高考物理一轮总复习 第九章 电磁感应 第4节（课时1）电磁感应中的动力学和能量问题：电磁感应中的图象问题课件 鲁科版.ppt

热点突破 电磁感应中的图象问题 1 热点透析 2 典例剖析 3 规律方法 4 跟踪训练 第九章电磁感应 5 真题演练 一 热点透析 1 热点透析 高考题型 主要是选择题 也有计算题 作图题常考类型 1 由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象 2 由给定的有关图象分析电磁感应过程 求解相应的物理量 1 电磁感应中常见的图象问题 2 处理图象问题的方法处理图象问题首先要分清阶段 然后对每个阶段的导体切割情况或回路磁通量变化情况进行详细分析 并进一步确定感应电动势 感应电流等物理量的变化规律 有的还需要对线框进行受力分析 运动分析 然后根据图象的纵 横坐标表示的物理量 定性或定量地表示出所研究问题的函数关系 3 处理图象问题要做到 四明确 一理解 图象分析 四明确 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 一理解 二 典例剖析 2 典例剖析 类型一据电磁感应过程选择图象 例2 2014 新课标全国卷 18 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 转解析 解析由题图 b 可知c d间的电压大小是不变化的 根据法拉第电磁感应定律可判断出线圈cd中磁通量的变化率是不变的 又因已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比 所以线圈ab中的电流是均匀变化的 选项c正确 a b d均错误 答案c 转原题 1 解决图象问题的一般步骤 1 明确图象的种类 即是b t图象还是 t图象 或者是e t图象 i t图象等 2 分析电磁感应的具体过程 3 用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系 4 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关系式 5 根据函数关系式 进行数学分析 如分析斜率的变化 截距等 6 判断图象 2 电磁感应中图象类选择题的两个常见解法 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作出分析和判断 变式训练2 如图甲所示 光滑导轨水平放置在斜向下且与水平方向夹角为60 的匀强磁场中 匀强磁场的磁感应强度b随时间t的变化规律如图乙所示 规定斜向下为b的正方向 导体棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好 除电阻r的阻值外 其余电阻不计 导体棒ab在水平外力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 t1时间内 能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力f随时间t变化的图象是 转解析 转原题 类型二据图象分析判断电磁感应过程 例3 2016 四川成都新津中学月考 如图甲所示 两根足够长的平行光滑金属导轨固定放置在水平面上 间距l 0 2m 一端通过导线与阻值为r 1 的电阻连接 导轨上放一质量为m 0 5kg的金属杆 金属杆与导轨的电阻均忽略不计 整个装置处于竖直向上的大小为b 0 5t的匀强磁场中 现用与导轨平行的拉力f作用在金属杆上 金属杆运动的v t图象如图乙所示 取重力加速度g 10m s2 求 1 t 10s时拉力的大小 2 t 10s时电路的发热功率 转解析 转原题 拓展延伸 在例3中 若拉力f在0 10s内做功为4 53j 则这10s内r上产生的热量q是多少 解析显隐 变式训练3 多选 2016 山东临沂质检 如图示 螺线管匝数n 1000匝 横截面积s 10cm2 螺线管导线电阻r 1 电阻r 4 磁感应强度b的b t图象如图乙所示 以向右为正方向 下列说法正确的是 a 通过电阻r的电流是交变电流b 感应电流的大小保持不变c 电阻r两端的电压为6vd c点的电势为4 8v 转解析 转原题 类型三图象的描绘 例4 2014 安徽卷 23 如图所示 匀强磁场的磁感应强度b为0 5t 其方向垂直于倾角 为30 的斜面向上 绝缘斜面上固定有 形状的光滑金属导轨mpn 电阻忽略不计 mp和np长度均为2 5m mn连线水平 长为3m 以mn中点o为原点 op为x轴建立一维坐标系ox 一根粗细均匀的金属杆cd 长度d为3m 质量m为1kg 电阻r为0 3 在拉力f的作用下 从mn处以恒定速度v 1m s在导轨上沿x轴正向运动 金属杆与导轨接触良好 g取10m s2 转解析 1 求金属杆cd运动过程中产生的感应电动势e及运动到x 0 8m处电势差ucd 2 推导金属杆cd从mn处运动到p点过程中拉力f与位置坐标x的关系式 并在图中画出f x关系图象 3 求金属杆cd从mn处运动到p点的全过程产生的焦耳热 5 10 15 平移答案 转原题 变式训练4 如图所示 一宽为l 40cm的匀强磁场区域 磁场方向垂直于纸面向里 一个边长为a 20cm的正方形导线框位于纸面内 以垂直于磁场边界的恒定速度v 20cm s通过该磁场区域 在运动过程中 线框有一条边始终与磁场区域的边界平行 取它刚进入磁场的时刻t 0 试画出线框中感应电流随时间变化的规律 转解析 转原题 三 规律方法 3 规律方法 1 定性分析物理图象 要明确图象坐标轴的意义 借助有关的物理概念 公式 定理和定律做出分析判断 2 定量计算 弄清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系 挖掘图象中的隐含条件 明确有关图线所包围的面积 图线的斜率 或其绝对值 截距所表示的物理意义 四 跟踪训练 4 跟踪训练 跟踪训练 如图所示 一带铁芯线圈置于竖直悬挂的闭合铝框右侧 与线圈相连的导线abcd内有水平向里变化的磁场 下列哪种变化磁场可使铝框向左偏离 解析显隐 跟踪训练 如图甲示 线圈abcd固定于匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向外 当磁场变化时 线圈ab边所受安培力向右且变化规律如图乙所示 则磁场的变化情况可能是下图中的 转解析 转原题 跟踪训练 水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置 间距为l 一端通过导线与阻值为r的电阻连接 导轨上放一质量为m的金属杆 见图甲 金属杆与导轨的电阻忽略不计 均匀磁场竖直向下 用与导轨平行的恒定拉力f作用在金属杆上 杆最终将做匀速运动 当改变拉力的大小时 相对应的匀速运动速度v也会变化 v与f的关系如图乙 取重力加速度g 10m s2 1 金属杆在匀速运动之前做什么运动 2 若m 0 5kg l 0 5m r 0 5 磁感应强度b为多大 3 由v f图线的截距可求得什么物理量 其值为多少 转解析 1 金属杆运动过程中受几个力作用 匀速运动时满足什么规律 审题设疑 2 怎样推导v f图线的表达式 转原题 跟踪训练 如图甲所示 两相互平行的光滑金属导轨水平放置 导轨间距l 0 5m 左端接有电阻r 3 竖直向下的磁场磁感应强度大小随坐标x的变化关系如图乙所示 开始导体棒cd静止在导轨上的x 0处 现给导体棒一水平向右的拉力 使导体棒以1m s2的加速度沿x轴匀加速运动 已知导体棒质量为2kg 电阻为2 导体棒与导轨接触良好 其余电阻不计 求 1 拉力随时间变化的关系式 2 当导体棒运动到x 4 5m处时撤掉拉力 此时导体棒两端的电压 此后电阻r上产生的热量 转解析 转原题 跟踪训练 相距l 1 5m 足够长的金属导轨竖直放置 质量m1 1kg的金属棒ab和质量m2 0 27kg的金属棒cd 均通过自身两端的套环水平地套在金属导轨上 如图甲所示 虚线上方磁场的方向垂直纸面向里 虚线下方磁场的方向竖直向下 两处磁场的磁感应强度大小相同 ab棒光滑 cd棒与导轨间的动摩擦因数 0 75 两棒总电阻为1 8 导轨电阻不计 ab棒在方向竖直向上 大小按图乙所示规律变化的外力f作用下 从静止开始沿导轨匀加速运动 同时cd棒也由静止释放 g取10m s2 1 求ab棒加速度的大小和磁感应强度b的大小 2 已知在2s内外力f做了26 8j的功 求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热 3 求出cd棒达到最大速度所需的时间t0 并在图丙中定性画出cd棒所受摩擦力fcd随时间变化的图线 转解析 解题时注意图线截距 斜率或特殊点值的运用 平移答案 转原题 五 真题演练 5 真题演练 真题 2013 山东卷 18 将一段导线绕成图甲所示的闭合回路 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 中 回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场 以向里为磁场 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 转解析 f 转原题 1 导体棒匀速右移过程 其切割磁场的有效长度怎样变化 感应电动势怎样变化 回路的总电阻如何变化 审题设疑 2