物理總第十章 電磁感應(yīng) 10-3-1 電磁感應(yīng)中的圖象問題

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1、電磁感應(yīng)中的圖象問題電磁感應(yīng)中的圖象問題 0101020203030404命題角度命題角度3電磁感應(yīng)中雙電源問題與圖象的綜合電磁感應(yīng)中雙電源問題與圖象的綜合 課堂互動課堂互動 命題角度命題角度1磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的圖象問題磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的圖象問題 命題角度命題角度2導(dǎo)體切割磁感線的圖象問題導(dǎo)體切割磁感線的圖象問題 課堂互動課堂互動1電磁感應(yīng)中常見的圖象問題課堂互動課堂互動2.處理圖象問題的方法處理圖象問題首先要分清階段,然后對每個階段的導(dǎo)體切割情況或回路磁通量變化情況進(jìn)行詳細(xì)分析,并進(jìn)一步確定感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流等物理量的變化規(guī)律,有的還需要對線框進(jìn)行受力分析、運(yùn)動分析;然后根據(jù)圖象的縱、橫坐標(biāo)表

2、示的物理量,定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關(guān)系。課堂互動課堂互動3處理圖象問題要做到“四明確、一理解”圖象分析四明確明確圖象所描述的物理意義明確各種正、負(fù)號的含義明確斜率的含義明確圖象和電磁感應(yīng)過程之間的對應(yīng)關(guān)系一理解個相似關(guān)系及其各自的物理意義:課堂互動課堂互動4電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩個常用方法排除法定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化),特別是分析物理量的正負(fù),以排除錯誤的選項。函數(shù)法根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系,然后由函數(shù)關(guān)系對圖象進(jìn)行分析和判斷。命題角度命題角度1命題角度1磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的圖象問題例1將

3、一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路,并固定在水平面(紙面)內(nèi)?;芈返腶b邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中?;芈返膱A環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場,以向里為磁場的正方向,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的圖象如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力,以水平向右為F的正方向,能正確反應(yīng)F隨時間t變化的圖象是()轉(zhuǎn)到解析命題角度命題角度1轉(zhuǎn)回原題A線框中感應(yīng)電流的方向是順時針方向Bt0.4 s時,穿過線框的磁通量為0.005 WbC經(jīng)過t0.4 s,線框中產(chǎn)生的熱量為0.3 JD前0.4 s內(nèi)流過線框某截面的電荷量為0.2 C 命題角度命題角度1變式訓(xùn)練1(多選)如圖甲所示,在水平面上固定一個匝數(shù)為10匝的等邊三角形金

4、屬線框,總電阻為3,邊長為0.4 m。金屬框處于兩個半徑為0.1 m的圓形勻強(qiáng)磁場中,頂點A恰好位于左邊圓的圓心,BC邊的中點恰好與右邊圓的圓心重合。左邊磁場方向垂直紙面向外,右邊磁場垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示,則下列說法正確是(取3)()轉(zhuǎn)到解析命題角度命題角度1轉(zhuǎn)回原題命題角度命題角度2命題角度2導(dǎo)體切割磁感線的圖象問題例2(2018東北三校聯(lián)考)(多選)如圖所示,M、N為同一水平面內(nèi)的兩條平行長直導(dǎo)軌,左端串聯(lián)電阻R,金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置,金屬桿和導(dǎo)軌的電阻不計,桿與導(dǎo)軌間接觸良好且無摩擦,整個裝置處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場中?,F(xiàn)對金屬桿施加一個與其垂直的水平方向的恒力F

5、,使金屬桿從靜止開始運(yùn)動。在運(yùn)動過程中,金屬桿的速度大小為v,R上消耗的總能量為E,則下列關(guān)于v、E隨時間變化的圖象可能正確的是()轉(zhuǎn)到解析命題角度命題角度2解析 對金屬桿ab施加一個與其垂直的水平方向的恒力F,使金屬桿從靜止開始運(yùn)動。由于金屬桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,受到隨速度的增大而增大的安培力作用,所以金屬桿做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動,當(dāng)安培力增大到等于水平方向的恒力F時,金屬桿做勻速直線運(yùn)動,vt圖象A正確,B錯誤;由功能關(guān)系知,開始水平方向的恒力F做的功一部分使金屬桿動能增大,另一部分轉(zhuǎn)化為電能,被電阻R消耗掉;當(dāng)金屬桿勻速運(yùn)動后,水平方向的恒力F所做的功等于R上消耗的總

6、能量E,因此Et圖象可能正確的是選項D。答案AD轉(zhuǎn)回原題命題角度命題角度2轉(zhuǎn)到解析變式訓(xùn)練2將一均勻?qū)Ь€圍成一圓心角為90的扇形導(dǎo)線框OMN,其中OMR,圓弧MN的圓心為O點,將導(dǎo)線框的O點置于如圖所示的直角坐標(biāo)系的原點,其中第二和第四象限存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,第三象限存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B。從t0時刻開始讓導(dǎo)線框以O(shè)點為圓心,以恒定的角速度沿逆時針方向做勻速圓周運(yùn)動,假定沿ONM方向的電流為正,則線框中的電流隨時間的變化規(guī)律描繪正確的是()轉(zhuǎn)回原題解析滾動命題角度命題角度3轉(zhuǎn)到解析命題角度3電磁感應(yīng)中雙電源問題與圖象的綜合例3 如圖所示為

7、兩個有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向分別垂直紙面向里和向外,磁場寬度均為L,距磁場區(qū)域的左側(cè)L處,有一邊長為L的正方形導(dǎo)體線框,總電阻為R,且線框平面與磁場方向垂直,現(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域,以初始位置為計時起點,規(guī)定電流沿逆時針方向時的電動勢E為正,磁感線垂直紙面向里時磁通量的方向為正,外力F向右為正。則以下關(guān)于線框中的磁通量、感應(yīng)電動勢E、外力F和電功率P隨時間變化的圖象正確的是()命題角度命題角度3轉(zhuǎn)回原題解析當(dāng)線框運(yùn)動L時開始進(jìn)入磁場,磁通量開始增加,當(dāng)全部進(jìn)入時達(dá)到最大;此后向外的磁通量增加,總磁通量減小;當(dāng)運(yùn)動到2.5L時,磁通量最小,故選項A錯誤;當(dāng)線框進(jìn)

8、入第一個磁場時,由EBLv可知,E保持不變,而開始進(jìn)入第二個磁場時,兩邊同時切割磁感線,電動勢應(yīng)為2BLv,故選項B錯誤;因安培力總是與運(yùn)動方向相反,故拉力應(yīng)一直向右,故選項C錯誤;拉力的功率PFv,因速度不變,而線框在第一個磁場時,電流為定值,拉力也為定值;兩邊分別在兩個磁場中時,由選項B的分析可知,電流加倍,回路中總電動勢加倍,功率變?yōu)樵瓉淼?倍;此后從第二個磁場中離開時,安培力應(yīng)等于線框在第一個磁場中的安培力,所以功率應(yīng)等于在第一個磁場中的功率,故選項D正確。答案D命題角度命題角度3轉(zhuǎn)到解析變式訓(xùn)練3(2018保定模擬)如圖所示為有理想邊界的兩個勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B0.5 T,兩邊界間距s0.1 m,一邊長L0.2 m的正方形線框abcd由粗細(xì)均勻的電阻絲圍成,總電阻為R0.4,現(xiàn)使線框以v2 m/s的速度從位置勻速運(yùn)動到位置,則下列能正確反映整個過程中線框a、b兩點間的電勢差Uab隨時間t變化的圖線是()命題角度命題角度3轉(zhuǎn)回原題

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