人教版(新教材)高中物理選擇性必修2課時(shí)作業(yè)13：專題強(qiáng)化8 電磁感應(yīng)中的圖像問題

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE1電磁感應(yīng)中的圖像問題1．在豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一個(gè)面積不變的單匝金屬線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖1甲所示，取線圈中磁場的方向向上為正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，以下四圖中正確表示線圈中感應(yīng)電流變化的是()圖1〖答案〗A〖解析〗在前半個(gè)周期內(nèi)，磁場方向向上且逐漸減小，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)樨?fù)方向；后半個(gè)周期內(nèi)磁場方向向下且磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)樨?fù)方向，且后半個(gè)周期內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為前半個(gè)周期內(nèi)的兩倍，故電流也為前半個(gè)周期的兩倍，選項(xiàng)A正確．2.如圖2所示，由同種材料制成的粗細(xì)均勻的正方形金屬線框以恒定速度向右通過有理想邊界的勻強(qiáng)磁場，開始時(shí)線框的ab邊恰與磁場邊界重合，磁場寬度大于正方形的邊長，則線框中a、b兩點(diǎn)間電勢差Uab隨時(shí)間變化的圖線是下圖中的()圖2〖答案〗A〖解析〗線框向右勻速穿越磁場區(qū)域的過程可分為三個(gè)階段：第一階段(進(jìn)入過程)，ab是電源，外電阻R＝3r(每一邊的電阻為r)，Uab等于路端電壓U1＝eq\f(3,4)E；第二階段(線框整體在磁場中平動(dòng)過程)，ab及dc都是電源，并且是完全相同的電源，回路中雖無感應(yīng)電流，但U2＝E；第三階段(離開過程)，dc是電源，路端電壓Udc＝eq\f(3,4)E，因此Uab為路端電壓Udc的eq\f(1,3)，即U3＝eq\f(1,4)E，故選項(xiàng)A正確．3．一個(gè)勻強(qiáng)磁場的邊界是MN，MN左側(cè)無磁場，右側(cè)是范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如圖3甲所示．現(xiàn)有一個(gè)金屬線框沿ab方向以恒定速度從MN左側(cè)垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域，線框中的電流隨時(shí)間變化的I－t圖像如圖乙所示，則可能的線框是下列選項(xiàng)圖中的()圖3〖答案〗D〖解析〗金屬線框切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝BLv，設(shè)線框總電阻是R，則感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)，由題圖乙所示圖像可知，感應(yīng)電流先均勻變大，后均勻變小，由于B、v、R是定值，故金屬線框的有效長度L應(yīng)先變大，后變小，且L隨時(shí)間均勻變化．閉合圓環(huán)勻速進(jìn)入磁場時(shí)，有效長度L先變大，后變小，但L隨時(shí)間不是均勻變化，不符合題意，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；正方形線框進(jìn)入磁場時(shí)，有效長度L不變，感應(yīng)電流不變，不符合題意，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；梯形線框勻速進(jìn)入磁場時(shí)，有效長度L先均勻增大，后不變，最后均勻減小，不符合題意，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；三角形線框勻速進(jìn)入磁場時(shí)，有效長度L先增大，后減小，且隨時(shí)間均勻變化，符合題意，選項(xiàng)D正確．4.如圖4所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一個(gè)電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場邊界)，周期為T，t＝0時(shí)刻線框置于如圖所示位置，則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的圖像為(規(guī)定電流順時(shí)針方向?yàn)檎?()圖4〖答案〗A〖解析〗由于扇形導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此導(dǎo)線框進(jìn)入磁場的過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是恒定的．線框在進(jìn)入磁場和離開磁場時(shí)，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，當(dāng)完全進(jìn)入時(shí)，由于磁通量不變，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生．由右手定則可判斷導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí)，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，出磁場時(shí)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，故選項(xiàng)A正確．5.如圖5所示，兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場，虛線間的距離為L，磁場方向垂直紙面向里，abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，ad與bc間的距離也為L，t＝0時(shí)刻bc邊與磁場區(qū)域邊界重合．現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域，取沿abcda方向?yàn)楦袘?yīng)電流正方向，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是()圖5〖答案〗B〖解析〗bc邊進(jìn)入磁場時(shí)，根據(jù)右手定則判斷出其感應(yīng)電流的方向是沿adcba方向，與電流的正方向相反，是負(fù)方向，所以A、C錯(cuò)誤；當(dāng)線圈逐漸向右移動(dòng)時(shí)，切割磁感線的有效長度變大，故感應(yīng)電流在增大；當(dāng)bc邊穿出磁場區(qū)域時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流方向變?yōu)閍bcda，是正方向，且大小逐漸變大，所以B正確，D錯(cuò)誤．6．將一段導(dǎo)線繞成圖6甲所示的閉合電路，并固定在紙面內(nèi)，回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場Ⅰ中．回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場Ⅱ，以向里為磁場Ⅱ的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示．用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖像是()圖6〖答案〗B〖解析〗由題圖乙可知，0～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間線性變化，即eq\f(ΔB,Δt)＝k(k是一個(gè)常數(shù))，圓環(huán)的面積S不變，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S可知圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小不變，則回路中的感應(yīng)電流大小不變，ab邊受到的安培力大小不變，從而可排除選項(xiàng)C、D；0～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)，由楞次定律可判斷出流過ab邊的電流方向?yàn)橛蒪至a，結(jié)合左手定則可判斷出ab邊受到的安培力的方向向左，為負(fù)值，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確．7.如圖7所示，虛線上方空間有垂直線框平面向里的勻強(qiáng)磁場，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于線框平面的軸O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．設(shè)線框中感應(yīng)電流方向以逆時(shí)針為正，那么在下面的選項(xiàng)圖中能正確描述線框從圖中所示位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化情況的是()圖7〖答案〗A〖解析〗扇形導(dǎo)線框的右邊到達(dá)磁場邊界前，線框內(nèi)無感應(yīng)電流，當(dāng)線框進(jìn)入磁場時(shí)，切割磁感線的有效長度不變，即電動(dòng)勢及電流大小不變；由右手定則可知，電流沿逆時(shí)針方向，故為正值；當(dāng)線框全部進(jìn)入磁場后，磁通量不變，無感應(yīng)電流；當(dāng)線框穿出磁場時(shí)，切割磁感線的有效長度不變，即電動(dòng)勢及電流大小不變，由右手定則可知，電流沿順時(shí)針方向，故為負(fù)值；當(dāng)線框全部穿出磁場后，磁通量變化量為零，則無感應(yīng)電流．故選A.8．矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強(qiáng)磁場中，磁場范圍足夠大，磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，如圖8甲所示．在外力控制下線框處于靜止?fàn)顟B(tài)．磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，t＝0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直導(dǎo)線框平面向里．在0～4s內(nèi)，導(dǎo)線框ad邊所受安培力隨時(shí)間變化的圖像(規(guī)定向左為安培力正方向)應(yīng)該是下圖中的()圖8〖答案〗D〖解析〗設(shè)題圖乙中的B－t圖像斜率大小為k，k＝eq\f(ΔB,Δt)，則線框的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝Seq\f(ΔB,Δt)＝Sk，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Sk,R)，ad邊受到的安培力F＝BIL＝Beq\f(Sk,R)Lad,0～1s內(nèi)，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小，安培力逐漸減小，A、B錯(cuò)；0～1s內(nèi)，線框磁通量減小，根據(jù)楞次定律“增縮減擴(kuò)”，線框有擴(kuò)張趨勢，即ad邊受到的安培力水平向左，為正方向，大小逐漸減小，1～2s內(nèi)，線框磁通量增大，線框有縮小趨勢，即ad邊受到的安培力水平向右，為負(fù)方向，大小逐漸增大，同理可分析2～4s內(nèi)ad邊所受安培力的大小及方向，C錯(cuò)，D對．9．(2018·全國卷Ⅱ)如圖9所示，在同一水平面內(nèi)有兩根平行長導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，區(qū)域?qū)挾染鶠閘，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向交替向上向下．一邊長為eq\f(3,2)l的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運(yùn)動(dòng)．線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t