2022年高考物理复习 专题10 电磁感应中的图像问题知识点

2022年高考物理复习 专题10 电磁感应中的图像问题知识点主标题：电磁感应中的图像问题副标题：剖析考点规律，明确高考考查重点，为学生备考提供简洁有效的备考策略。关键词：电磁感应、图像难度：3重要程度：5内容：考点剖析：图像问题是一种半定量分析的问题，电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图线，即B-t图线、 -t图线、E-t图线和I-t图线。此外，还涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图线，即E-x图线和I-x图线。这些图像问题大体可分为两类：1.由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像；2.由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。对电磁感应图像问题的考查主要以选择题为主，是常考知识点，高考对第一类问题考查得较多。不管是哪种类型，电磁感应中图像问题常需要利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律。解决此类问题的一般步骤：1.明确图像的种类；2.分析电磁感应的具体过程；3.结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数方程；4.根据函数方程，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等；5.画图像或判断图像。在图像问题中经常利用类比法，即每一个物理规律在确定研究某两个量的关系后，都能类比成数学函数方程以进行分析和研究，如一次函数、二次函数、三角函数等。典型例题例1（xx全国卷） 纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化。一长为2R的导体杆OA绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为.t0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示，若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是()【解析】C.只研究金属棒向右转动90的一段过程即可：切割磁感线的有效长度L2Rsin t，感应电动势EBLvBL(L)B(2Rsin t)22BR2sin2t，可见感应电动势应该按照三角函数的规律变化，可以排除A和B，再根据右手定则，金属棒刚进入磁场时电动势为正，可排除D，只有C正确。例2（xx浙江卷） 磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其Et关系如图所示。如果只将刷卡速度改为，线圈中的Et关系图可能是()【解析】D.磁卡磁条的磁化区通过检测线圈时，检测线圈中产生动生电动势，当刷卡速度由v0变成时，动生电动势的大小由EBlv0变为E；刷卡器的长度一定，当刷卡速度由v0变成时，刷卡时间由t0变为2t0，故D选项正确。例3（xx新课标全国卷） 如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右行动。t0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。下列vt图像中，可能正确描述上述过程的是()【解析】D.由于线框在进入磁场过程要切割磁感线而产生感应电流，故线框受到安培力的作用做减速运动，A错误；安培力F安，因v在减小，故F安在减小，加速度a在减小，即线框进入磁场过程做加速度减小的变减速运动，B错误；由于dL，若线框完全进入磁场中仍有速度，则线框将会在磁场中做匀速运动直至右边滑出磁场，线框出磁场过程仍做加速度减小的减速运动，C错误，D正确。例4（xx新课标全国卷） 如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是() A B C D【解析】A.考查电磁感应中的图像问题，此类问题应设法找纵轴与横轴的函数解析式。设金属棒单位长度电阻为R0，bac2，则当MN棒切割磁感线的长度为L时，产生的感应电动势EBLv，回路的总电阻RR0(L)，电路中的电流i，即i与t无关，A正确。例5（xx山东） 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，a、b间的电压为uab正，下列uab-t图像可能正确的是( ) 甲 乙 A B C D【解析】C.在第一个0.25T0时间内，通过大圆环的电流为瞬时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环内a端电势高于b端，因电流的变化率逐渐减小故内环的电动势逐渐减小；同理在第0.25T0-0.5T0时间内，通过大圆环的电流为瞬时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环内a端电势低于b端，因电流的变化率逐渐变大故内环的电动势逐渐变大。故选项C正确。