高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律图像专题练习（包括答案）(DO

2013-2014学年度高二物理电磁感应图像

1．如图所示，两根光滑的平行金属导轨竖直放置在匀强磁场中，磁场和导轨平面垂直，金属杆ab与导轨接触良好可沿导轨滑动，开始时电键S断开，当ab杆由静止下滑一段时间后闭合S，则从S闭合开始计时，ab杆的速度v与时间t的关系不可能是 （ ）

【答案】B 【解析】

试题分析：本题从ab杆匀速运动的条件出发，既物体所受到安培力等于重力，解出匀速运动的速度v0，当ab杆的速度等于v0时，物体所受到安培力等于重力，导体杆ab做匀速运动，当ab杆的速度小于v0时，物体所受到安培力小于重力，导体杆ab做加速减小的加速运动，当ab杆的速度大于v0时，物体所受到安培力大于重力，导体杆ab做加速减小的减速运动。当ab杆由静止自由落下，获得一定的速度设为v0时，导体ab杆恰做匀速运动，由mg?F,F?ILB,I?EmgR,E?BLv0联立解得v0?22,当ab

BLR杆的速度等于v0时，物体做匀速直线运动，图象A对，当导体杆ab的速度v?v0时，

B2L2v?ma，随v的增大而减小，导体杆ab做加速度减小的加速运mg?F,既mg?RB2L2v?mg?ma，加速度的方动，选项C对；当ab杆的速度v?v0时，mg?F,既R向向上物体做减速运动，加速度随v的减小而减小，导体杆ab做加速度减小的减速运动，选项D正确，所以不可能的是B选项。

考点：闭合电路欧姆定律 安培力 感应电动势 感应电流 牛顿第二定律 v-t图象

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2．如图所示，xOy平面内有一半径为R的圆形区域，区域内有磁感应强度大小为B的匀强磁场，左半圆磁场方向垂直于xOy平面向里，右半圆磁场方向垂直于xOy平面向外。一平行于y轴的长导体棒ab

以速度v沿x轴正方向做匀速运动，则导体棒两端的电势差Uba与导体棒位置x关系的图象是（ ） b v a y O Uba x

2BRv 2BRv O －2BRv Uba x 2BRv O －2BRv Uba x R 2R 2BRv O －2BRv Uba x R 2R x R 2R O －2BRv R 2R A

B

C D

【答案】A 【解析】

试题分析：设导体棒的有效长度为L，由几何关系可知，在左半圆磁场中，导体棒位置

22x与导体棒的有效长度L的关系为L?2R?(R?x)，导体棒ab以速度v沿x轴正

方向做匀速运动时，由左手定则可判断，产生的感应电动势

E?BLv?2BvR2?(R?x)2，当x?R时，E?2BRv，随着位置坐标x增大，感

应电动势增加的越来越慢；在右半圆磁场中，导体棒位置x与导体棒的有效长度L的关

2222系为L?2R?(x?R)，产生的感应电动势E??BLv??2BvR?(x?R)，当x?2R时，E?0，随着位置坐标x增大，感应电动势减小的越来越慢，所以正确选

项为A。

RLO

考点：本题考查了导体做切割磁感线运动。

3．如图(甲)所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计.有质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处.磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直.先由静止释放c，c刚进入磁场即做匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触，用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移.图(乙)中正确的是( )

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【答案】BD 【解析】

试题分析：0?h这段高度内，c 自由落体运动，加速度ac?g，c进入磁场后匀速运动v?2gh， d释放后进入磁场前自由落体，d进入磁场的瞬时速度v?2gh，d进磁场前的平均速度v?v1h?2gh，d进磁场前的运动时间t1?，这段时间内c匀22v速运动下落的高度h?vt1?2h即c在h?3h这段高度匀速运动，d进磁场后的速度与c匀速运动的速度相同，磁通量不变感应电动势为0，安培力为0.所以c在磁场中剩下的h将与d一起匀加速，加速度g。c离开磁场后只受自身重力加速度为g继续匀加速，对照AB图象A错B对。C和d一起匀加速的加速度为g，速度大于v?2gh，因此C离开磁场后d在磁场中受安培力作用大于重力为减速运动，离开磁场后受重力作用匀加

速，动能随高度变化的图象图D正确。 考点：安培力

4．如图所示，在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，金属框架ABCD固定在水平面内，AB与CD平行且足够长，BC与CD间的夹角为θ(θ<90°)，不计金属框架的电阻 ．光滑导体棒EF(垂直于CD)在外力作用下以垂直于自身的速度v向右匀速运动，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触，经过C点瞬间作为计时起点，下列关于电路中电流大小I与时间t、消耗的电功率P与导体棒水平移动的距离x变化规律的图象中正确的是( )

A.B.

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C.D.

【答案】AD 【解析】

试题分析：在CB上运动时，设金属棒的速度为v，则运动过程中有效切割长度为：L=vt×tanθ，设金属棒横截面积为s，电阻率为ρ，则回路中电阻为：R??vttan?，s所以回路中的电流为：I=

BLvBvs?，为定值．当导体棒运动到AB杆时也为定值，因R?此A、正确，B错误；设导体棒在到达B之前运动的距离为x，则有：电动势为：

xtan?E2B2vstan?E=BLv=Bxtan??v，电阻为：R??，功率为：P=?x，故开

sR?始功率与 运动的距离成正比，当通过B点之后，感应电动势不变，回路中电阻不变，

故功率不变，D正确，C错误．

考点：法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律，电磁感应的图象

5．如下图所示，在坐标系xOy中，有边长为a的正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处．在y轴的右侧的I、IV象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行．t＝0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i、ab间的电势差Uab随时间t变化的图线是下图中的

【答案】BC 【解析】

试题分析： 解决本题的关键是掌握切割产生感应电动势的大小E=BLv，以及会用右手定则判定感应电流的方向．在d点运动到O点过程中，ab边切割磁感线，根据右手定则可以确定线框中电流方向为逆时针方向，即正方向，切割的有效长度均匀减小为0，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到0；当ab边切割的有效长度刚减为0，cd又边开始切割，根据右手定则判定感应电流的方向为顺时针方向，即负方向，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到0．故A错误，B正确；d点运动到O点过程中，ab边切割磁感线，ab相当于电源，电流由a到b，b点的电势高于a点，ab间的电势差Uab为负值，大小等于电流乘以bcda三条边的电阻，并逐渐减小．ab边出磁场后，cd边开始切割，cd边相当于电源，电流由b到a，ab间的电势差Uab为负值，大小等于电流乘以ab

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边得电阻，并逐渐减小．故C正确，D错误．所以选BC．

考点：本题考查考生对导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则、闭合电路的欧姆定律的理解和应用．

6．如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R，边长是L，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在水平向右的外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进人磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场．规定顺时针方向为感应电流I的正方向．外力大小为F，线框中电功率的瞬时值为P，通过导体横截面的电荷量为q，其中p—t图像为抛物线，则这些量随时间的变化关系正确的是（ ）

【答案】C 【解析】

试题分析：导体棒以恒定加速度a进入磁场，由v?at和I?BLvBLa?t知I得I?RRB2L2vB2L2a?ma得F??t?ma知，与t成正比，所以A错误；由牛顿第二定律：F?RRB2L2a22?t，P与t是二次函数，图象F与t成一次函数，所以B错误；由P?IR?R2为抛物线；所以C正确；电量q???aL2??t，q与t是二次函数，图象为抛物线，R2R所以D错误。

考点：电磁感应的图象问题

7．如图甲所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B。一边长为L总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁 场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则图乙中表示线框中电流i随bC边的位置坐标x变化的图象正确的是

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