《電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題》進(jìn)階練習(xí)(一)

電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題進(jìn)階練習(xí)一、選擇題如圖所示，電阻不計(jì)、間距為的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌左端接一定值電阻質(zhì)量為、電阻為的金屬棒置于導(dǎo)軌上，受到垂直于金屬棒的水平外力的作用由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，外力與金屬棒速度的關(guān)系是（、是常量），金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好金屬棒中感應(yīng)電流為， 受到的安培力大小為，電阻兩端的電壓為，感應(yīng)電流的功率為，它們隨時(shí)間變化圖象可能正確的有（）如圖所示， 固定于水平面上的金屬架處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒沿框架以速度向右做勻速運(yùn)動(dòng) 時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為， 此時(shí)到達(dá)的位置使構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為的正方形為使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從開(kāi)始，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化圖象為（）如圖所示， 一閉合直角三角形線框以速度勻速穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域從邊進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)止的過(guò)程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的情況（以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍┦侨鐖D所示中的（）二、非選擇題如圖所示，兩根水平的金屬光滑平行導(dǎo)軌，其末端連接等高光滑的圓弧，其軌道半徑，圓弧段在圖中的和之間，導(dǎo)軌的間距為， 軌道的電阻不計(jì) 在軌道的頂端接有阻值為的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度現(xiàn)有一根長(zhǎng)度稍大于、 電阻不計(jì)， 質(zhì)量的金屬棒，從軌道的水平位置開(kāi)始在拉力作用下，從靜止勻加速運(yùn)動(dòng)到的時(shí)間，在的拉力為已知金屬棒在和之間運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，重力加速度求：（）求勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度（）金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)金屬棒的電荷量；（）勻加到后， 調(diào)節(jié)拉力使金屬棒接著沿圓弧做勻速圓周運(yùn)動(dòng)至處， 金屬棒從沿圓弧做勻速圓周運(yùn)動(dòng)至的過(guò)程中，拉力做的功兩根平行金屬導(dǎo)軌固定傾斜放置，與水平面夾角為，相距，、間接一個(gè)電阻， 在導(dǎo)軌上、兩點(diǎn)處放一根質(zhì)量的金屬棒，長(zhǎng)，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù) 金屬棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)間電阻 ，金屬棒被兩個(gè)垂直于導(dǎo)軌的木樁頂住而不會(huì)下滑， 如圖所示 在金屬導(dǎo)軌區(qū)域加一個(gè)垂直導(dǎo)軌斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示重力加速度（，）求：（）內(nèi)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大?。ǎr(shí)刻，金屬棒所受的安培力大?。ǎ┰诖艌?chǎng)變化的全過(guò)程中，若金屬棒始終沒(méi)有離開(kāi)木樁而上升，則圖中的最大值（）通過(guò)計(jì)算在圖中畫出內(nèi)金屬棒受到的靜摩擦力隨時(shí)間的變化圖象參考答案解：設(shè)金屬棒在某一時(shí)刻速度為，由題意可知，由題意可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，環(huán)路電流，即；安培力，方向水平向左，即；兩端電壓，即；感應(yīng)電流功率，即分析金屬棒運(yùn)動(dòng)情況，由力的合成和牛頓第二定律可得：，即加速度，因?yàn)榻饘侔魪撵o止出發(fā)，所以，且，即，加速度方向水平向右（）若，即，金屬棒水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)有，說(shuō)明，也即是，所以在此情況下沒(méi)有選項(xiàng)符合（）若，隨增大而增大，即隨增大而增大，說(shuō)明金屬棒做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，速度與時(shí)間呈指數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系，根據(jù)四個(gè)物理量與速度的關(guān)系可知選項(xiàng)符合；（）若，隨增大而減小，即隨增大而減小，說(shuō)明金屬棒在做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到加速度減小為后金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)四個(gè)物理量與速度關(guān)系可知選項(xiàng)符合；故選：解：當(dāng)通過(guò)閉合回路的磁通量不變，則棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，有（）所以即與時(shí)間為反比例關(guān)系；則可知對(duì)應(yīng)的圖象應(yīng)為；故正確，錯(cuò)誤故選：解：根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件可知， 線框進(jìn)入或離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)， 穿過(guò)線框的磁通量發(fā)生變化， 線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，當(dāng)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，磁通量不變，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故錯(cuò)誤；感應(yīng)電流，線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度減小，感應(yīng)電流逐漸減小；線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度減小，感應(yīng)電流逐漸減?。还收_，錯(cuò)誤；故選解：（）設(shè)金屬棒勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為，則運(yùn)動(dòng)到的速度：當(dāng)金屬棒在時(shí)為研究對(duì)象，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：產(chǎn)生的電流：金屬棒所受的安培力：據(jù)牛頓第二定律得：聯(lián)立以上帶入數(shù)據(jù)解得：（）據(jù)以上可知，金屬棒勻加速運(yùn)動(dòng)的位移：據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：通過(guò)金屬棒的平均電流：通過(guò)金屬棒的電量： ?聯(lián)立帶入數(shù)據(jù)解得：（）金屬棒在圓弧軌道的速率：運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值：由于圓弧段導(dǎo)體棒做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以導(dǎo)體棒中產(chǎn)生正弦式電流，所以產(chǎn)生的熱量：據(jù)能量守恒可知：聯(lián)立以上解得：答：（）金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度；（）金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)金屬棒的電荷量；（）金屬棒從沿圓弧做勻速圓周運(yùn)動(dòng)至的過(guò)程中，拉力做的功為解：（）讀圖（）可知：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 （）感應(yīng)電流為時(shí)刻，金屬棒所受的安培力大小為（）金屬棒對(duì)木樁的壓力為零，零安（）（）（）安 最大靜摩擦力沿斜面向下，此時(shí)沿傾斜導(dǎo)軌方向上合外力為又，即最大靜摩擦力由安 代入相關(guān)數(shù)據(jù)后，得： （）一開(kāi)始，木樁對(duì)金屬棒有支持力，金屬棒對(duì)導(dǎo)軌無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)：靜隨著安培力安的增大，木樁對(duì)金屬棒的彈力減小，直至彈力為零滿足：安（），代入數(shù)據(jù)：（），得：安繼續(xù)增大，靜從零開(kāi)始增大，安（）（）靜，所以隨線形增大至（此時(shí)）畫出圖象如圖答：（）內(nèi)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小是（）時(shí)刻，金屬棒所受的安培力大小是（）在磁場(chǎng)變化的全過(guò)程中，若金屬棒始終沒(méi)有離開(kāi)木樁而上升，則圖中的最大值是（）畫出內(nèi)金屬棒受到的靜摩擦力隨時(shí)間的變化圖象如圖所示