高考物理 电磁感应中的图像问题.docx

20XX 届高考复习云课堂第 2 讲 电磁感应中的图象问题 图象类型 电磁感应中主要涉及的图象有 B－t 图象、Φ －t 图象、E－t 图象和 I－t 图象。还常涉及感应电动势 E 和感应电流 I 随线圈位移 x 变化的图象，即 E－x 图象和I－x 图象。 常见题型 图象的选择、图象的描绘、图象的转换、图象的应用。 所用规律 一般包括：左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等。 分析步骤 明确图象的种类； 分析电磁感应的具体过程； 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，例如分析斜率的变化、截距等； (5)画图象或判断图象题型一 图象的选择 问题类型 问题类型 解题关键 由给定的电磁感应过程选出正确的图象 根据题意分析相关物理量的函数关系、分析物理过程中的转折点、明确“＋、－”号的含义，结合数学知识做正确的判断 【例 1】 (2013·全国新课标卷Ⅰ，17)如图 3，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( ) 解析 设∠ bac ＝ 2 θ ， MN 以速度 v 匀速运动， 导体棒单位长度的电阻为 R . 经过时间 0 t，导体棒的有效切割长度 L＝ 2 v ttan θ ，感应电动势 E＝ BL v ＝ 2 B v 2 ttan θ ，回路 的总电阻 R＝ (2 v ttan θ ＋ 2 v t cos θ ) R ，回路中电流 i＝ E＝ R0 R  ? 1 ＋ B v 1 sin θ  . 故 i 与 t 无 ?R 0 关是一个定值，选项 A 正确． 解析：感应电动势E=BLv=B×2xtan30° 解析：感应电动势E=BLv=B×2xtan30°v= ，则 E 与 x 成正比．故 A 错误，B 正 确．线框匀速运动 F =F =BIL，I= 外 安 ，E=BLv，得到 F = 外 ,L= 则F = 外 ， B、R、v 一定，则F ∝x2．外力的功率P 外 外 外 =F v= ，P 外 ∝x2，故选B 【例 2】边长为 a 的闭合金属正三角形框架，左边竖直且与磁场右边界平行，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图所示，则选项图中电动势、外力、外力功率与位移图象规律与这一过程相符合的是( ) 【例 3】如图 4 所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大小为 B，一边长为 a、电阻为 4R 的正方形均匀导线框 ABCD 从图示位置开始沿水平向右方向以速度 v 匀速穿过磁场区域，在图中线框 A、B 两端电压 UAB与 线框移动距离 x 的关系图象正确的是( ) 解析 进入磁场时， 注意 U AB 是路端电压， 大小应该是电动势的四分之三， 此时 E ＝ Ba v ， 所以 U AB ＝ 3 Ba v /4 ；完全进入后，没有感应电流，但有感应电动势，大小为 Ba v ，穿出 磁场时电压大小应该是电动势的四分之一， U AB ＝ Ba v /4 ，方向始终是相同，即 φ A φ B . 答案 D 题型二 图象的转换 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 问题类型 问题 要明确已知图象表示的物理规律和物理过程；(2)根据所求的图 解题关键 象和已知图象的联系，对另一图象做出正确的判断进行图象间的转换 【例 4】 (2013·山东卷，18)将一段导线绕成图 5 甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内．回路的 ab 边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度 B 随时间t 变化的图象如图乙所示．用 F 表示 ab 边受到的安培力，以水平向右为 F 的正方向，能正确反应 F 随时间 t 变化的图象是( ) 解析 0 ～ T 时间内， 回路中产生顺时针方向、 大小不变的感应电流， 根据左手定则可 2 以判定 ab 边所受安培力向左 . T ～ T 时 间 内， 回路中产生逆时针方向、 大小不变的感应 2 电流，根据左手定则可以判定 ab 边所受安培力向右，故 B 正 确 ． B．【例 5】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．t=0 时刻， 磁感应强度 B 的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流顺时针