【创新设计】（山东专用）2022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图象类型(1)随时间变化的图象，如B－t图象、Φ－t图象、E－t图象、F－t图象和i－t图象．(2)随位移x变化的图象，如E－x图象和i－x图象问题类型(1)由给定的电磁感应过程判断或画出图象(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量应用知识左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、函数图象等5．(2022·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　A6．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4－10－10A．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FA＝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-3-\n＝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Ff＝mgsinθ＋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　CD7．(2022·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＝，F＝BIL＝，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　AD8．(2022·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以及ab两端的电势差Uab和通过棒的电荷量q随时间变化的图象中，正确的是(　　)-3-\n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＝，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＝at2，则穿过回路abPMa的磁通量Φ＝BS＝B(M＋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＝＝＝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Uab＝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＝t＝＝＝，故D选项正确．答案　BD1．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．-3-