经典总结电磁感应：专题1：电磁感应图像问题

主题1:电磁感应图像在电磁感应中，磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流等变化的图像。随着时间的推移(或位移)往往会涉及。基本的解决方法是根据电磁感应的物理过程或标题中提到的磁通量(磁感应强度)的变化，利用法拉第电磁感应定律和楞次定律(或右手定则)来判断感应电动势和感应电流随时间或位移的变化，从而获得图像。高考中关于电磁感应和图像的试题难度适中，而图像问题是高考中的一个热门话题。知识要点在电磁感应中，磁感应强度B、磁通量、感应电动势E、感应电流I等的曲线图。经常涉及随时间变化，即B-t图线、-T图线、E-t图线和I-t图线。对于切割产生的感应电动势和感应电流，有时往往与感应电动势和感应电流I随位移x变化的图形有关，即E-x图形和I-x图形等。还有一些与电磁感应有关的其他量的图像，例如P-R、F-t和电流变化率。这些图像问题通常可以分为两类：从给定的电磁感应过程中选择或绘制正确的图像，或者从给定的相关图像中分析电磁感应过程以求解相应的物理量。1.所研究问题的功能关系的定性或定量表达；2.图像中的E、I、B和其他物理量的方向由正值和负值反映。3.绘制图像时，请注意水平和垂直坐标单位长度的定义或表达。方法和技术在分析电磁感应中的镜像问题时，有必要掌握磁通量的变化是否均匀，从而推导出感应电动势(电流)的大小是否恒定。感应电动势(感应电流)的方向由楞次定律或右手定则确定，从而确定其正负及其坐标范围。为了分析电路中感应电动势或感应电流的大小，应该使用法拉第电磁感应定律。有些图像还需要绘制等效电路图来辅助分析。无论是哪种类型的图像，都要注意图像与解析表达式(物理定律)和物理过程的对应关系，用图形线的斜率和截距的物理意义来分析问题。精通使用“观察分析排除法”。一、图像选择ab示例1如图所示，具有L边长的方形虚线框具有垂直于纸面内侧的均匀磁场。具有L边长的方形引线框架的平面垂直于磁场方向。虚线框的对角线ab垂直于引线框的一侧，ba的延长线将引线框一分为二。当t=0时，引线框以恒定速度从图示位置沿ab方向移动，直到整个引线框离开磁场区域。I表示引线框中感应电流的强度，逆时针方向为正。在下列代表i-t关系的选项中，可能正确的选项是()分析:在从方形线框底部完全进入底部的过程中，线框切割磁感应线的有效长度逐渐增加，所以感应电流也逐渐增加，A项有误；当完全从方形线框的下侧进入到仅通过磁场边界的下侧时，切割磁感应线的有效长度不会改变，因此感应电流不会改变，并且项B是错误的。当方形线框的下侧离开磁场时，上侧不进入磁场的过程比方形线框的上侧进入磁场的过程稍微慢一些，因此两个过程中的感应电动势和感应电流不相等，D项是错误的，所以正确的选择是C .为了解决物理图像的选择问题，可以使用“排除方法”，即排除违反To要求的图像1.如图所示，在PQ和QR区域存在具有相等磁感应强度和相反方向的均匀磁场，并且磁场方向垂直于纸张表面。引线框abcdef位于纸张表面，每个相邻边缘彼此垂直，并且bc边缘与磁场的边界P重合。引线框和磁场区域的尺寸如图所示。从时间t=0开始，线框以均匀的速度穿过两个磁场。在线框图中，以abcdef为电动势E的正方向，下列四个E-t关系图是正确的()OEt1 2 3 4E1 2 3 4Ot1 2 3 4EOtE1 2 3 4Ot学士学位:c2.如图所示，EOF和EOF是空间均匀磁场的边界，其中EOe o，fof o和EO；“OO”是EOF的角平分线，OO”之间的距离是L；磁场的方向垂直于纸面向内。一个带L边的方形引线框以恒定的速度沿OO方向穿过磁场，时间t=0正好在图中所示的位置。如果规定引线框中的感应电流在逆时针方向上为正，则感应电流I和时间t之间的关系可能是正确的():b二、映射问题示例2如图(a)所示，水平放置的两个平行金属导轨的间距L=0.3m.导轨的左端连接有r=0.6的电阻，在区域abcd中存在垂直于导轨平面B=0.6T的均匀磁场，磁场区域宽度D=0.2m.细金属杆A1和A2由长度为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接，置于导轨平面上并垂直于导轨。不管导轨的电阻如何，导轨之间的每个金属杆的电阻都是r=0.3，因此金属杆以恒定的速度v=1.0m/s沿着导轨向右通过磁场，计算从金属杆A1进入磁场的时间(t=0)到A2离开磁场的时间的不同时间段内通过电阻器r的电流强度，并在图(b)中绘出。(广东高考)分辨率:0 t1(0 0.2s)A1产生的感应电动势：(c)并联电阻R和A2的电阻值：电阻器r两端的电压是，流经电阻r的电流：t1t2(0.20.4s) E=0，I2=0；T2 T3(0.4 0.6秒)相同：I3=0.12A电流和时间的关系如图(c)所示。三、图像变换问题示例3矩形引线框abcd固定在均匀磁场中。磁感应线的方向垂直于引线框的平面，指定磁场的正方向垂直于纸面向内。磁感应强度B随时间的变化规律如图所示。如果将感应电流I的正向指定为顺时针方向，则下列选项中正确的一个是()分辨率：如果b的垂直纸面均匀地从0增加到1秒，根据楞次定律和法拉第电磁感应定律，线圈中会产生恒定的感应电流。方向是逆时针方向，不包括选项a和c；在2s3s内，b的垂直纸面向外均匀增加。类似地，线圈中产生的感应电流是顺时针方向，不包括选项b，因此d是正确的。四.映象分析示例4如图所示，一对平行的平滑轨道放置在水平面上，间距l=0.20m米，电阻R=1.0。有一根导体棒放在轨道上，并垂直于两条轨道。杆和轨道的阻力可以忽略不计。整个装置处于均匀磁场中，磁感应强度B=0.5T，磁场方向垂直于轨道，面朝下。外力F用于沿轨道方向拉动杆，使其做匀速加速运动。测得的力F和时间T之间的关系如图所示。求杆的质量m和加速度a。分析：导体棒在轨道上做零初速度的加速直线运动，瞬时速度用V表示。t代表时间，则杆切割磁感应线产生的感应电动势为：闭环中的感应电流为：根据安培力公式和牛顿第二定律：以上三个方程同时求解：在图像上取两点：(0，1)，(20，3)和subs在物理图像的定性分析中，应明确图像中水平轴和垂直轴所代表的物理量，明确图像的物理意义，并借助相关的物理概念、公式、定理和定律进行分析和判断。在物理图像的定量计算中，需要找出图像所揭示的物理规律或物理量之间的函数关系，注意物理量的单位换算，善于挖掘图像中的隐含条件，明确相关图形线所包围的面积、图像在某一位置的斜率(或绝对值)以及图形线在纵轴和横轴上的截距所表达的物理意义。V.对红外图像保持警惕。在电磁感应图像中，F-t图像是最复杂的，因为当安培力大时，使用更多的公式(F=BIL，)。在分析安培力的方向时，也有许多判断规则(右手定则、楞次定律和左手定则)。示例5矩形引线框abcd置于均匀磁场中，并在外力控制下静止。如图A所示，磁感应线的方向垂直于引线框的平面，磁感应强度随时间变化的图像如图B所示。在时间t=0时，磁感应强度的方向垂直于引线框的平面，引线框ad侧的安培力作为时间的函数的图像(左方向定义为安培力的正方向)可以是()错解: b .许多学生错误地选择了选项B，因为他们只注意到