高考物理大一轮总复习 热点专题突破 电磁感应中的三类图象问题课件

热点专题系列热点专题系列(十十)电磁感应中的三类图象问题电磁感应中的三类图象问题热点概述电磁感应是近几年高考的热点，图象类型比较多，常常综合动力学、运动学、电学等知识分析判断，现常见的总结如表所示图象图象类型类型a.磁感应强度磁感应强度B、磁通量、磁通量、感应电动势、感应电动势E和感应电流和感应电流I随时间随时间t变化的图象，即变化的图象，即Bt图象，图象，t图象、图象、Et图象和图象和It图象图象b.对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势及感应电动势E和感应电流和感应电流I随位移随位移x变化的图象，即变化的图象，即Ex图象图象和和Ix图象图象问题问题类型类型a.由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象b.由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量应用应用知识知识左手定则、右手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应左手定则、右手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、相关数学知识等定律、欧姆定律、牛顿运动定律、相关数学知识等注意注意事项事项a.电磁感应中的图象定性或定量地表示出所研究问题的函数关电磁感应中的图象定性或定量地表示出所研究问题的函数关系系b.在图象中在图象中E、I、B等物理量的方向是通过物理量的正负来反等物理量的方向是通过物理量的正负来反映映c.画图象时要注意纵、横坐标的单位长度定义或表达画图象时要注意纵、横坐标的单位长度定义或表达一、图象的选择问题类型：由给出的电磁感应过程选出正确的图象解题关键：把握图象特点，分析相关物理量的函数关系、分析物理过程的变化规律或关键的物理状态【例证1】2013福建高考如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO平行，线框平面与磁场方向垂直设OO下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()二、图象的转换问题类型：由一种电磁感应的图象分析求解出对应的另一种电磁感应图象的问题解题关键：电磁感应图象问题，也与其他部分的图象问题一样，要从图象的坐标轴、点、线、截距、斜率、面积等方面挖掘解题信息不同的是，这部分的图象问题，除以图象挖掘信息之外，还要用楞次定律、法拉第电磁感应定律、右手定则、左手定则等加以分析判断抓住已知图象与所求的图象的联系进行判断【例证2】(多选)如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示t0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流以顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向以水平向左为正则下面关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图象正确的是()【解析】02 s时间内，负方向的磁场在减弱，产生正方向的恒定电流，cd边受安培力向右且减小.2 s3 s时间内，电流仍是正方向，且大小不变，此过程cd边受安培力向左且增大.3 s6 s时间内，电流沿负方向，大小不变，cd边受安培力先向右后变为向左，故选A、C.【答案】AC三、图象的应用问题类型：由电磁感应图象得出的物理量和规律分析求解电路、动力学问题解题关键：1.解决电磁感应中的电路问题的关键，就是借鉴或利用相似原型来变换物理模型，把电磁感应的综合问题等效成恒定的直流电路问题，将产生感应电动势的那部分导体等效为内电路，感应电动势的大小相当于电源电动势的大小，其余部分相当于外电路，由此画出等效电路图 此后，处理问题的方法与闭合电路中的求解基本一致，唯一要注意的是电磁感应现象中，有时导体两端有电压，但没有电流流过，这类似于电源两端有电势差但没有接入电路，此时电流为零若同时有多个导体产生感应电动势，则总电动势必须是各部分产生的感应电动势之和 2解决电磁感应中的动力学问题关键是“源”的分析、“路”的分析、“力”的分析，“运动”状态的分析，“源”的分析是分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源的E和r.“路”的分析是分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相应部分的电流大小，以便求解安培力“力”的分析研究对象的受力分析，尤其注意其所受的安培力“运动”状态的分析是根据力和运动的关系判断出正确的运动模型【例证3】2013石家庄质检如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水平面上，导轨间距l0.6 m，两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想电压表，电阻r2 的金属棒垂直于导轨静止在AB处；右端用导线连接电阻R2，已知R12 ，R21 ，导轨及导线电阻均不计 在矩形区域CDEF内有竖直向上的磁场，CE0.2 m，磁感应强度随时间的变化如图乙所示开始时电压表有示数，当电压表示数变为零后，对金属棒施加一水平向右的恒力F，使金属棒刚进入磁场区域时电压表的示数又变为原来的值，金属棒在磁场运动过程中电压表的示数始终保持不变求：(1)t0.1 s时电压表的示数；(2)恒力F的大小；(3)从t0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量【解析】(1)设磁场宽度为dCE，在00.2 s的时间内，有【答案】(1)0.3 V(2)0.27 N(3)0.090 J 1如图所示，导体棒沿两平行金属导轨从图中位置以速度v向右匀速通过一正方形abcd磁场区域，ac垂直于导轨且平行于导体棒，ac右侧的磁感应强度是左侧的2倍且方向相反，导轨和导体棒的电阻均不计，下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图象正确的是(规定电流从M经R到N为正方向，安培力向左为正方向)()【解析】导体棒运动时间t时切割磁感线产生的感应电动势大小EBlv2Bv2t，感应电流大小I，导体棒所受的安培力大小FBIl，由此可见，感应电流的大小I与时间t成正比，而安培力的大小F则与时间t是二次函数关系 由楞次定律可知，导体棒在第一、二区域的磁场中运动时，产生的感应电流分别为从M经R到N和从N经R到M；由左手定则判断得出，导体棒在第一、二区域的磁场中运动时受到的安培力均为水平向左，只有A正确【答案】A 2如图甲是半径为a的圆形导线框，电阻为R，虚线是圆的一条弦，虚线左右两侧导线框内磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，设垂直线框向里的磁场方向为正，求： (1)线框中0t0时间内的感应电流大小和方向； (2)线框中0t0时间内产生的热量【解析】(1)设虚线左侧的面积为S1，右侧的面积为S2，则根据法拉第电磁感应定律得：