正方形導(dǎo)線框，導(dǎo)線框位于光滑水平面內(nèi)，其右側(cè)為一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的邊界與線框的邊平行，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向豎直向下．線框在一垂直于邊的水平恒定拉力作用下沿水平方向向右運(yùn)動(dòng)，直至通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框開始勻速運(yùn)動(dòng)，規(guī)定線框中電流沿逆時(shí)針時(shí)方向?yàn)檎?，則導(dǎo)線框從剛進(jìn)入磁場(chǎng)到完全離開磁場(chǎng)的過(guò)程中，、兩端的電壓及導(dǎo)線框中的電流隨邊的位置坐標(biāo)變化的圖線可能正確的是A． B．C． D．四.根據(jù)自感、互感的規(guī)律，選擇圖像、圖像、圖像【分析要點(diǎn)】處理自感現(xiàn)象問(wèn)題的技巧（1）通電自感：線圈相當(dāng)于一個(gè)變化的電阻——阻值由無(wú)窮大逐漸減小，通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路。（2）斷電自感：斷電時(shí)自感線圈處相當(dāng)于電源，自感電動(dòng)勢(shì)由某值逐漸減小到零，回路中電流在原電流基礎(chǔ)上逐漸減為零。（3）電流穩(wěn)定時(shí)，理想的自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)線，非理想的自感線圈相當(dāng)于定值電阻?！镜淅治?】（2020·常德市一模）9．如圖所示的電路，開關(guān)原先閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在某一時(shí)刻突然斷開開關(guān)S，則通過(guò)電阻中的電流隨時(shí)間變化的圖線可能是下圖中的（）A． B．C． D．【典例分析2】（2021·安徽蚌埠市第三次質(zhì)量檢測(cè)）10．如圖所示，某小組利用電流傳感器（接入電腦，圖中未畫出）記錄燈泡A和自感元件L構(gòu)成的并聯(lián)電路在斷電瞬間各支路電流隨時(shí)間的變化情況，表示小燈泡中的電流，表示自感元件中的電流（已知開關(guān)S閉合時(shí)），則下列圖像中正確的是A． B． C． D．【典例分析3】（2020·貴州安順市上學(xué)期質(zhì)量監(jiān)測(cè)）11．電流傳感器在電路中相當(dāng)于電流表，可以用來(lái)研究自感現(xiàn)象。在如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路中，L是自感線圈，其自感系數(shù)足夠大，直流電阻值大于燈泡D的阻值，電流傳感器的電阻可以忽略不計(jì)。在t＝0時(shí)刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在t＝t1時(shí)刻斷開開關(guān)S。在下列表示電流傳感器記錄的電流隨時(shí)間變化情況的圖像中，可能正確的是（）A． B．C． D．五．借助圖像分析電磁感應(yīng)三定則一定律【分析要點(diǎn)】安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的應(yīng)用對(duì)比基本現(xiàn)象因果關(guān)系應(yīng)用規(guī)律運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng)因電生磁安培定則磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流有作用力因電受力左手定則部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)因動(dòng)生電右手定則閉合回路磁通量變化因磁生電楞次定律【典例分析1】（2020·江西吉安市期末）12．如圖甲所示，螺線管固定在天花板上，其正下方的金屬圓環(huán)放在臺(tái)秤的托盤上（臺(tái)秤未畫出），臺(tái)秤的托盤由絕緣材料制成，臺(tái)秤可測(cè)量托盤上物體的重力，現(xiàn)給螺線管通入如圖乙所示的電流，以甲圖中箭頭所指方向?yàn)殡娏鞯恼较?，則下列說(shuō)法正確的是（）A．0～t2時(shí)間內(nèi)，俯視看，金屬圓環(huán)中的感應(yīng)電流先沿順時(shí)針?lè)较蚝笱啬鏁r(shí)針?lè)较駼．t1時(shí)刻，圓環(huán)中的感應(yīng)電流不為零，托盤秤的示數(shù)等于圓環(huán)的重力C．t1～t3時(shí)間內(nèi)，托盤秤的示數(shù)先大于圓環(huán)的重力后小于圓環(huán)的重力D．t2～t4時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)中的感應(yīng)電流先減小后增大【典例分析2】（2020·山東濰坊市二模）13．如圖甲，螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加磁場(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)有一閉合小金屬圓環(huán)，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t按圖乙所示規(guī)律變化時(shí)（）A．在0～t1時(shí)間內(nèi)，環(huán)有收縮趨勢(shì)B．在t1～t2時(shí)間內(nèi)，環(huán)有擴(kuò)張趨勢(shì)C．在t1～t2時(shí)間內(nèi)，環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流D．在t2～t3時(shí)間內(nèi)，環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流【典例分析3】14．矩形導(dǎo)線框固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖甲所示。磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?，磁感?yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，則（

）A．從0～t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向?yàn)閍→b→c→d→aB．從0～t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來(lái)越小C．從0～t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向始終為a→d→c→b→aD．從0～t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框bc邊受到的安培力越來(lái)越大【典例分析4】（2020·陜西西安一模）15．如圖甲所示，一根直導(dǎo)線和一個(gè)矩形導(dǎo)線框固定在同一豎直平面內(nèi)，直導(dǎo)線在導(dǎo)線框上方，甲圖中箭頭方向?yàn)殡娏鞯恼较?。直?dǎo)線中通以圖乙所示的電流，則在0－時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向（

）A．始終沿順時(shí)針 B．始終沿逆時(shí)針 C．先順時(shí)針后逆時(shí)針 D．先逆時(shí)針后順時(shí)針【典例分析5】（2021·福建省龍巖市高三一檢）16．如圖，在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)．導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向．導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)A．在時(shí)為零B．在時(shí)改變方向C．在時(shí)最大，且沿順時(shí)針?lè)较駾．在時(shí)最大，且沿順時(shí)針?lè)较蛄畧D像分析的綜合應(yīng)用【典例分析】（2020·浙江寧波“十?！?月聯(lián)考）17．如圖甲所示，一個(gè)匝數(shù)n＝100的圓形導(dǎo)體線圈，面積S1＝0.4m2，電阻r＝1Ω。在線圈中存在面積S2＝0.3m2的垂直線圈平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。有一個(gè)R＝2Ω的電阻，將其兩端a、b分別與圖甲中的圓形線圈相連接，b端接地，則下列說(shuō)法正確的是（

）A．圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝6V B．在0～4s時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量q＝6CC．設(shè)b端電勢(shì)為零，則a端的電勢(shì)φa＝3V D．在0～4s時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q＝18J【典例分析2】（2020·安徽馬鞍山模擬）18．如圖甲所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l，與水平面成角，導(dǎo)軌上端接一阻值為R的電阻。距離導(dǎo)軌上端為l的分界線MN將導(dǎo)軌所在平面分成Ⅰ和Ⅱ兩個(gè)區(qū)域，兩區(qū)域中均存在垂直導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)，區(qū)域Ⅰ為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0；區(qū)域Ⅱ中的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。將長(zhǎng)為l、電阻也為R的導(dǎo)體棒放在MN下側(cè)導(dǎo)軌上，0~t0時(shí)間內(nèi)，棒靜止；之后棒向下滑動(dòng)，當(dāng)滑下的距離為x時(shí)，棒開始做勻速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（）A．導(dǎo)體棒的質(zhì)量m=B．導(dǎo)體棒勻速滑動(dòng)時(shí)的速度C．勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)R兩端的電壓為D．自t=0至棒開始勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)棒的電荷量【典例分析4】（2020·江西景德鎮(zhèn)高三下學(xué)期十校聯(lián)合模擬）19．如圖甲所示，左側(cè)接有定值電阻R＝2Ω的水平粗糙導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，導(dǎo)軌間距L＝1m．一質(zhì)量m＝2kg，阻值r＝2Ω的金屬棒在水平拉力F作用下由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運(yùn)動(dòng)，金屬棒的v－x圖象如圖乙所示，若金屬棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，則從起點(diǎn)發(fā)生x＝1m位移的過(guò)程中(g＝10m/s2)()A．金屬棒克服安培力做的功W1＝0.25JB．金屬棒克服摩擦力做的功W2＝5JC．整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量Q＝4.25JD．拉力做的功W＝9.25J【典例分析5】（2020·福建福州5月模擬）20．如圖（甲）所示，MN、PQ為水平放置的足夠長(zhǎng)平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=0.5m，導(dǎo)軌左端連接的定值電阻R=1.5Ω，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T。將電阻為rab垂直放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。規(guī)定水平向右為x軸正方向，在x=0處給棒一個(gè)向右的初速度，同時(shí)對(duì)棒施加水平向右的拉力F作用，棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受的安培力FA隨位移x的關(guān)系圖象如圖（乙）所示。求：（1）金屬棒速度v1=1m/s時(shí)，金屬棒受到安培力大小FA1；（2）金屬棒運(yùn)動(dòng)到x=2m時(shí)，速度大小v2；（3）估算金屬棒運(yùn)動(dòng)到x=2m過(guò)程克服安培力做功值WA?！镜淅治?】（2021屆云南省昆明市第一中學(xué)高三（下）第七次仿真模擬考試?yán)砭C物理）21．如圖甲所示MN、PQ為足夠長(zhǎng)的兩平行金屬導(dǎo)軌，間距L=1.0m，與水平面之間的夾角α=30°，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，垂直于導(dǎo)軌平面向上，MP間接有電流傳感器，質(zhì)量m=2.0kg、阻值Rab垂直導(dǎo)軌放置，它與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=，如圖所示。用外力F沿導(dǎo)軌平面向上拉金屬桿ab，使ab由靜止開始運(yùn)動(dòng)并開始計(jì)時(shí)，電流傳感器顯示回路中的電流I隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，0~3s，拉力做的功為225J，除導(dǎo)體棒電阻外，其它電阻不計(jì)。取g=10m/s2。求：（1）0~3s內(nèi)金屬桿ab運(yùn)動(dòng)的位移；（2）0~3s內(nèi)F隨t變化的關(guān)系；（3）0~3s內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱。七．交流電的變化規(guī)律圖像的應(yīng)用1．交變電流的變化規(guī)律（線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)）規(guī)律物理量函數(shù)表達(dá)式圖象磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt電動(dòng)勢(shì)e＝Emsinωt＝nBSωsinωt電壓u＝Umsinωt＝sinωt電流i＝Imsinωt＝sinωt2．交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的書寫（1）確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值。（2）明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。如：①線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)，則it圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)表達(dá)式為i＝Imsinωt。②線圈在垂直于中性面的位置開始計(jì)時(shí)，則it圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)表達(dá)式為i＝Imcosωt?！镜淅治?】（2020·廣西桂林市、賀州市期末聯(lián)考）na∶nb，交流電b的最大值正確的是()A．3∶2，V B．3∶2，VC．2∶3，V D．2∶3，V【典例分析2】（2021·山東日照市上學(xué)期期末）23．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)100匝的矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈外接定值電阻和電流表(如圖甲所示)．穿過(guò)該線圈的磁通量按正弦規(guī)律變化(如圖乙所示)．已知線圈的總電阻為2，定值電阻R=8(取=10)．下列說(shuō)法正確的是A．電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式B．電流表的示數(shù)最小為0C．一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為32JD．～的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)線圈橫截面的電荷量為0【典例分析3】（2020·河北五個(gè)一名校聯(lián)盟第一次診斷）24．如圖所示為一交流電電流隨時(shí)間而變化圖像，此交流電電流的有效值為（）A． B． C． D．【典例分析4】.（2021屆西南名校聯(lián)盟第五次聯(lián)考16題）25．將如圖所示的交流電壓加在一個(gè)阻值R=1Ω的定值電阻兩端，通電時(shí)間1min，則（）A．通過(guò)該電阻的電荷量為90CB．通過(guò)電阻電流的平均值為AC．電流流過(guò)電阻產(chǎn)生的焦耳熱為150JD．通過(guò)電阻電流的有效值為1.5A參考答案：1．AD【詳解】AB．在時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)向外且增強(qiáng)，由楞次定律可判斷，感應(yīng)電流順時(shí)針?lè)较颍c規(guī)定的正方向相同，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．同理可知，在時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流逆時(shí)針?lè)较?，cd邊受到安培力向右，與規(guī)定正方向相反，為負(fù)值，且安培力隨B的減小而減小，故C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。2．BD【詳解】AB．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，因?yàn)?﹣0.5T和0.5T﹣T磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為定值且絕對(duì)值相等，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，A錯(cuò)誤B正確；CD．根據(jù)，整個(gè)過(guò)程中電流大小不變，由知電阻R消耗的功率不變，C錯(cuò)誤；D正確；故選BD。3．AD【詳解】AB．0~2s時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)垂直紙面向里且均勻增大，Φ均勻增大，由楞次定律可知線框中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?，且是恒定的正值?~3s、3~4s線框中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?，且是恒定的?fù)值，大小變?yōu)?~2s時(shí)間內(nèi)電流的5倍；4~6s時(shí)間內(nèi)，B垂直紙面向外且均勻減小，Φ均勻減小，線框中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?，且是恒定的正值，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；CD．0~2s時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流恒定，B均勻增大，安培力隨B均勻增大，根據(jù)左手定則可知邊所受安培力方向向右，為負(fù)值；2~3s時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流恒定，B均勻減小，安培力隨B均勻減小，邊所受安培力方向向左，為正值，且2s末安培力突變?yōu)樵瓉?lái)的5倍；3~4s時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流恒定，B均勻增大，安培力隨B均勻增大，邊所受安培力方向向右，為負(fù)值；4~6s時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流恒定，B均勻減小，安培力隨B均勻減小，邊所受安培力方向向左，為正值，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。4．C【詳解】由電磁感應(yīng)定律可得，圓形導(dǎo)線框P中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為由歐姆定律可知，圓形導(dǎo)線框P中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為因?yàn)樵艌?chǎng)是向里減小的，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向與規(guī)定的正方向相反，ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。5．B【詳解】AD．設(shè)三角形夾角為θ，則開始進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：根據(jù)閉合電路歐姆定律，有電路中電流為：故電路中的電流在0～t0隨時(shí)間增大；利用楞次定律，在線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程電路中的電流為順時(shí)針?lè)较颍催M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)電流方向?yàn)樨?fù)方向；故AD錯(cuò)誤。BC．在線框離開磁場(chǎng)過(guò)程中，根據(jù)楞次定律，回路中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍蔅正確，C錯(cuò)誤。6．BD【詳解】AB．bc邊的位置坐標(biāo)x在L2L過(guò)程，根據(jù)楞次定律判斷可知感應(yīng)電流方向沿a→b→c→d→a，為正值。線框bc邊有效切線長(zhǎng)度為L(zhǎng)=vt，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv=Bvt?v=Bv2t感應(yīng)電流即感應(yīng)電流均勻增大。同理，x在2L3L過(guò)程，根據(jù)楞次定律判斷出來(lái)感應(yīng)電流方向沿a→d→c→b→a，為負(fù)值，感應(yīng)電流均勻增大。A錯(cuò)誤，B正確。CD．在水平拉力F作用下向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，因此拉力等于安培力，而安培力的表達(dá)式而L=vt，則有：F非線性增大，故C錯(cuò)誤，D正確；7．D【詳解】下面是線框切割磁感線的四個(gè)階段示意圖在第一階段，只有bc切割向外的磁感線，由右手定則知感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，為正，大小為在第二階段，bc切割向里的磁感線，感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较?，同時(shí)de切割向外的磁感線，感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较颍虼烁袘?yīng)電流為零；在第三階段，de切割向里的磁感線同時(shí)af切割向外的磁感線，兩個(gè)感應(yīng)電流同為逆時(shí)針?lè)较?，為?fù)，大小為在第四階段，只有af切割向里的磁感線，感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，為正，大小為故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。8．BD【詳解】A、B、線圈的cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，則整個(gè)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度不變，根據(jù)楞次定律產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎瑸檎较?，電?dòng)勢(shì)大小，此時(shí)ab兩端的電壓為，當(dāng)線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈內(nèi)無(wú)感應(yīng)電流，此時(shí)線圈做勻加速運(yùn)動(dòng)，ab兩端的電壓為，對(duì)比圖象可知，A錯(cuò)誤；B正確；，C、D、當(dāng)線圈的cd邊出磁場(chǎng)時(shí)．電流為順時(shí)針?lè)较颍捎诖藭r(shí)安培力大于外力F，故此時(shí)線圈做減速運(yùn)動(dòng)，且加速度逐漸減小，電流圖象切線的斜率減小，逐漸趨近于開始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的電流大，C錯(cuò)誤；D正確；故選BD．9．D【詳解】當(dāng)斷開電鍵，原來(lái)通過(guò)的原電流立即消失，線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流變化，線圈相當(dāng)于電源，線圈中的電流流過(guò)電阻，其方向與原來(lái)流過(guò)電阻的電流方向相反，并且電流逐漸減小最后為0。故選D。10．C【詳解】當(dāng)電鍵斷開后，電感與燈泡形成回路，電感阻礙自身電流變化，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流仍沿著原來(lái)方向，大小從開始不斷減小，燈泡的電流反向，大小與線圈電流相同，故C正確，ABD錯(cuò)誤，故選C．【點(diǎn)睛】電感對(duì)電流的變化起阻礙作用，斷開電鍵時(shí)，通過(guò)燈泡的電流I減小，此時(shí)電感與燈泡形成回路，電感阻礙電流減小，從而即可求解．11．D【詳解】閉合S瞬間，外電路電阻最大，然后外電路電阻逐漸減小，外電壓逐漸減小，所以通過(guò)電流傳感器的電流逐漸減小，電路穩(wěn)定后，外電路電阻不變，外電壓不變，通過(guò)電流傳感器的電流不變；因?yàn)榫€圈的直流電阻值大于燈泡D的阻值，穩(wěn)定后，通過(guò)線圈的電流小于通過(guò)電流傳感器的電流。t＝t1時(shí)刻斷開開關(guān)S，由于自感現(xiàn)象，原來(lái)通過(guò)線圈L的電流從左向右流過(guò)電流傳感器，逐漸減小。D圖符合題中情況，D正確。故選D。12．BC【詳解】A．0～t2時(shí)間內(nèi)，圓環(huán)中的磁通量先向下減小，后向上增大，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)中的感應(yīng)電流俯視看沿順時(shí)針?lè)较?，故A錯(cuò)誤；B．t1時(shí)刻，圓環(huán)中磁通量的變化率不為零，感應(yīng)電流不為零，由于螺線管的電流為零，螺線管的磁場(chǎng)強(qiáng)度為零，因此金屬圓環(huán)不受安培力，因此托盤秤的示數(shù)等于圓環(huán)的重力，故B正確；C．t1～t2時(shí)間內(nèi)，根據(jù)楞次定律可以判斷，圓環(huán)受到螺線管的斥力，t2～t3時(shí)間內(nèi)，圓環(huán)受到螺線管的引力，因此托盤秤的示數(shù)先大于圓環(huán)的重力后小于圓環(huán)的重力，故C正確；D．t2～t4時(shí)間內(nèi)，螺線管中電流變化均勻，金屬圓環(huán)中磁通量變化均勻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，感應(yīng)電流恒定，故D錯(cuò)誤。故選BC。13．BC【詳解】A．在0～t1時(shí)間內(nèi)，B均勻增加，則在螺線管中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在導(dǎo)線框abcd中形成穩(wěn)定的電流，故此時(shí)環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，環(huán)也沒(méi)有收縮趨勢(shì)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；BC．在t1～t2時(shí)間內(nèi)，B的變化率逐漸減小，則螺線管中的感應(yīng)電流方向?yàn)閺南碌缴锨抑饾u減小，在導(dǎo)線框abcd中的磁通量為向外減小，穿過(guò)環(huán)的磁通量向外減小，根據(jù)楞次定律可知，環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，且有擴(kuò)張趨勢(shì)，選項(xiàng)BC正確；D．在t2～t3時(shí)間內(nèi)，B的方向向下，且B的變化率逐漸減小，則螺線管中的感應(yīng)電流方向?yàn)閺纳系较虑抑饾u減小，在導(dǎo)線框abcd中的磁通量為向里減小，穿過(guò)環(huán)的磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律可知，環(huán)內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選BC。14．C【詳解】AB．從0～t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中磁通量垂直紙面向里均勻減小，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，所以感應(yīng)電流不變，故AB錯(cuò)誤；CD．從0～t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中磁通量先垂直紙面向里均勻減小，再垂直紙面向外均勻增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向始終為a→d→c→b→a，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，所以感應(yīng)電流不變，根據(jù)可知導(dǎo)線框bc邊受到的安培力先減小后增大，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。15．A【詳解】電流先沿正方向減小，產(chǎn)生的磁場(chǎng)將減小，此時(shí)由右手螺旋定則可知，穿過(guò)線框的磁場(chǎng)垂直于線框向里且減小，故電流順時(shí)針，當(dāng)電流減小到零再反向增大時(shí)，此時(shí)由右手螺旋定則可知，穿過(guò)線框的磁場(chǎng)垂直于線框向外且增大，故電流順時(shí)針，則在0－時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向始終為順時(shí)針，故A正確。故選A。16．AC【詳解】本題考查交變電流圖象、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)．解析

由圖（b）可知，導(dǎo)線PQ中電流在t=T/4時(shí)達(dá)到最大值，變化率為零，導(dǎo)線框R中磁通量變化率為零，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在t=T/4時(shí)導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，選項(xiàng)A正確；在t=T/2時(shí)，導(dǎo)線PQ中電流圖象斜率方向不變，導(dǎo)致導(dǎo)線框R中磁通量變化率的正負(fù)不變，根據(jù)楞次定律，所以在t=T/2時(shí)，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于在t=T/2時(shí)，導(dǎo)線PQ中電流圖象斜率最大，電流變化率最大，導(dǎo)致導(dǎo)線框R中磁通量變化率最大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在t=T/2時(shí)導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由楞次定律可判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，選項(xiàng)C正確；由楞次定律可判斷出在t=T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．17．BD【詳解】A．由法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝nS2，由題圖乙可得，將其代入可得E＝4.5V，A錯(cuò)誤；B．由電量公式：，在0～4s穿過(guò)圓形導(dǎo)體線圈磁通量的變化量為ΔΦ＝0.6×0.3Wb0＝0.18Wb，代入可得q＝6C，B正確；C．0～4s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，圓形線圈內(nèi)磁通量增加，由楞次定律結(jié)合安培定則可得b點(diǎn)電勢(shì)高，a點(diǎn)電勢(shì)低，故C錯(cuò)。D．由于磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與電流均恒定，可得，由焦耳定律可得Q＝I2Rt＝18J，D正確。故選BD。18．AD【詳解】A．0~t0時(shí)間內(nèi)，棒靜止，由平衡可知由法拉第電磁感應(yīng)定律有根據(jù)歐姆定律得聯(lián)立解得故A正確；B．棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有其中聯(lián)立得故B錯(cuò)誤；C．勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)R兩端的電壓為故C錯(cuò)誤；D．0~t0時(shí)間內(nèi)，電荷量為滑下的距離為x過(guò)程則總過(guò)程電荷為故D正確。故選AD。19．AC【分析】由速度圖象得出v與x的關(guān)系式，由安培力公式得到FA與x的關(guān)系式，可知FA與x是線性關(guān)系，即可求出發(fā)生s=1m位移的過(guò)程中安培力做功WA=x，再根據(jù)動(dòng)能定理求解拉力做功；根據(jù)能量守恒求解整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量Q．【詳解】由速度圖象得：v=2x，金屬棒所受的安培力，代入得：FA=0.5x，則知FA與x是線性關(guān)系．當(dāng)x=0時(shí)，安培力FA1=0；當(dāng)x=1m時(shí)，安培力FA2=0.5N，則從起點(diǎn)發(fā)生x=1m位移的過(guò)程中，安培力做功為：WA=x=0.25J；即金屬棒克服安培力做的功為：W1=0.25J，故A正確．金屬棒克服摩擦力做的功為：W2=μmg