热点38 电磁感应+图像 --高考物理50热点冲刺精练（名师解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
2024高考物理50热点冲刺训练
热点38 电磁感应+图像
1 . (2024年3月福建泉州质检)如图，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.
【参考答案】D
【名师解析】设细绳中拉力为T，隔离N棒，受力分析，由牛顿第二定律，有：，
隔离重物，受力分析，由牛顿第二定律，有：
两式相加，得：
隔离M棒受力分析，由牛顿第二定律，有
设N棒向右切割磁感线的速度为vN，M棒向右切割磁感线的速度为vM，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可得，回路中的电流为
经过微小Δt时间，回路中的电流为
当系统最终稳定时电流不变，即
所以
即稳定时，M棒与N棒的加速度，即M棒与重物的加速度相同，一起做匀加速直线运动，所以
解得：，由此可知，a与m的变化规律不是过原点的倾斜直线，A错误；
由解得稳定时电路中电流I=·，
回路中电动势： ，
由此可知，当重物质量m趋近于无穷大时，回路中电动势E达到最大，此时，B错误；
回路中电流为： ，
当重物质量m趋近于无穷大时，回路中电流最大值： ，C错误；
回路中的热功率为：，
当重物质量m趋近于无穷大时，回路中的热功率最大值为：，D正确。
2. （2024福建漳州第二次质检） 如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨电阻可忽略不计；导轨间有一垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，其边界ab、cd均与导轨垂直。现将两相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，运动过程中PQ、MN始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零，从PQ进入磁场时开始计时，MN中电流记为i，MN两端电势差记为u，则下列、图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【参考答案】AC
【名师解析】．MN刚进磁场时的速度与PQ刚进磁场时相同，设时MN中电流为，若PQ刚出磁场时MN进入磁场，此时电流立即反向，MN进入磁场后仍匀速运动，因此电流大小不变，A正确，B错误；
PQ刚进磁场时，MN两端的电势差记为，若PQ还未离开磁场时MN已进入磁场，根据题设此时两导体棒速度相等，回路电流为零，MN两端的电势差（导体棒切割磁场产生的电动势）为，两导体棒均未离开磁场前做匀加速运动，电动势均匀增大，当PQ离开磁场时，MN的速度大于其刚进入磁场时的速度，其两端的电势差U发生突变，且略大于，此后MN做加速度减小的减速运动，MN两端的电势差逐渐减小，C正确；只有两导体棒同时在磁场中运动时，MN两端的电势差才等于，但不会恒定不变，D错误。
3. （2024湖南永州重点高中质检）如图所示，光滑绝缘的水平桌面上有一直角三角形导线框ABC，其中AB=L，BC=2L，两平行虚线间有一垂直于桌面向下的匀强磁场，磁场宽度为L，导线框BC边与虚线边界垂直．现让导线框从图示位置开始沿BC方向匀速穿过磁场区域．设线框中产生顺时针方向的感应电流为正，则在线框穿过磁场的过程中，产生的感应电流与线框运动距离x的函数关系图象正确的是
A. B.
C. D.
【参考答案】D
名师解析】
在线圈进入0-L范围时，线圈内产生的感应电流为逆时针方向；切割磁感线的有效长度从0均匀增加到，可知感应电流均匀增加；从L-2L，线圈切割磁感线的有效长度为不变，感应电流不变，方向为逆时针方向；从2L-3L，线圈切割磁感线的有效长度从逐渐增加到L，则感应电动势增加到原来的2倍，感应电流增加到2倍，方向为顺时针方向，故选D.
4. （2024北京丰台期末）如图所示，匀强磁场中MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆具有一定质量和电阻。开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合。下列给出的开关闭合后金属杆速度随时间变化的图像，可能正确的是（　　）
A. B.
C D.
【参考答案】C
【名师解析】．设闭合开关时导体棒速度为v，则根据题意可得
通过导体棒的电流为
则导体棒受到的安培力为
若闭合开关时，则导体棒做匀速运动；
若闭合开关时，则导体棒加速下降，下降过程中加速度大小为
所以加速度减小，直到为零，导体棒做匀速运动，故B错误，C正确；
若闭合开关时，则导体棒减速下降，下降过程中加速度大小为
可知加速度减小，直到为零，导体棒匀速运动，故AD错误。
5. （2024重庆乌江新高考协作体一模）如图所示，倒U型等间距光滑导轨倾斜放置，，在中存在垂直导轨平面向下的匀强磁场（图中未画出）。一金属棒从上方静止释放，金属棒向下运动过程中始终与导轨接触良好且与平行，不计导轨电阻，I为金属棒中的电流、q为通过金属棒的电量、U为金属棒两端的电压、P为金属棒中的电功率，若从金属棒刚进入磁场开始计时，它在磁场中运动的过程中，下列图像中不可能正确的有（　　）
A. B. C. D.
【参考答案】AC
【名师解析】．如果电流减小，则表明导体棒在减速运动，受力分析有
随着电流减小，加速度减小。根据闭合电路的欧姆定律得
则有
随着加速度减小，图像的斜率减小。A错误，符合题意；
如果导体棒进入磁场时，安培力与重力分力平衡，则导体棒做匀速直线运动，其电流不变，则根据可知，电量与时间成正比。B正确，不符合题意；
如果路端电压随时间增大，则表明导体棒在加速，受力分析有
随着电压增大，则电流增大，加速度减小。根据闭合电路欧姆定律得
则有
随着加速度减小，图像的斜率减小。但是计时起点路端电压不可能为零。C错误，符合题意；
如果导体棒进入磁场时，安培力与重力分力平衡，则导体棒做匀速直线运动，其电流不变，则根据可知，金属棒的电功率不变。D正确，不符合题意。
6．（2024辽宁朝阳质检）如图所示为宽度为3L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。磁场左侧有一个边长为L的正方形导体线框，其总电阻为R，线框所在平面与磁场方向垂直。线框以速度v向右匀速穿过磁场区域，以线框cd边刚进入磁场的时刻为计时起点，规定电流沿逆时针方向为正，安培力F向左为正。则以下关于线框中的感应电流I、ab两点间的电势差、安培力F和线框的发热功率P随时间变化的图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【参考答案】．C
【名师解析】根据题意，线框进入磁场的过程，根据楞次定律可判断电流沿逆时针方向，为正，由法拉第电磁感应定律和闭合回路欧姆定律有，ab两点间的电势差（a点电势高），cd边受到的安培力大小为，方向向左，线框的发热功率；线框全部进入磁场后，没有感应电流，所以线框不受安培力的作用，线框的发热功率为零，ab两点间的电势差（a点电势高）；线框离开磁场的过程，电流沿顺时针方向，为负，电流大小为，线框受安培力大小为，方向向左，ab两点间的电势差（a点电势高），线框的发热功率，A、B、D错误，C正确。
7. （2024陕西咸阳一模）如图甲所示，虚线是斜面上平行于斜面底端的一条直线，上方存在垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。时刻将一单匝正方形导体框自与距离处由静止释放，直至导体框完全穿出磁场的过程中其速度一时间图像如图丙所示。已知斜面倾角，导体框与斜面间的动摩擦因数，运动中导体框底边与始终平行，导体框质量，电阻，边长，重力加速度。设从释放至导体框穿出磁场的过程中，整个导体框所受安培力大小为F，回路中产生的焦耳热的功率为P，通过导体框的电流为I，导体框的机械能为E（释放处），沿斜面下滑的位移为x，则下列图像正确的是（　　）
A. B.
C. D.
【参考答案】AD
【名师解析】
．0~1s内，根据感生电动势，得
由于上下两个边均切割磁感线因此动生电动势为0；回路中感应电流沿顺时针方向，导体框所受安培力对边相抵
根据功能关系得：从开始到处过程中导体框所受安培力合力为0，做匀加速直线运动，加速度
解得
1s末速率
位移
之后磁感应强度B不变
，
导体框开始匀速穿出磁场，故A正确；
0~1s内
解得
恒定不变，故B错误；
0~1s内，通过导体框的电流
故C错误；
0~1s内导体框机械能满足
，
即
处
从到处过程中满足
解得
处时
故D正确。
8. （2024山东德州期末）如图所示，电阻不计的光滑平行金属导轨水平置于方向竖直向下的匀强磁场中，左端接一定值电阻R，电阻为r的金属棒MN置于导轨上，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。在t＝0时金属棒受到垂直于棒的水平恒力F的作用由静止开始运动，金属棒中的感应电流为i，所受的安培力大小为，电阻R两端的电压为，电路的电功率为P，下列描述各量随时间t变化的图像正确的是（ ）
A. B. C. D.
【参考答案】C
【名师解析】
设金属棒在某一时刻速度为v，由题意可知，感应电动势
电阻R两端的电压为
金属棒中的感应电流为
金属棒所受的安培力大小为
由牛顿第二定律可知
可知金属棒在水平恒力作用下做加速度减小的加速运动，当安培力与水平恒力大小相等时做匀速直线运动，所以电流、安培力、电阻R两端的电压都随时间变化逐渐增大且变化率逐渐减小，增大到一定程度保持不变；故AB错误，C正确；
电路的电功率为
可知电功率随时间t变化的图像是曲线，故D错误。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)