人教高中物理26．电磁感应中的图像问题.docx

26.电磁感应中的图像问题
1.(多选)(2021·山东省新高考模拟)如图1所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计，匀强磁场与导轨平面垂直。阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好。t＝0时，将开关S由1掷到2。q、i、v和a分别表示电容器所带电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。下列图像正确的是(　　)
图1
答案　AD
解析　开关S由1掷到2，电容器放电，在电路中产生放电电流，导体棒通有电流后会受到向右的安培力作用，向右加速运动，导体棒将切割磁感线，产生感应电动势，此感应电动势将电容器的电压抵消一些，随着速度增大，感应电动势增大，则回路中的电流减小，导体棒所受的安培力减小，加速度减小，因导轨光滑，所以在有电流通过棒的过程中，棒是一直加速运动(变加速)，当感应电动势等于电容器两板间的电压时，电路中无电流，导体棒不受安培力，做匀速运动；当棒匀速运动后，棒因切割磁感线有感应电动势，所以电容器两端的电压能稳定在某个不为0的数值，则由Q＝CU知，电容器的电荷量应稳定在某个不为0的数值，不会减少到0，这时电容器的电压等于棒的电动势，棒中无电流，故A正确；由于通过棒的电流逐渐减小至零，故B错误；导体棒先做加速度减小的变加速运动，最后做匀速运动，故C错误；根据上面分析可知，杆的加速度逐渐减小到零，故D正确。
2.(多选)(2021·辽宁省名校联盟开学考)如图2所示，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是(　　)
图2
答案　AD
解析　根据图像可知，设PQ进入磁场匀速运动的速度为v，匀强磁场的磁感应强度为B，导轨宽度为L，两根导体棒的总电阻为R；根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律可得PQ进入磁场时电流I0＝保持不变，根据右手定则可知电流方向Q→P；如果PQ离开磁场时MN还没有进入磁场，此时电流为零；当MN进入磁场时也是匀速运动，通过PQ的感应电流大小不变，方向相反；如果PQ没有离开磁场时MN已经进入磁场，此时电流为零，当PQ离开磁场时MN的速度大于v，安培力大于重力沿斜面向下的分力，电流逐渐减小，通过PQ的感应电流方向相反。故选项A、D正确。
3.(2021·湖北十一校3月第二次联考)如图3所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd。t＝0时刻，线框在水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc边刚进入磁场的时刻为t1，ad边刚进入磁场的时刻为t2，设线框中产生的感应电流为i，ad边两端电压大小为U，水平拉力大小为F，则下列i、U、F随运动时间t变化关系图像正确的是(　　)
图3
答案　C
解析　金属杆的速度与时间的关系式为v＝at，a是加速度，由E＝BLv和I＝得，感应电流与时间的关系式为I＝t，B、L、a均不变，在0～t1时间内，感应电流为零，t1～t2时间内，电流I与t成正比，t2时间后无感应电流，故A、B错误；在0～t1时间内，感应电流为零，a