高考物理母题题源系列 专题10 电磁感应中的图像与能量（含解析）.doc

专题10 电磁感应中的图像与能量【母题来源一】 2015年山东卷第19题【母题原题】19. 如图甲，r0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为t0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过r0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环a端电势高于b端时，间的电压为uab正，下列uab-t图像可能正确的是： （ ）【母题来源二】 2015年上海卷第20卷【母题原题】20（多选）如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力f作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力f做功，磁场力对导体棒做功，磁铁克服磁场力做功，重力对磁铁做功，回路中产生的焦耳热为q，导体棒获得的动能为。则： （ ）a、 b、 c、 d、【命题意图】 考查法拉第电磁感应定律的应用，涉及图象问题，意在考查考生分析问题，通过图象获取有用信息的能力和应用数学知识解决问题的能力。电磁感应中的电路、法拉第电磁感应定律、能量转换及电量的计算等知识点，意在考查考生对电磁感应电路的分析以及对电磁感应中功能关系的正确理解和应用。【考试方向】 电磁感应中常涉及bt图象、t图象、et图象、it图象、ft图象和vt图象，还涉及ex图象、ix图象等，这类问题既要用到电磁感应的知识，又要结合数学知识求解，对考生运用数学知识解决物理问题的能力要求较高。主要以选择题的形式单独命题，有时也会以信息给予的方式命制计算题。电磁感应与能量的综合，涉及到的考点有：法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、功和功率、焦耳定律、能量守恒定律、功能关系、动能定理等，主要以选择题和计算题的形式考查。【得分要点】1、电磁感应中涉及的图线大体上可分为两大类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像，或由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。对图象问题，首先要看两坐标轴代表的物理量，然后再从图线的形状、点、斜率、截距、图线与横轴所围的面积的意义等方面挖掘解题所需的信息。除了从图象上寻找解题信息外，还要结合楞次定律、右手定则判断感应电流的方向，根据法拉第电磁感应定律判断感应电动势大小，结合闭合电流欧姆定律计算感应电流的大小，进而计算安培力大小，或根据电路知识求解其他量。如果线圈或导体做匀速运动或匀变速运动，还有用到平衡条件和牛顿第二定律等知识。2、安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”，安培力做的功是电能与其他形式的能转化的量度。安培力做多少正功，就有多少电能转化为其他形式的能；安培力做多少负功，就有多少其他形式的能转化为电能。3、当一个闭合回路中的磁通量的改变量为时，通过回路中导体横截面的电量为：或者（n匝线圈时），它与磁场是否均匀变化、线框的运动状况以及线框的形状无关。【母题1】如图所示间距为l的光滑平行金属导轨，水平放置在竖直方向的磁感应强度为b的匀强磁场中，一端接阻值是r的电阻。一电阻为r0、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力作用下从的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律，不计导轨电阻。则从到时间内外力f所做的功为： （ ）a b. c. d.【母题2】如图所示，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻r的直角形金属导轨aob（在纸面内），磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置围成图示的一个正方形回路。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下两个过程：以速率v移动d，使它与ob的距离增大一倍；再以同样速率v移动c，使它与oa的距离减小一半；设上述两个过程中电阻r产生的热量依次为q1、q2，则： （ ）a. q1q2 b. q12q2 c. q22q1 d. q24q1考点：法拉第电磁感应定律.【母题3】（多选）在光滑水平桌面上有一边长为l的正方形线框abcd，bc边右侧有一等腰直角三角形匀强磁场区域efg，三角形腰长为l，磁感应强度竖直向下，a、b、e、f在同一直线上，其俯视图如图所示，线框从图示位置在水平拉力f作用下以速度v向右匀速穿过磁场区，线框中感应电流i-t和f-t图象正确的是(以逆时针方向为电流的正方向，以水平向右的拉力为正，时间单位为)： （ ）【母题4】（多选）如图所示，倾角为的平行金属导轨宽度l，电阻不计，底端接有阻值为r的定值电阻，处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为b的匀强磁场中。有一质量m，长也为l的导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为r，它与导轨之间的动摩擦因数为，现让导体棒从导轨底部以平行斜面的速度v0向上滑行，上滑的最大距离为s，滑回底端的速度为v，下列说法正确的是： （ ）a把运动导体棒视为电源，其最大输出功率为b导体棒从开始到滑到最大高度的过程所用时间为c导体棒从开始到回到底端产生的焦耳热为d导体棒上滑和下滑过程中，电阻r产生的焦耳热相等【母题5】如图所示，边长为2l、电阻为r的正方形导线框abcd，在纸面内以速度v水平向右匀速穿过一宽为l、磁感应强度为b的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外。刚开始时线圈的ab边刚好与磁场的左边界重合，规定水平向右为ab边受到安培力的正方向。下列哪个图象能正确反映ab边受到的安培力随运动距离x变化的规律： （ ）【母题6】（多选）如图所示，竖直悬挂的弹簧下端栓有导体棒ab，ab无限靠近竖直平行导轨的内侧、与导轨处于竖直向上的磁场中，导体棒mn平行导轨处于垂直导轨平面的磁场中，当mn以速度v向右匀速运动时，ab恰好静止，弹簧无形变，现使v减半仍沿原方向匀速运动，ab开始沿导轨下滑，磁场大小均为b，导轨宽均为l，导体棒ab、mn质量相同、电阻均为r，其他电阻不计，导体棒与导轨接触良好，弹簧始终在弹性范围内，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则： （ ）amn中电流方向从m到nbab受到的安培力垂直纸面向外cab开始下滑直至速度首次达峰值的过程中，克服摩擦产生热量dab速度首次达到峰值时，电路的电热功率为考点：电磁感应现象的综合应用，胡克定律，牛顿第二定律。【母题7】（多选）如图所示，为三个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为b，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为l，在磁场区域的左侧边界处，有一边长为l的正方形导体线框，总电阻为r，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力f使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势e为正，磁感线垂直纸面向里时的磁通量为正值，外力f向右为正。则以下能反映线框中的磁通量、感应电动势e、外力f和电功率p随时间变化规律图象的是： （ ）考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律；安培力.【母题8】（多选）如图所示，在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨mn、pq，电阻忽略不计，导轨间距离为l，磁感应强度为b的匀强磁场垂直于导轨所在平面。质量均为m的两根金属a、b放置在导轨上，a、b接入电路的电阻均为r。轻质弹簧的左端与b杆连接，右端固定。开始时a杆以初速度。向静止的b杆运动，当a杆向右的速度为时，b杆向右的速度达到最大值，此过程中a杆产生的焦耳热为q，两杆始终垂直于导轨并与导轨接触良好，则b杆达到最大速度时： （ ）ab杆受到弹簧的弹力为ba杆受到的安培力为ca、b杆与弹簧组成的系统机械能减少量为qd弹簧具有的弹性势能为【母题9】（多选）如图甲所示，将长方形导线框abcd垂直磁场方向放入匀强磁场b中，规定垂直ab边向右为ab边所受安培力f的正方向，f随时间的变化关系如图乙所示选取垂直纸面向里为磁感应强度b的正方向，不考虑线圈的形变，则b随时间t的变化关系可能是下列选项中的： （ ）【母题10】（多选）如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，在金属线框的下方有一磁感应强度为b的匀强磁场区域，mn和mn是匀强磁场区域的水平边界，边界的宽度为s，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直现让金属线框由距mn的某一高度从静止开始下落，图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v-t图象(其中oa、bc、de相互平行)。已知金属线框的边长为l（ls）、质量为m，电阻为r，当地的重力加速度为g，图象中坐标轴上所