专题10-8+电磁感应中的图像问题-2018年高三物理一轮总复习名师伴学

专题10-8+电磁感应中的图像问题-2018年高三物理一轮总复习名师伴学

专题10.8+电磁感应中的图像问题 课前预习 ● 自我检测 ‎1. 如图一载流长直导线和一矩形线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在t＝0到t＝t1的时间间隔内，长直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向，线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右，设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是(　　)‎ ‎【答案】 A ‎2. 如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态。规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～2t0时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流与时间或外力与时间关系的图线是(　　)‎ ‎【答案】D 课堂讲练 ● 典例分析 考点二、图象问题 ‎【典例1】如图所示，边长为2l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个边长为l的正方形金属导线框所在平面与磁场方向垂直，导线框和虚线框的对角线共线，每条边的材料均相同．从t＝0开始，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向进入磁场，直到整个导线框离开磁场区域．导线框中的感应电流i(取逆时针方向为正)、导线框受到的安培力F(取向左为正)、导线框中电功率的瞬时值P与通过导体横截面的电荷量q随时间变化的关系大致正确的是(　　)‎ ‎【答案】　A ‎【解析】　 从t＝0开始，导线框的位置从0到 l，导线框切割磁感线的有效长度线性增加，感应电流也线性增加，导线框的位置从l到2l，导线框完全在磁场中，无感应电流，导线框的位置从2l到3l，导线框切割磁感线的有效长度线性减小，感应电流也线性减小，A正确；导线框的位置从l到2l，导线框完全在磁场中，无感应电流，所以不会受到安培力，B错误；导线框中电功率的瞬时值P＝i2R，P随时间变化是二次函数关系，C错误；由q＝it知，q随时间变化是二次函数关系，D错误．‎ ‎【反思总结】‎ ‎1. 电磁感应图象的种类 ‎(1) 电磁感应相关参量随时间变化的图象 磁感应强度Bt图象，磁通量Φ－t图象，感应电动势Et图象，感应电流It图象等。‎ ‎(2) 电磁感应中切割问题涉及参量随位移变化的图象 感应电动势Ex图象，感应电流Ix图象，电势差Ux等图象。‎ ‎(3) 与电磁感应相结合涉及的其他量的图象 电功率PR图象，导体棒受安培力或受合力Ft图象，导体棒运动位移xt图象、速度vt图象、加速度at图象等。‎ ‎2. 电磁感应图象的处理方法 ‎（1）对图象的分析，应做到“四明确一理解”：‎ ‎① 明确图象所描述的物理意义；明确各种正、负号的含义；明确斜率的含义；明确图象和电磁感应过程之间的对应关系。‎ ‎② 理解三个相似关系及其各自的物理意义：‎ v－Δv－，B－ΔB－，Φ－ΔΦ－.‎ ‎（2）电磁感应中图象问题的分析，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势(或电流)是否大小恒定，用楞次定律或右手定则判断出感应电动势(或电流)的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围。‎ ‎（3）分析回路中的感应电动势或感应电流的大小及其变化规律，要利用法拉第电磁感应定律来分析，有些图象问题还要画出等效电路来辅助分析。‎ ‎（4）另外，要正确解释图象问题，必须能根据图象的定义把图象反映的规律对应到实际过程中去，又能根据实际的抽象规定对应到图象中去。最终根据实际过程的物理规律进行判断，这样才抓住了解决图象问题的根本。‎ ‎3. 电磁感应图象类选择题的常用解法 ‎(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项。‎ ‎(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象做出分析和判断 ‎ ‎【跟踪短训】‎ ‎1. 如图所示，一直角三角形金属框，向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场区域，磁场仅限于虚线边界所围的区域，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一直线上。若取顺时针方向为电流的正方向，则金属框穿过磁场的过程中感应电流i随时间t变化的图象是(　　)‎ ‎【答案】：　C ‎2. (多选)如图甲所示，光滑绝缘水平面上，虚线MN的右侧存在磁感应强度B＝2 T的匀强磁场，MN的左侧有一质量m＝0.1 kg的矩形线圈abcd，bc边长L1＝0.2 m，电阻R＝2 Ω.t＝0时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间1 s，线圈的bc边到达磁场边界MN，此时立即将拉力F改为变力，又经过1‎ ‎ s，线圈恰好完全进入磁场，整个运动过程中，线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示。则(　　)‎ A．恒定拉力大小为0.05 N B．线圈在第2 s内的加速度大小为1 m/s2‎ C．线圈ab边长L2＝0.5 m D．在第2 s内流过线圈的电荷量为0.2 C ‎【答案】：ABD ‎ 课后巩固 ● 课时作业 基础巩固 ‎ ‎1矩形导线框abcd如图甲所示放在匀强磁场中，磁感线方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示．t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里．若规定导线框中感应电流沿逆时针方向为正，则在0～4 s时间内，线框中的感应电流I以及线框的ab边所受安培力F随时间变化的图象为(安培力取向上为正方向)(　　)‎ ‎【答案】 C　‎ ‎【解析】 由法拉第电磁感应定律E＝＝S及图象可知，感应电动势E大小不变，电流大小也不变，A项错；由闭合电路欧姆定律I＝及安培力公式F＝BIL可知，安培力与磁感应强度成正比，D项错；由楞次定律可知，0～2 s内感应电流方向为顺时针方向，2～4 s为逆时针方向，B项错；由左手定则可知，第1 s和第3 s安培力竖直向上，第2 s和第4 s安培力竖直向下，C项正确．‎ ‎2．在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图变化时，在图中正确表示线圈感应电动势E变化的是(　　)‎ ‎【答案】：　A ‎3．如图所示，两磁感应强度大小相等、方向相反的有界磁场，磁场区域宽度均为d，一底边长为2d的三角形金属线框以一定的速度匀速通过两磁场的过程中，三角形线框中的感应电流i随时间t的变化图象正确的是(取逆时针方向为正)(　　)‎ ‎【答案】D　‎ ‎【解析】 ‎ ‎4．(多选)如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内(长度足够大)，该区域的上、下边界MN、PS是水平的．有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高度处由静止释放穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达PS时线框刚好做匀速直线运动．从线框的ab边到达MN时开始计时，以MN上某点为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，向上为力的正方向．则关于线框中的感应电流i和线框所受到的安培力F与ab边的位置坐标x关系的图线中，可能正确的是(　　)‎ ‎【答案】 AD　‎ 由于ab边穿出磁场时速度较大，产生的感应电流较大，且电流与线框的速度成正比，即线框受到的安培力与线框的速度也成正比，故电流逐渐增大，安培力也逐渐增大．在0～L段，由前面分析知，感应电流小于I0，因此安培力小于mg，根据左手定则知安培力方向向上，在L～2L段，线框内感应电流为0，所以安培力为0，在2L～ 3L段，线框做匀速直线运动，故受力平衡，即安培力等于重力，方向向上，故C错误，D正确．‎ ‎5. 如图所示，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(　　)‎ ‎ ‎ ‎【答案】 A 综合应用 ‎6. 如图甲所示，水平面上的不平行导轨MN、PQ上放着两根光滑导体棒ab、cd，两棒间用绝缘丝线系住；开始时匀强磁场垂直纸面向里，磁感强度B随时间t的变化如图乙所示．则以下说法正确的是(　　)‎ 甲　　　　　　　　　乙 A．在t0时刻导体棒ab中无感应电流 B．在t0时刻导体棒ab所受安培力方向水平向左 C．在0～t0时间内回路电流方向是acdba D．在0～t0时间内导体棒ab始终静止 ‎【答案】 C　‎ ‎7．如图(a)，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是(　　)‎ ‎【答案】：　C ‎【解析】：　由题图(b)可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的，所以在该时间段内线圈ab中的磁场是均匀变化的，则线圈ab中的电流是均匀变化的，故选项A、B、D错误，选项C正确。‎ 拔高专练 ‎8．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uab为正，下列uab－t图象可能正确的是(　　)‎ ‎ ‎ ‎【答案】：　C ‎ ‎