【创新设计】(山东专用)高考物理二轮专题辅导训练 专题4 第10讲 热点二 电磁感应中的图象问题(含解析)

热点二电磁感应中的图象问题
5．(2014·高考冲刺卷九)如图4－10－9所示，空间内存在两个磁感应强度大小相等、
图4－10－9
方向相反且垂直纸面的匀强磁场，MN、PQ为其边界，MN、PQ互相平行，一导线折成正方形闭合线圈，线圈的边长大于MN、PQ两边界间的距离．线圈在纸面内以恒定的速度向右运动的过程中，线圈左右两边始终与MN、PQ平行，以线圈中逆时针方向为感应电流的正方向，线圈中的感应电流i随时间t变化的图示，可能正确的是( )
解析开始一段时间内线圈中的磁通量不变，没有感应电流，线圈右边出磁场后线圈左边切割磁感线、由右手定则判断线圈中产生逆时针方向的电流，接着线圈左、右两边同时切割磁感线，也产生逆时针方向的电流，但电流大小为原来的2倍，再过一段时间，只有线圈右边切割磁感线，仍产生逆时针方向的电流，大小又恢复到原来的值，最后当线圈完全进入右侧的磁场后，线圈中的磁通量不变，没有感应电流，故选项A正确．
答案 A
6．图4－10－10甲中bacd为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁感应强度随时间的变化如图乙，导体棒PQ始终静止，在0～t1时间内( )
图4－10－10
A．导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向上
B．导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向下
C．导体棒PQ受到的摩擦力可能一直增大
D．导体棒PQ受到的摩擦力可能先减小后增大
解析在0～t1时间内，磁感应强度B先减小后反向增大，穿过PQca回路的磁通量先减小后反向增大，由楞次定律可知，当回路磁通量均匀减小时，产生恒定的感应电流，回路面积有扩大趋势，导体棒PQ受到的安培力沿轨道斜面向上，安培力的大小F A＝BIL＝IL(B0－kt)随磁感应强度B的减小而减小，导体棒PQ受到的静摩擦力在t＝0时若沿斜面向下，则静摩擦力
随B 的减小而减小；在t ＝0时若沿斜面向上，则静摩擦力随B 的减小而增大．当磁感应强度B 反向增大时，回路磁通量增大，回路面积有缩小的趋势，导体棒PQ 受到的安培力沿斜面向下，且随磁感应强度B 的增大而增大，导体棒PQ 受到的静摩擦力F f ＝mg sin θ＋BIL 也随之增大．因此安培力在磁感应强度B 减小到0之前沿斜面向上，之后沿斜面向下，选项A 、B 错误；而静摩擦力可能先减小后增大或者一直增大，选项C 、D 正确．
答案 CD
7．(2014·山东济南期末)
图4－10－11
如图4－10－11所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L 的某矩形区域内(长度足够大)，该区域的上下边界MN 、PS 是水平的．有一边长为L 的正方形导线框abcd 从距离磁场上边界MN 的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的ab 边到达PS 时线框刚好做匀速直线运动．以线框的ab 边到达MN 时开始计时，以MN 处为坐标原点，取如图坐标轴x ，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，向上为力的正方向．则关于线框中的感应电流I 和线框所受到的安培力F 与ab 边的位置坐标x 的以下图线中，可能正确的是( )
解析 由题意可知线框的ab 边到达PS 时线框刚好做匀速直线运动，此时线框所受的安培力与重力大小相等，即F ＝mg ，而线框完全在磁场中运动时做匀加速运动，所以可知线框进入磁
场过程，安培力应小于重力，即F ＜mg ，只能做加速运动，根据I ＝BLv R ，F ＝BIL ＝B 2L 2v R
，mg －F ＝ma ，可知线框进入磁场的过程中，随着速度增大，感应电流增大，安培力增大，线框所受的合力减小，加速度减小，所以线框做加速度减小的变加速运动，感应电流i 的变化率逐渐减小，安培力F 的变化率也逐渐减小，再根据楞次定律可判断，线框进入磁场和穿出磁场过程，所受的安培力方向都向上，为正方向，故A 、D 正确，B 、C 错误．
答案 AD
8．(2014·山西四校第三次联考)如图4－10－12甲所示，光滑平行金属导轨MN 、PQ 所在平面与水平面成θ角，M 、P 两端接一阻值为R 的定值电阻，阻值为r 的金属棒ab 垂直导轨放置，其他部分电阻不计．整个装置处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上．t ＝0时对棒施一平行于导轨的外力F ，棒由静止开始沿导轨向上运动，通过R 的感应电流随时间t 变化的关系如图乙所示．下列关于穿过回路abPMa 的磁通量Φ和磁通量的瞬
时变化率ΔΦΔt
以及ab 两端的电势差U ab 和通过棒的电荷量q 随时间变化的图象中，正确的是( )
图4－10－12
解析 本题应根据右手定则判断ab 产生感应电流方向，即可得到流过电阻R 的电流方向；再由左手定则判断出安培力的方向为沿斜面向下，棒由静止开始沿导轨向上运动，由法拉第电磁感应定律和欧姆定律知：E ＝BLv ，I ＝E
R ＋r ，I ＝kt 可以得出物体运动的速度随时间均匀变
化，即v ＝k ′t 则物体做匀加速直线运动，物体运动的位移x ＝12
at 2，则穿过回路abPMa 的磁通量Φ＝BS ＝B (M a ＋x )L 知，Φ不随时间均匀变化，故A 选项错误；磁通量的变化率ΔΦΔt
＝B ΔS Δt ＝BL Δx Δt
＝BLv ＝BLat ，知磁通量的变化率随时间的增大而均匀增大，故B 选项正确；金属棒导体ab 两端的电压U ab ＝IR ＝kRt ，即金属棒导体ab 两端的电压随时间的增大而均匀增大，
故C 选项错误；通过金属棒ab 的电荷量q ＝I t ＝ΔΦR ＋r ＝BLx R ＋r ＝BL ×12at 2
R ＋r
，故D 选项正确． 答案 BD
1．分析电磁感应图象问题时的“三个关注”
(1)关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向．
(2)关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应．
(3)关注大小、方向的变化趋势，看图象斜率的大小、图象的曲、直是否和物理过程对应．
2．判断图线是否正确的关键
首先要明确坐标轴所表示的两个物理量之间的函数关系，其次要看物理量的方向．。