专题强化练8　电磁感应中的图像问题（含答案解析）-教科版高中物理高二上学期（选必二）

这是一份专题强化练8　电磁感应中的图像问题（含答案解析）-教科版高中物理高二上学期（选必二），共9页。
专题强化练8　电磁感应中的图像问题 一、选择题 1.如图所示,一个平行于纸面的等腰直角三角形导线框水平向右匀速运动,穿过宽度为d的匀强磁场区域,三角形的直角边长为2d,线框中产生随时间变化的感应电流i,其中正确的是(　　) A　　　B　　　C　　　D 2.(多选题)如图所示,电阻不计、间距为L的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv(F0、k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中的感应电流为I,受到的安培力大小为FA,感应电流的功率为P,电阻R两端的电压为UR,它们随时间t变化的图像可能正确的有(　　) A B C D 3.如图所示,有一位于纸面内的导体框abcdef,其ef、dc、ed、cb边长为l,af、ab边长为2l,导体框邻边相互垂直。导体框右侧PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,PQ区域的磁场垂直于纸面向外,QR区域的磁场垂直于纸面向里。初始导体框bc边与边界P重合。从t=0时刻,导体框以速度v匀速横穿两个磁场区域。以a→b→c→d→e→f为导体框中感应电流的正方向。i表示回路中的电流,下列i-t图像中正确的是(　　) A　　　　B C　　　　D 4.如图所示,abcd是位于竖直平面内用粗细均匀的电阻丝围成的单 匝正方形线框,它的下方有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,MN、PQ为磁场的上下水平边界,两边界间的距离与正方形的边长均为L,线框从某一高度开始下落,恰好能匀速进入磁场。不计空气阻力,以bc边进入磁场时为起点,在线框通过磁场的过程中,线框中的感应电流i(顺时针方向为正)、b和c两点间的电势差Ubc、线框所受的安培力F(竖直向上的方向为正)、线框产生的焦耳热Q分别随下落高度h的变化关系正确的是(　　) A　　　　B C　　　　D 5.如图所示,在间距为d的水平固定平行金属导轨上,放置质量分别为2m0、m0的金属杆M、N。N的中点系着一条跨过定滑轮的轻细绳,细绳下端悬挂重物,滑轮左侧细绳与导轨平行。两导轨间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。当重物质量m取不同值时,系统最终稳定的状态不同。设稳定时M杆的加速度大小为a,回路中电动势为E、电流为I、热功率为P。已知重力加速度大小为g,两杆接入回路的总电阻为R,导轨足够长且电阻不计,忽略一切摩擦,两杆始终与导轨垂直且接触良好。则下列关系图像合理的是(　　) A　　　　B C　　　　D 二、非选择题 6.如图所示,用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ,线框每一边的电阻都相等。将线框置于光滑绝缘的水平面上。在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场,磁场边界间的距离为2l,磁感应强度为B。在垂直MN边的水平拉力作用下,线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场。在运动过程中线框平面水平,且MN边与磁场的边界平行。求: (1)线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程所用时间t1; (2)线框进入磁场过程中通过导体横截面的电荷量; (3)从线框MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程,M、N两点间的电势差UMN随运动时间的变化图像。 答案与分层梯度式解析 1.C　在0~dv时间内,线框进入磁场时,穿过线框的磁通量垂直于纸面向里且增加,由楞次定律可知感应电流的磁场垂直于纸面向外,因此感应电流沿逆时针方向;随着线框的运动,线框切割磁感线的有效长度均匀减小,感应电流均匀减小;在dv~2dv时间内,穿过线框的磁通量垂直于纸面向里且减少,根据楞次定律结合安培定则可知,感应电流沿顺时针方向,穿过线框的磁通量均匀减少,故产生的感应电流大小不变;在2dv~3dv时间内,穿过线框的磁通量垂直于纸面向里且减少,故感应电流沿顺时针方向,线框切割磁感线的有效长度均匀减小,感应电流均匀减小,故C正确。 2.ABD　设金属棒在某一时刻的速度为v,由题意可知,金属棒产生的感应电动势为E=BLv,感应电流为I=ER+r=BLR+rv,即可知I∝v;由左手定则可知,安培力方向水平向左,安培力大小为FA=BIL=B2L2vR+r,可知FA∝v;R两端电压UR=IR=BLRR+rv,可知UR∝v;感应电流的功率P=EI=B2L2R+rv2,可知P∝v2。分析金属棒运动情况,由牛顿第二定律可得F合=F-FA=F0+kv-B2L2R+rv=F0+k-B2L2R+rv,加速度a=F合m,因为金属棒由静止出发,所以F0>0,且F合>0,a>0,加速度方向水平向右。若k=B2L2R+r,则F合=F0,即a=F0m,金属棒水平向右做匀加速直线运动,由v=at,说明v∝t,故有I∝t,F安∝t,UR∝t,P∝t2,A可能正确,C错误。若k>B2L2R+r,F合随v的增大而增大,即a随v增大而增大,说明金属棒做加速度增大的加速运动,安培力随时间增长而增大,且增加的越来越快,B可能正确。若k