贵州省安顺一中2011届高三物理二轮专题复习11电学图象.doc

电学图像专题 电磁感应中常常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E、感应电流I随时间的变化的图像，即B-t图、Φ-t图、E-t图、I-t图。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E和感应电流I随线圈位移x变化的图像，即E-x图和I-x图。 这些图像问题大体可分为两类： 由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像 例1、如图甲所示，由均匀电阻丝做成的正方形 线框abcd的电阻为R1,ab=bc=cd=da=l,现将线框以与ab垂直的速度v匀速穿过一宽度为2l、磁感应强度为B的匀强磁场区域，整个过程中ab、cd两边始终保持与边界平行．令线框的cd边刚与磁场左边界重合时t=O，电流沿abcda流动的方向为正． ()在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图象． (2)在图丙中画出线框中a、b两点间电势差Uab随时间t 分析：本题是电磁感应知识与电路规律的综合应用，要求我们运用电磁感应中的楞次定律、法拉第电磁感应定律及画出等效电路图用电路规律来求解，是一种常见的题型。 解答：(1)令Blv／，出的像分为三段(如下图) t=0～l/v,i=-I0 t= l/v～2l/v,i=0 t=2l/v～3l/v,i=-I0 (2)令=Blv，面出的图像分为三段(如上图) 小结：要求我们分析题中所描述的物理情景,了解已知和所求的，然后将整个过程分成几个小的阶段,每个阶段中物理量间的变化关系分析明确,最后规定正方向建立直角坐标系准确的画出图形 例2、如图所示，一个边长为a，电阻为R的等边三角形，在外力作用下以速度v匀速的穿过宽度均为a的两个匀强磁场，这两个磁场的磁感应强度大小均为B，方向相反，线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直，取逆时针方向为电流的正方向，试通过计算，画出从图示位置开始，线框中产生的感应电流I与沿运动方向的位移x之间的函数图象 分析：本题研究电流随位移的变化规律，涉及到有效长度问题. 解答线框进入第一个磁场时，切割磁感线的有效.在位移由到a/2过程中，切割有效长度由 ；在位移由a/2到a的过程中，切割有效长度由．在x=a/2时，，I=，电流为正．线框穿越两磁场边界时，线框在两磁场中切割磁感线a到 过程中，切割有效长度由O增到。；在位移由到2a过程中，切割有效长度由减，电流为负．线框移出第二个磁场时的情I一x图 例3、如图所示电路中，S是闭合的，此时流过线圈L的电流为i1，流过灯泡A的电流为i2，且i1i2．在t1，时刻将S断开，那么流过灯泡 的电流随时间变化的图象是图中的哪一个? ( ) 分析: 本题是自感现象中的图像问题,相对于前面的两道例题要精确的画出图像有一定的难度. 解答:t1时刻将s断开L中会产生自感电动势与灯泡A构成闭合回路。L中的电流会在i1的基础上减小。方向与i1一致，而A中的电流与原方向相反，最终减小为零． 因断开的S的瞬间。灯泡A中的电流比断开前大，故会闪亮一下再熄灭．例4、（2001年全国物理）如图甲所示，一对平行光滑导轨，放在水平面上，两导轨间的距离l=0.20m，电阻R=1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及两轨道的电阻均可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，如图甲所示。现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，侧得力F与时间t的关系如图14乙所示。求杆的质量m和加速度a。 分析: 本题已知图像要求利用电磁及力学知识求出相应的物理量，处理本类问题关键是要审清图像. 解答:导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，用v表示瞬时速度，t表示时间，则杆切割磁感线产生的感应电动势为：E=BLv=Blat ……① 闭合回路中的感应电流为 ……② 由安培力公式和牛顿第二定律得：F-BIl=ma……③ 由①、②、③式得F=ma+……④ 小结：图像的斜率、截距、面积等表征的物理意义或物理量是重点分析的内容,再运用力学知识、电磁学知识及电路规律来求解。 例5、 (2000年上海，10)如图 (a)，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图 (b) 所示．P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N．则 ……………………( ) A．tl时刻，NG B．t2时刻，NG C．t3时刻，NG D．t4时刻，NG 分析：本题以能力立意，综合考查由图像来分析、判断相关的物理过程，有一定的难度。 解答：难点是P、Q线