2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 100考點(diǎn)千題精練 第十章 電磁感應(yīng) 專題10.4 電磁感應(yīng)中的圖象信息題

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1、 專題10.4 電磁感應(yīng)中的圖象信息題 一．選擇題 1（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(下落過程中線框 abcd 始終在豎直

2、平面內(nèi),且 bc 邊始終水平).根據(jù)題中所給條件,以下說法正確的是 A.可以求出金屬線框的邊長 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 0~t1 時(shí)間線框自由下落,t1~t2 時(shí)間線框進(jìn)入磁場(chǎng),t2~t3 時(shí) 間線框在磁場(chǎng)中只受重力作用加速下降,t3~t4 時(shí)間線框勻速離開磁場(chǎng)。.線框的邊長 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,

3、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)；線框穿出磁場(chǎng)與進(jìn)入磁場(chǎng)過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

4、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，圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強(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為L（L＜S）、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．(下落過程中bc邊始終水平)根據(jù)題中所給條件，以下說法正確的是： A．t2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mgS C．v1的大小可能為 D．線框穿出磁場(chǎng)過程中流經(jīng)線框橫截面的電荷量比線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中流經(jīng)框

5、橫截面的電荷量多 【參考答案】AC 3.（2018內(nèi)蒙古名校聯(lián)考）如圖甲所示，兩條足夠長的光滑平行金屬導(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，已知金屬板下落0.3m的過程中加速度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 /s B、下落了0.3m時(shí)速度為5m/s C、金屬桿下落0.3m的

6、過程中，在電阻R上產(chǎn)生的熱量為 D、金屬桿下落0.3m的過程中，通過電阻R的電荷量為0.05C 【參考答案】AC 4.（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θ = 30°角固定，M、P之間接電阻箱R，電阻箱的阻值范圍為0～4Ω，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，軌道足夠長且電阻不計(jì)。

7、 A.金屬桿滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是a→b→M→P→a B. 當(dāng)R = 0時(shí)，桿a b勻速下滑過程中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)E的大小為2V C.金屬桿的質(zhì)量m=0.2Kg,電阻值r=2Ω D.當(dāng)R = 4Ω時(shí)，回路瞬時(shí)電功率每增加1W的過程中合外力對(duì)桿做的功為0.6J 【參考答案】BCD 5．（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，在A、C之間接一個(gè)阻值為R的電阻，在兩導(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、長度也剛好為L的導(dǎo)體棒放在磁場(chǎng)下邊界ab上（

8、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(xiàn)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)過磁場(chǎng)的過程中，通過電阻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)過磁場(chǎng)的過程中，電阻R產(chǎn)生焦耳熱為 【參考答案】CD 2mgd+3mg·4d-mg·5d-W安=mv2，解得：W安=9mgd-mv2，導(dǎo)體棒經(jīng)過磁場(chǎng)的過程中，電阻R產(chǎn)生焦耳熱為Q==9mgd-mv2=，選項(xiàng)D正確。 考點(diǎn)：法

9、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)和功能關(guān)系的結(jié)合，對(duì)于這類問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，注意金屬棒通過磁場(chǎng)的過程通過R上的電量. 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，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．求： （1）恒力的大小．

10、 （2）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 ①； ② ③ 由①②③解得： （3）由乙圖可知0.8s末導(dǎo)體桿的速度v1=2.2m/s 前0.8s內(nèi)圖線與t軸所包圍的小方格的個(gè)數(shù)為28個(gè) 面積為28×0.2×0.2=1.12，即前0.8s內(nèi)導(dǎo)體桿的位移x=1.12m 由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律得： 代入數(shù)據(jù)得：Q=4.12J 考點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律；牛

11、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。現(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：

12、 （1）金屬框的邊長為多少。 （2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 （3）金屬線框在整個(gè)下落過程中所產(chǎn)生的熱量為多少。 【參考答案】（1）；（2）； （3） （3）金屬框在進(jìn)入磁場(chǎng)過程中金屬框產(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

13、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）如圖甲所示，與水平面成θ角的兩根足夠長的平行絕緣導(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，求金屬框中電流大小； （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)

14、，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。 【參考答案】(1) (2) （3） 【名師解析】 試題分析：(1)金屬框恰好不上滑，由平衡條件: 解得: 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: （3）對(duì)金屬框圖乙中A點(diǎn)： 由平衡條件： 金屬框中電動(dòng)勢(shì)為（其中v0為磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度） 金屬框中電流為 對(duì)金屬框圖乙中C點(diǎn)： 磁場(chǎng)勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小等于金屬框勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小， 對(duì)磁場(chǎng) 解得： 考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化 【名師點(diǎn)睛】本題的解題關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律，求解感應(yīng)電流．二是推導(dǎo)安培力，再由平衡條件求解外力。 11