專題5磁場變化圖象選擇模型-高考物理電磁感應(yīng)常用模型(解析版)

高考物理《電磁感應(yīng)》常用模型最新模擬題精練專題5.磁場變化+圖象選擇模型1.（2023河南名校聯(lián)考）如圖甲所示，虛線右側(cè)有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，取磁場垂直于紙面向里的方向?yàn)檎较?，磁感?yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示，固定的閉合導(dǎo)線框abcd一部分在磁場內(nèi)。取線框中感應(yīng)電流沿順時針方向?yàn)檎较?，安培力向左為正方向。從t=0時刻開始，下列關(guān)于線框中感應(yīng)電流i、線框cd邊所受安培力F分別隨時間t變化的圖象，可能正確的是（）A. B. C. D.【參考答案】AD【名師解析】在時間內(nèi)，磁場向外且增強(qiáng)，由楞次定律可判斷，感應(yīng)電流順時針方向，與規(guī)定的正方向相同，故A正確，B錯誤；同理可知，在時間內(nèi)，感應(yīng)電流逆時針方向，cd邊受到安培力向右，與規(guī)定正方向相反，為負(fù)值，且安培力隨B的減小而減小，故C錯誤，D正確。2．（2021高考評估驗(yàn)收模擬13）如圖1所示，匝數(shù)n＝6的螺線管(電阻不計)，截面積為S＝10cm2，線圈與R＝12Ω的電阻連接，水平向右且均勻分布的磁場穿過螺線管，磁場與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間t變化的關(guān)系如圖2所示，規(guī)定感應(yīng)電流i從a經(jīng)過R到b的方向?yàn)檎较颍雎跃€圈的自感影響，下列i－t關(guān)系圖中正確的是()【參考答案】B【名師解析】由題意可知，在0～2s時間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率的大小為eq\f(ΔB1,Δt1)＝3×10－3T/s，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得電動勢的大小為E1＝neq\f(ΔB1,Δt1)S＝1.8×10－5V，根據(jù)閉合電路歐姆定律，可得感應(yīng)電流i1＝eq\f(E1,R)＝1.5×10－6A，根據(jù)楞次定律，可得感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b，為正方向；同理可計算在2～5s時間內(nèi)，i2＝eq\f(E2,R)＝1×10－6A，根據(jù)楞次定律，可知感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a，為負(fù)方向；根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期性，可得知感應(yīng)電流變化的周期性，故B正確，A、C、D錯誤．3.（2020陜西咸陽一模）如圖甲所示，正六邊形導(dǎo)線框abcdef放在勻強(qiáng)磁場中靜止不動，磁場方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．t=0時刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直紙面向里，設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流順時針方向?yàn)檎?、豎直邊cd所受安培力的方向水平向左為正．則下面關(guān)于感應(yīng)電流i和cd所受安培力F隨時間t變化的圖象正確的是（）

【參考答案】AC【名師解析】0～2s內(nèi)，磁場的方向垂直紙面向里，且逐漸減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r針方向，為正值。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，E=S=B0S為定值，則感應(yīng)電流為定值，．在2～3s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，且逐漸增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向，為正值，大小與0～2s內(nèi)相同。在3～4s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外，且逐漸減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向，為負(fù)值，大小與0～2s內(nèi)相同。在4～6s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，且逐漸增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向，為負(fù)值，大小與0～2s內(nèi)相同。故A正確，B錯誤。在0～2s內(nèi)，磁場的方向垂直紙面向里，且逐漸減小，電流恒定不變，根據(jù)FA=BIL，則安培力逐漸減小，cd邊所受安培力方向向右，為負(fù)值。0時刻安培力大小為F=2B0I0L．在2s～3s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，且逐漸增大，根據(jù)FA=BIL，則安培力逐漸增大，cd邊所受安培力方向向左，為正值，3s末安培力大小為B0I0L．在2～3s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，且逐漸增大，則安培力大小逐漸增大，cd邊所受安培力方向向右，為負(fù)值，第4s初的安培力大小為B0I0L．在4～6s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，且逐漸增大，則安培力大小逐漸增大，cd邊所受安培力方向向左，6s末的安培力大小2B0I0L．故C正確，D錯誤?！娟P(guān)鍵點(diǎn)撥】。

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出各段時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的大小，根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向，通過安培力大小公式求出安培力的大小以及通過左手定則判斷安培力的方向．

解決本題的關(guān)鍵掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，會運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，以及掌握安培力大小公式，會用左手定則判定安培力的方向．4．如圖甲所示，正三角形導(dǎo)線框abc固定在磁場中，磁場方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。t=0時刻磁場方向垂直紙面向里，在0～4s時間內(nèi)，線框ab邊所受安培力F隨時間t變化的關(guān)系（規(guī)定水平向左為力的正方向）可能是下圖中的()【參考答案】A【名師解析】0-1s，感應(yīng)電動勢為：，為定值；感應(yīng)電流：，為定值；安培力F=BI1L∝B；由于B逐漸減小到零，故安培力逐漸減小到零，根據(jù)楞次定律可知，線圈ab邊所受的安培力向左，為正；同理：1-2s，感應(yīng)電動勢為：，為定值；感應(yīng)電流：，為定值；安培力F=BI1L∝B；由于B逐漸增大，故安培力逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知，線圈ab邊所受的安培力向右，為負(fù)；3s-4s內(nèi)，感應(yīng)電動勢為：，為定值；感應(yīng)電流：，為定值；安培力F=BI2L∝B，由于B逐漸減小到零，故安培力逐漸減小到零；由于B逐漸減小到零，故通過線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流要阻礙磁通量減小，有擴(kuò)張趨勢，故安培力向外，即ab邊所受安培力向左，為正，故A正確，BCD錯誤；故選A.考點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律【名師點(diǎn)睛】本題根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和安培力公式判斷安培力大小情況；根據(jù)楞次定律判斷安培力方向；解題時要分時間段處理問題，并注意各個物理量的正方向。5.(2023河南洛陽名校聯(lián)考)在空間存在著豎直向上的各處均勻的磁場,將一個不變形的單匝金屬圓線圈如圖放入磁場中,當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示時,圖中能正確表示線圈中感應(yīng)電流隨時間變化的圖線是(規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖甲所示) 【參考答案】B【名師解析】在0～1s內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=n=n。根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電動勢的方向與圖示箭頭方向相同,為正值;在1～2s內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,感應(yīng)電動勢為零;在2～4s內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=n=n=。根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電動勢的方向與圖示方向相反,為負(fù)值。故B正確,A、C、D錯誤。。5.如圖甲所示，導(dǎo)體框架abcd放置于水平面內(nèi)，ab平行于cd，導(dǎo)體棒MN與兩導(dǎo)軌垂直并與導(dǎo)軌接觸良好，整個裝置放置于垂直于框架平面的磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化規(guī)律如圖乙所示，MN始終保持靜止.規(guī)定豎直向上為磁場正方向，沿導(dǎo)體棒由M到N為感應(yīng)電流的正方向，水平向右為導(dǎo)體棒所受安培力F的正方向，水平向左為導(dǎo)體棒所受摩擦力Ff的正方向，下列圖象中正確的是()【參考答案】BD【名師解析】由題圖乙可知，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先為零，后恒定不變，感應(yīng)電流先為零，后恒定不變，回路中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針，故A錯誤，B正確；在0～t1時間內(nèi)，導(dǎo)體棒MN不受安培力；在t1～t2時間內(nèi)，導(dǎo)體棒MN所受安培力方向水平向右，由F＝BIL可知，B均勻減小，MN所受安培力均勻減小；在t2～t3時間內(nèi)，導(dǎo)體棒MN所受安培力方向水平向左，由F＝BIL可知，B均勻增大，MN所受安培力均勻增大；根據(jù)平衡條件得到，棒MN受到的摩擦力大小Ff＝F，二者方向相反，即在0～t1時間內(nèi)，沒有摩擦力，而在t1～t2時間內(nèi)，摩擦力方向向左，大小均勻減小，在t2～t3時間內(nèi)，摩擦力方向向右，大小均勻增大，故C錯誤，D正確.6.如圖甲所示，閉合矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示.規(guī)定垂直紙面向外為磁場的正方向，順時針為線框中感應(yīng)電流的正方向，水平向右為安培力的正方向.關(guān)于線框中的感應(yīng)電流i與ad邊所受的安培力F隨時間t變化的圖象，下列選項中正確的是()【參考答案】BC【名師解析】由題圖乙可知，0～1s內(nèi)，B增大，Φ增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿順時針方向，為正值，1～2s內(nèi)，磁通量不變，無感應(yīng)電流，2～3s內(nèi)，B的方向垂直紙面向外，B減小，Φ減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿逆時針方向，為負(fù)值，3～4s內(nèi)，B的方向垂直紙面向里，B增大，Φ增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿逆時針方向，感應(yīng)電流為負(fù)值，A錯誤，B正確；由左手定則可知，在0～1s內(nèi)，ad邊受到的安培力方向水平向右，是正值，1～2s內(nèi)無感應(yīng)電流，ad邊不受安培力，2～3s，安培力方向水平向左，是負(fù)值，3～4s，安培力方向水平向右，是正值.由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(SΔB,RΔt)，由B－t圖象可知，在每一時間段內(nèi)，eq\f(ΔB,Δt)的大小是定值，在各時間段內(nèi)I是定值，ad邊受到的安培力F＝BIL，I、L不變，B均勻變化，則安培力F均勻變化，不是定值，C正確，D錯誤.7.（2022河南洛陽一模）如圖甲所示，菱形導(dǎo)電線框的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，開始時磁場方向垂直于面向里。若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按照圖乙所示規(guī)律變化，則線框中的感應(yīng)電流（取逆時針方向?yàn)檎较颍╇S時間t的變化圖象是（）

A. B.C. D.【參考答案】A【名師解析】從0-t1時間內(nèi)，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r針方向，即負(fù)方向；圖像的斜率不變，根據(jù)可知感應(yīng)電動勢大小不變，則感應(yīng)電流大小不變；從t1-t2時間內(nèi)，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針方向，即正方向；圖像的斜率不變，根據(jù)，可知感應(yīng)電動勢大小不變，由閉合電路歐姆定律可知感應(yīng)電流大小不變；故選A。8.（2022山東濟(jì)南重點(diǎn)高中質(zhì)檢）如圖甲所示，矩形導(dǎo)線框固定在勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向與導(dǎo)線框所在的平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定垂直紙面向里為磁場的正方向，逆時針方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，水平向右為邊所受安培力F的正方向。下圖正確的是（）A. B. C. D.【參考答案】AD【名師解析】內(nèi)，B增大，增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向是逆時針，為正值，內(nèi)，B減小，減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向是順時針，內(nèi)，B反向增大，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針，均為負(fù)值，內(nèi)，B減小，減小，同理，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針，為正值，A正確，B錯誤；CD．內(nèi)，邊受安培力方向水平向右，為正值，內(nèi)，邊受安培力方向水平向左，為負(fù)值，內(nèi)，受安培力方向水平向右，為正值，內(nèi)，邊受安培力方向水平向左，為負(fù)值，且每一時間段中，I、l不變，B線性變化，則F也是線性變化，D正確，C錯誤。9.（2021江蘇常州一模）如圖所示，圓形區(qū)域中的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時間t的變化關(guān)系為B1＝kt，k為大于零的常量；邊界MN右側(cè)的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2.光滑平行金屬導(dǎo)軌左端接一阻值為R的電阻、MN處放置一和導(dǎo)軌接觸良好的金屬棒，不計導(dǎo)軌和金屬棒電阻．t＝0時，給金屬棒一初速度v0，使其在外力作用下向右勻速運(yùn)動．回路的總磁通量為Φ、回路的電流為i、電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q、導(dǎo)體棒受到的外力為F，它們隨時間t的變化圖象正確的是()【參考答案】D【名師解析】回路的總磁通量為Φ=SB1+B2Lvt＝Skt+B2Lvt＝（Sk+B2Lv）t，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E==Sk+B2Lv，回路的電流為i=E/R=（Sk+B2Lv）/R，圖像AB錯誤；電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=i2Rt，與時間成正比，圖像C正確；導(dǎo)體棒受到的外力為F=B2iL，與時間無關(guān)，圖像D錯誤。10.（2020江蘇無錫期末）有一磁場方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖5甲所示的勻強(qiáng)磁場．現(xiàn)有如圖乙所示的直角三角形導(dǎo)線框abc水平放置，放在勻強(qiáng)磁場中保持靜止不動，t=0時刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直紙面向里，設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流i順時針方向?yàn)檎?、豎直邊ab所受安培力F的方向水平向左為正．則下面關(guān)于F和i隨時間t變化的圖象正確的是（）A. B.

C. D.【參考答案】A

【名師解析】在0～3

s時間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間線性變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢恒定，回路中感應(yīng)電流恒定，同時由F=BIL知道，電流恒定，安培力與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，又由楞次定律判斷出回路中感應(yīng)電流的方向應(yīng)為順時針方向，即正方向，在3～4

s時間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度恒定，感應(yīng)電動勢等于零，感應(yīng)電流為零，安培力等于零，故B、C錯誤，A正確。0～3

s時間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間線性變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢恒定，回路中感應(yīng)電流恒定，故D錯誤。

【關(guān)鍵點(diǎn)撥】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出各段時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的大小，根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向，通過安培力大小公式求出安培力的大小以及通過左手定則判斷安培力的方向．

解決本題的關(guān)鍵掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，會運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，以及掌握安培力大小公式，會用左手定則判定安培力的方向．11.如圖(甲)，匝數(shù)n＝2的金屬線圈(電阻不計)圍成的面積為20cm2，線圈與R＝2Ω的電阻連接，置于豎直向上、均勻分布的磁場中。磁場與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。B－t關(guān)系如圖(乙)，規(guī)定感應(yīng)電流i從a經(jīng)過R到b的方向?yàn)檎较?。忽略線圈的自感影響。則下列i－t關(guān)系圖正確的是【參考答案】D

【名師解析】由圖可知，0～2s內(nèi)，線圈中磁通量的變化率相同，故0～2s內(nèi)電流的方向相同，由楞次定律可知，電路中電流方向?yàn)轫槙r針，即電流為正方向；同理可知，2～5s內(nèi)電路中的電流為逆時針，為負(fù)方向，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可得E＝nSeq\f(ΔB,Δt)，則知0～2s內(nèi)電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為E1＝2×eq\f(3×10－3,2)×20×10－4V＝6×10－6V，則電流大小為I1＝eq\f(E1,R)＝eq\f(6,2)×10－6A＝3×10－6A；同理2～5s內(nèi)，E2＝2×eq\f(3×10－3,3)×20×10－4V＝4×10－6V，I2＝2×10－6A。故D正確，A、B、C錯誤。12.如圖甲所示，梯形硬導(dǎo)線框abcd固定在磁場中，磁場方向與線框平面垂直，圖乙表示該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系，t=0時刻磁場方向垂直紙面向里。在0～5t0時間內(nèi)，設(shè)垂直ab邊向上為安培力的正方向，線框ab邊受到該磁場對它的安培力F隨時間t變化的關(guān)系圖為【參考答案】D【命題意圖】本題以固定在磁場中梯形硬導(dǎo)線框abcd為情景，考查電磁感應(yīng)、楞次定律、安培力及其相關(guān)知識點(diǎn)。【解題思路】由圖乙可知，在0~2t0時間內(nèi)，梯形硬導(dǎo)線框abcd內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為=，設(shè)梯形硬導(dǎo)線框abcd面積為S，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=S=S，設(shè)回路電阻為R，則線框ab邊中電流I=E/R=，根據(jù)楞次定律可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向，在0~t0時間內(nèi)，由左手定則可判斷出線框ab邊受到該磁場對它的安培力F方向?yàn)橄蛏希ㄕ担?，且隨時間逐漸減小；在t0~2t0時間內(nèi)，線框ab邊受到該磁場對它的安培力F方向?yàn)橄蛳拢ㄘ?fù)值），且隨時間逐漸增大；同樣方法可判斷出：在3t0~4t0時間內(nèi)，線框ab邊受到該磁場對它的安培力F方向?yàn)橄蛏希ㄕ担?，且隨時間逐漸減??；在4t0~5t0時間內(nèi)，線框ab邊受到該磁場對它的安培力F方向?yàn)橄蛳拢ㄘ?fù)值），且隨時間逐漸增大；所以線框ab邊受到該磁場對它的安培力F隨時間t變化的關(guān)系圖為D。