2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 100考點千題精練 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)強度為 B 的勻強磁場區(qū)域,MN 和 M'N'是勻強磁場區(qū)域的水平邊界,并與線框的 bc 邊 平行,磁場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磁場區(qū)域的 v-t 圖像.已知金屬線框的質(zhì)量為 m,電阻 為 R,當?shù)氐闹亓铀俣葹?g,圖像中坐標軸上所標出的 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.線框穿出磁場時間(t4-t3)等于進入磁場時間(t2-t1) C.線框穿出磁場與進入磁場過程所受安培力方向相同 D.線框穿出磁場與進入磁場過程產(chǎn)生的焦耳熱相等 【參考答案】AC 【名師解析】由線框運動的 v-t 圖像,可知 0~t1 時間線框自由下落,t1~t2 時間線框進入磁場,t2~t3 時 間線框在磁場中只受重力作用加速下降,t3~t4 時間線框勻速離開磁場。.線框的邊長 l=v3(t4-t3),選項 A 正確;由于線框離開磁場時的速度 v3 大于進入磁場時的平均速度,

3、因此線框穿出磁場時間小于進入磁場時間,選項 B 錯;線框穿出磁場與進入磁場過程所受安培力方向都是豎直向上,選項 C 正確;線框進入磁場時減少的重力勢能和穿出磁場時減少的重力勢能相等。線框進入磁場時減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為線框的動能,另一部分轉(zhuǎn)化為焦耳熱;線框勻速穿出磁場,穿出磁場減少的重力勢能全部轉(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磁場區(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?shù)氐闹亓铀俣葹間,圖象中坐標軸上所標出的字母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是線框全部進入磁場瞬間,t4是線框全部離開磁場瞬間 B.從bc邊進入磁場起一直到ad邊離開磁場為止,感應(yīng)電流所做的功為mgS C.v1的大小可能為 D.線框穿出磁場過程中流經(jīng)線框橫截面的電荷量比線框進入磁場過程中流經(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)軌平面向里的勻強磁場,磁場的磁感應(yīng)強度為,現(xiàn)將質(zhì)量為、電阻不計的金屬桿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、金屬桿剛進入磁場時的速度為1m /s B、下落了0.3m時速度為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磁場,磁場方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強度為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。

7、 A.金屬桿滑動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是a→b→M→P→a B. 當R = 0時,桿a b勻速下滑過程中產(chǎn)生感生電動勢E的大小為2V C.金屬桿的質(zhì)量m=0.2Kg,電阻值r=2Ω D.當R = 4Ω時,回路瞬時電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功為0.6J 【參考答案】BCD 5.(寧夏六盤山高級中學(xué)2016屆高三第二次模擬考試理科綜合試題)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的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,一質(zhì)量為m、電阻為r、長度也剛好為L的導(dǎo)體棒放在磁場下邊界ab上(

8、與ab邊重合).現(xiàn)用一個豎直向上的力F拉導(dǎo)體棒,使它由靜止開始向上運動,導(dǎo)體棒離開磁場時恰好做勻速直線運動,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,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)體棒離開磁場時速度大小為 B.導(dǎo)體棒經(jīng)過磁場的過程中,通過電阻R的電荷量為 C.離開磁場時導(dǎo)體棒兩端電壓為 D.導(dǎo)體棒經(jīng)過磁場的過程中,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)過磁場的過程中,電阻R產(chǎn)生焦耳熱為Q==9mgd-mv2=,選項D正確。 考點:法

9、拉第電磁感應(yīng)定律;能量守恒定律 【名師點睛】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)運動狀態(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的過程通過R上的電量. 二.計算題 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,勻強磁場磁感應(yīng)強度,垂直于導(dǎo)軌平面向上,間接有阻值的電阻,其它電阻不計,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,由靜止開始運動, 圖象如圖3所示,,導(dǎo)軌足夠長.求: (1)恒力的大?。?/p>

10、 (2)金屬桿速度為時的加速度大?。? (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)對桿受力分析如圖4所示.由圖象可知桿最后勻速運動. 圖4 桿運動的最大速度為 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數(shù)為28個 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:法拉第電磁感應(yīng)定律;牛

11、頓第二定律的應(yīng)用 【名師點睛】本題電磁感應(yīng)與力學(xué)知識的綜合,抓住速度圖象的兩個意義:斜率等于加速度,“面積”等于位移輔助求解.估算位移時,采用近似的方法,要學(xué)會運用. 2.(天津市河北區(qū)2015-2016學(xué)年度高三年級總復(fù)習(xí)質(zhì)量檢測(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磁場區(qū)域,和是勻強磁場區(qū)域的水平邊界,并與線框的邊平行,磁場方向與線框平面垂直?,F(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磁場區(qū)域瞬間的速度時間圖象,圖象中坐標軸上所標出的字母均為已知量。求:

12、 (1)金屬框的邊長為多少。 (2)磁場的磁感應(yīng)強度的大小。 (3)金屬線框在整個下落過程中所產(chǎn)生的熱量為多少。 【參考答案】(1);(2); (3) (3)金屬框在進入磁場過程中金屬框產(chǎn)生的熱為,重力對其做正功,安培力對其做負功,由動能定理(2分)(2分) 金屬框在離開磁場過程中金屬框產(chǎn)生的熱為,重力對其做正功,安培力對其做負功,由動能定理(2分)(2分) 線框產(chǎn)生的總熱量解得:(2分) 考點:法拉第電磁感應(yīng)定律、能量守恒定律 【名師點睛】(1)由圖象可知,金屬框進入磁場過程中是做勻速直線運動,根據(jù)時間和速度求解.(2)由圖知,金屬線框進入磁場做勻速直線運動,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、等距離間隔的勻強磁場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與磁場間隔相同,框與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ;開始時,金屬框靜止不動,重力加速度為g; (1)若磁場以某一速度沿直導(dǎo)軌向上勻速運動時,金屬框恰好不上滑,求金屬框中電流大?。? (2)若磁場以速度v0沿直導(dǎo)軌向上勻速運動,金屬框也會沿直導(dǎo)軌向上勻速運動

14、,為了維持金屬框的勻速運動,求磁場提供的最小功率; (3)若t=0時磁場沿直導(dǎo)軌向上做勻加速直線運動;金屬框經(jīng)一段時間也由靜止開始沿直導(dǎo)軌向上運動,其v-t關(guān)系如圖乙所示(CD段為直線,?t、 v1為已知);求磁場的加速度大小。 【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: 對金屬框由平衡條件: 解得: 解法二: 由功能關(guān)系可得, 磁場提供的最小功率等于磁場克服安培力做功的功率, 對金屬框由平衡條件: 解得: (3)對金屬框圖乙中A點: 由平衡條件: 金屬框中電動勢為(其中v0為磁場運動的瞬時速度) 金屬框中電流為 對金屬框圖乙中C點: 磁場勻加速運動的加速度大小等于金屬框勻加速運動的加速度大小, 對磁場 解得: 考點:導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢;電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化 【名師點睛】本題的解題關(guān)鍵有兩點: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

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