2023高考物理一輪總復(fù)習(xí)高考必考題突破講座9電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題突破訓(xùn)練

PAGEPAGE2高考必考題突破講座9電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題1．(2022·廣東廣州模擬)如右圖所示，abcd是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊電阻均相同的正方形導(dǎo)體線(xiàn)框，現(xiàn)維持線(xiàn)框以恒定的速度v沿x軸運(yùn)動(dòng)，并穿過(guò)傾角為45°的三角形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里．線(xiàn)框b點(diǎn)在O位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，那么在t＝eq\f(2L,v)時(shí)間內(nèi)，a、b二點(diǎn)的電勢(shì)差U隨時(shí)間t的變化圖線(xiàn)為(D)解析：t＝eq\f(L,v)時(shí)刻，ab邊完全進(jìn)入磁場(chǎng)，電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，ab間的電壓等于路端電壓，Uab＝eq\f(3,4)BLv，C錯(cuò)誤；t＝eq\f(2L,v)時(shí)刻，線(xiàn)框完全進(jìn)入磁場(chǎng)，ab間的電壓等于電動(dòng)勢(shì)E，A、B錯(cuò)誤，D正確．2．(多項(xiàng)選擇)(2022·河北衡水一模)如圖甲所示(俯視圖)，在光滑的水平面上，寬為eq\r(3)l的區(qū)域內(nèi)存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直水平面向下．水平面內(nèi)有一不可形變的粗細(xì)均勻的等邊三角形閉合導(dǎo)體線(xiàn)框CDE(由同種材料制成)，邊長(zhǎng)為l，t＝0時(shí)刻，E點(diǎn)處于磁場(chǎng)邊界，CD邊與磁場(chǎng)邊界平行．在外力F的作用下線(xiàn)框沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．從E點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)到CD邊恰好離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，線(xiàn)框中感應(yīng)電流I(以逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流為正)、外力F(水平向右為正方向)隨時(shí)間變化的圖象(圖象中的t＝eq\f(\r(3)l,2v)，曲線(xiàn)均為拋物線(xiàn))可能正確的有(BD)甲解析：等邊三角形閉合導(dǎo)線(xiàn)框CDE進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，線(xiàn)框產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，拉出磁?chǎng)的過(guò)程中，線(xiàn)框產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，在磁?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流為零．同時(shí)當(dāng)線(xiàn)框進(jìn)入或拉出磁場(chǎng)時(shí)線(xiàn)框切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度隨時(shí)間t均勻增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均勻增大，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；因線(xiàn)框在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)，所以外力F等于線(xiàn)框受到的安培力，外力F∝t2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．3．(2022·湖北武漢模擬)如圖甲所示，平行導(dǎo)軌之間有一個(gè)矩形磁場(chǎng)區(qū)，在相等面積的兩局部區(qū)域內(nèi)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)．細(xì)金屬棒AB沿導(dǎo)軌從PQ處勻速運(yùn)動(dòng)到P′Q′的過(guò)程中，棒上AB兩端的電勢(shì)差UAB隨時(shí)間t的變化圖象正確的選項(xiàng)是(C)甲解析：金屬棒AB在到達(dá)磁場(chǎng)左邊前及離開(kāi)右邊界后沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．設(shè)導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，在兩個(gè)磁場(chǎng)中切割長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1和L2.那么：L1＋L2＝L①AB兩端的電勢(shì)差UAB等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為：UAB＝B(L1－L2)v②由①②式得：UAB＝2BL1v－BLv，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，L1均勻減小，UAB先正后負(fù)，故C正確．4．(多項(xiàng)選擇)(2022·湖北黃岡綜訓(xùn))如圖甲所示，豎直平面(紙面)兩水平線(xiàn)間存在寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．一質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)也為d的正方形線(xiàn)框從磁場(chǎng)上方某處自由落下，t1時(shí)刻線(xiàn)框的下邊進(jìn)入磁場(chǎng)，t2時(shí)刻線(xiàn)框的上邊進(jìn)入磁場(chǎng)，t3時(shí)刻線(xiàn)框上邊離開(kāi)磁場(chǎng)．線(xiàn)框平面在下落過(guò)程中始終與磁場(chǎng)方向垂直，且線(xiàn)框上、下邊始終與磁場(chǎng)邊界平行，不計(jì)空氣阻力，那么線(xiàn)框下落過(guò)程中的v-t圖象可能正確的選項(xiàng)是(AB)解析：進(jìn)入磁場(chǎng)前和通過(guò)磁場(chǎng)后，線(xiàn)框只受重力，加速度恒為g.設(shè)線(xiàn)框下邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v，那么線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Bdv，由閉合電路歐姆定律有I＝eq\f(E,R)，安培力F＝BId.解得：F＝eq\f(B2d2v,R)，假設(shè)F＝mg，那么線(xiàn)框勻速穿過(guò)磁場(chǎng)，A項(xiàng)正確；假設(shè)F>mg，那么線(xiàn)框減速通過(guò)磁場(chǎng)，由牛頓第二定律有：eq\f(B2d2v,R)－mg＝ma1，可知線(xiàn)框加速度不斷減小，B項(xiàng)正確；假設(shè)F<mg，線(xiàn)框在磁場(chǎng)中剛開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有mg－eq\f(B2d2v,R)＝ma2，所以線(xiàn)框加速度不斷減小，當(dāng)F＝mg時(shí)線(xiàn)框勻速運(yùn)動(dòng)，故C、D項(xiàng)錯(cuò)．5．(多項(xiàng)選擇)(2022·四川卷)如圖甲所示，電阻不計(jì)、間距為l的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌左端接一定值電阻R.質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，外力F與金屬棒速度v的關(guān)系是F＝F0＋kv(F0、k是常量)，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好．金屬棒中感應(yīng)電流為i，受到的安培力大小為FA，電阻R兩端的電壓為UR，感應(yīng)電流的功率為P，它們隨時(shí)間t變化圖象可能正確的有(BC)甲解析：設(shè)某時(shí)刻金屬棒的速度為v，根據(jù)牛頓第二定律F－FA＝ma，即F0＋kv－eq\f(B2l2v,R＋r)＝ma，即F0＋(k－eq\f(B2l2,R＋r))v＝ma，如果k>eq\f(B2l2,R＋r)，那么加速度與速度成線(xiàn)性關(guān)系，且隨著速度增大，加速度越來(lái)越大，即金屬棒運(yùn)動(dòng)的v-t圖象的切線(xiàn)斜率越來(lái)越大，由于FA＝eq\f(B2l2v,R＋r)，F(xiàn)A－t圖象的切線(xiàn)斜率也越來(lái)越大，感應(yīng)電流(i＝eq\f(Blv,R＋r))、電阻兩端的電壓(UR＝eq\f(BlRv,R＋r))及感應(yīng)電流的功率(P＝eq\f(B2l2v2,R＋r))也會(huì)隨時(shí)間變化得越來(lái)越快，B項(xiàng)正確；如果k＝eq\f(B2l2,R＋r)，那么金屬棒做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻增大，感應(yīng)電流、電阻兩端的電壓、安培力均隨時(shí)間均勻