磁场习题复习教程.doc

电磁感应中的图像问题 一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分。多选题已在题号后标出) 1.(多选)一环形线圈放在匀强磁场中,设第1 s内磁感线垂直线圈平面向里,如图甲所示。若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示,那么下列选项正确的是(　　) A.第1 s内线圈中感应电流的大小逐渐增加 B.第2 s内线圈中感应电流的大小恒定 C.第3 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向 D.第4 s内线圈中感应电流的方向为逆时针方向 【解析】选B、D。由图乙分析可知,磁场在每1 s内为均匀变化,斜率恒定,线圈中产生的感应电流大小恒定,因此A错误、B正确;由楞次定律可判断出第3 s、第4 s内线圈中感应电流的方向为逆时针方向,C错误,D正确。 2.如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行。已知在t=0到t=t1的时间间隔内,直导线中电流i发生某种变化,而线框中感应电流总是沿顺时针方向,线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头方向相同,则i随时间t变化的图线可能是(　　) 【解析】选A。本题采用逐选项分析的思路求解较为复杂,可从题干给出的结果出发对原因进行分析： 由题干信息可知,感应电流的磁场方向垂直纸面向里,故直线电流的磁场开始应向里减弱或向外增强; 直线电流的磁场开始时应减弱,之后增强。 综上可知,选项A正确。 3.如图所示,虚线右侧存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,正方形金属框电阻为R,边长是L,在外力作用下由静止开始,以垂直于磁场边界的恒定加速度a向右运动,自线框从左边界进入磁场时开始计时,t1时刻线框全部进入磁场。规定顺时针方向为感应电流I的正方向。外力大小为F,线框中电功率的瞬时值为P,通过导体横截面的电荷量为q。则这些量随时间变化的关系正确的是(　　) 【解析】选C。线框速度v=at,产生的感应电动势随时间均匀增大,感应电流均匀增大,安培力随时间均匀增大,外力F随时间变化关系是一次函数,但不是成正比,功率P=EI随时间变化关系是二次函数,其图像是抛物线,所以C正确,A、B错误。通过导体横截面的电荷量q=It,随时间变化关系是二次函数,其图像是抛物线,选项D错误。 4.(2013·福建高考)如图,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线OO′平行,线框平面与磁场方向垂直。设OO′下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图像不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律(　　) 【解析】选A。线框在0～t1这段时间内做自由落体运动,故v-t图像为过原点的倾斜直线,t2之后线框完全进入磁场区域中,无感应电流,线框不受安培力,只受重力,线框做匀加速直线运动,v-t图像为倾斜直线。t1～t2这段时间线框受到安培力作用,线框的运动类型只有三种,即可能为匀速直线运动、也可能为加速度逐渐减小的加速直线运动,还可能为加速度逐渐减小的减速直线运动,而A选项中,线框做加速度逐渐增大的减速直线运动是不可能的,故本题选A。 5.(2014·唐山模拟)如图所示,两竖直放置的足够长的平行光滑导轨与电阻R连接后处于垂直于导轨平面的匀强磁场中,金属杆ab与导轨接触良好并可沿导轨滑动,金属杆的电阻恒定,导轨的电阻忽略不计。最初开关S断开,让ab杆由静止开始下滑,经一段时间后闭合S,则从S闭合开始计时,金属杆ab的速度v、加速度a、杆中的电流I、杆所受安培力F与t的关系图像如图所示,其中不可能正确的是(　　) 【解析】选B。设金属杆电阻为r。S闭合时,设ab速度为v,由牛顿第二定律得mg-=ma,可知棒可能有三种运动,一是a=0,棒匀速运动,A正确;二是做a减小的加速运动,最后做匀速运动,由I=知C正确;三是做a减小的减速运动,最后匀速,由F=BIl可知D正确。因此,不可能正确的选项为B。 6.(多选)(2014·南京模拟)一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内,线框平面与磁场垂直,线框的右边紧贴着磁场边界,如图甲所示。t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F,让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场。外力F随时间t变化的图线如图乙所示。已知线框质量m=1kg、电阻R=1Ω。以下说法正确的是(　　) A.线圈做匀加速直线运动的加速度为1 m/s2 B.匀强磁场的磁感应强度为2T C.线框穿过磁场的过程中,通过线框的电荷量为C D.线框穿过磁场的过程中,线框上产生的焦耳热为1.5 J 【解题指南】解答本题时应注意以下两点： (1)线框匀加速运动,合力不变,F增大时安培力也增大。 (2)当t=1.0s时,F为恒力,说明此时安