复习方略高考物理一轮复习 热点专题突破系列（八）电磁感应中的三类图像问题课件 沪科版选修32.ppt

热点专题突破系列 八 电磁感应中的三类图像问题 热点概述 利用图像分析和解决物理问题是重要的数学方法之一 与公式比较 图像较为直观 快捷 既可以定性地分析各物理量之间的数学关系 又能进行数学运算 同时电磁感应的图像问题能检测学生灵活处理物理新情景问题的能力 是近几年高考的热点 图像问题考查的知识 规律灵活多样 常见的如表所示 热点透析 一 图像选择 例证1 多选 2011 山东高考 如图甲所示 两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计 两质量 长度均相同的导体棒c d 置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处 磁场宽为3h 方向与导轨平面垂直 先由静止释放c c刚进入磁场即匀速运动 此时再由静止释放d 两导体棒与导轨始终保持良好接触 用ac表示c的加速度 ekd表示d的动能 xc xd分别表示c d相对释放点的位移 图乙中正确的是 规范解答 选b d 导体棒c在进入磁场之前做自由落体运动 进入磁场时在d进入磁场之前做匀速直线运动 受力平衡 mg f安 在d也进入磁场的瞬间 由于导体棒d做匀加速直线运动的末速度与导体棒c的匀速运动的速度相同 可知在导体棒d进入磁场时导体棒c的位移为3h 从此时刻直到c离开磁场 由于两棒运动的速度大小 方向均相同 没有产生感应电流 导体棒c d均做匀加速直线运动 加速度等于重力加速度 可以得出在第一个h内导体棒c做自由落体运动 h到3h做匀速直线运 动 3h到4h以g做匀加速直线运动 在导体棒c离开磁场以后 只受重力 加速度等于重力加速度 故b正确 a错误 导体棒d在c离开磁场时的速度比刚进入磁场时的速度大 故导体棒d的匀加速过程在此时结束 对应的下落高度为2h 从此时开始直到导体棒d离开磁场经历了一个减速过程 故c错误 d正确 二 图像转换 例证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 规范解答 选a 在第1s内 由楞次定律可判定电流为正 其产生的感应电动势e1 s 在第2s和第3s内 磁场b不变化 线圈中无感应电流 在第4s和第5s内 b减小 由楞次定律可判定 其电流为负 产生的感应电动势e2 s 由于 b1 b2 t2 2 t1 故e1 2e2 由此可知 a选项正确 三 图像应用 例证3 2014 济南模拟 如图甲所示 不计电阻的平行金属导轨竖直放置 导轨间距为l 1m 上端接有电阻r 3 虚线oo 下方是垂直于导轨平面的匀强磁场 现将质量m 0 1kg 电阻r 1 的金属杆ab从oo 上方某处垂直于导轨由静止释放 杆下落过程中始终与导轨保持良好接触 杆下落过程中的v t图像如图乙所示 g取10m s2 求 1 磁感应强度b 2 杆在磁场中下落0 1s的过程中电阻r产生的热量 规范解答 1 由图像知 杆自由下落0 1s进入磁场以v 1 0m s做匀速运动产生的电动势e blv杆中的电流i 杆所受安培力f安 bil由平衡条件得mg f安代入数据得b 2t 2 电阻r上产生热量q i2rt 0 075j答案 1 2t 2 0 075j 热点集训 1 2012 福建高考 如图甲 一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落 穿过一根竖直悬挂的条形磁铁 铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合 若取磁铁中心o为坐标原点 建立竖直向下为正方向的x轴 则图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图像是 解析 选b 闭合铜环下落过程的侧视图如图所示 据右手定则或楞次定律可知闭合铜环在原点o上方和下方时电流方向相反 d错 闭合铜环从 位置到 位置过程电动势e变大 位置速度与磁感线平行 e 0 闭合铜环下落过程加速运动 且在原点o下方速度较大 电动势e的最大值比上方e的最大值大 a c错 b对 2 如图甲所示 在水平面上固定有长为l 2m 宽为d 1m的金属 u 形导轨 在 u 形导轨右侧l 0 5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场 且磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示 在t 0时刻 质量为m 0 1kg的导体棒以v0 1m s的初速度从导轨的左端开始向右运动 导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 0 1 导轨与导体棒单位长度的电阻均为 0 1 m 不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响 g取10m s2 1 通过计算分析4s内导体棒的运动情况 2 计算4s内回路中电流的大小 并说明电流方向 3 计算4s内回路产生的焦耳热 解析 1 导体棒先在无磁场区域做匀减速运动 有 mg ma vt v0 at x v0t at2 代入数据解得 t 1s时 vt 0 x 0 5m 所以导体棒没有进入磁场区域 导体棒在1s末已停止运动 以后一直保持静止 静止时离左端位置为x 0 5m 2 由图乙可知 前2s磁通量不变 回路电动势和电流分别为e 0i 0后2s回路产生的电动势为此时回路的总长度为5m 因此回路的总电阻为r 5 0 5 i 0 2a根据楞次定律 在回路中的电流方向是顺时针方向 3 前2s电流为零 后2s有恒定电流 焦耳热为q i2rt 0 04j答案 1 见解析 2 0 2a顺时针方向 3 0 04j 3 如图甲所示 由均匀电阻丝做成的正方形线框abcd的电阻为r 边长为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 0 电流沿abcda流动的方向为正 1 求此过程中线框产生的焦耳热 2 在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图像 解析 1 ab或cd切割磁感线所产生的感应电动势为e blv 对应的感应电流为i ab或c