2020年高考物理一轮复习《图象法在电磁感应中的应用》课件
47页1、核心素养微专题 十 图象法在电磁感应中的应用 【素养养成】 1.图象类型: 借助图象考查电磁感应的规律是高考的热点,此类题目一般分为两类: (1)由给定的电磁感应过程选择正确的图象。 (2)由给定的图象分析电磁感应过程,定性或定量求解相应的物理量或推断出其他图象 。 常见的图象有-t、E-t、i-t、U-t、q-t、F-t、P-t等图象。 2.方法突破: 类型一 根据电磁感应过程选图象 类型二 根据图象分析电磁感应过程 3.应用技巧: (1)三个关注:关注初始时刻,如初始时刻感应电流是否为零,是正方向还是负方向;关注 变化过程,看电磁感应发生过程分几个阶段,这几个阶段是否和图象变化相对应;关注大 小、方向的变化趋势,看图象斜率大小、图象的曲直和物理过程是否对应。 (2)三个明确: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、截距 、折点的含义。 (3)三种特殊解法。 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),特别是分析物理量的正负,以排除错误的选项。比 如:对于线圈一进一出的问题,q=n =0,i-t图象中t
2、 轴上方的面积和t轴下方的面积相等。 函数法:根据题目所给条件结合法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律、欧姆定律等 定量地写出两个物理量之间的函数关系式,由函数关系式对图象进行分析和判断,比如 分析斜率的变化、截距的含义等。 特殊值法:根据特殊时刻、特殊位置值是否符合实际,判断正误。 【典例突破】 【典例1】(2018娄底模拟)如图所示,在边长为a的正方形区域内,有以对角线为边界、 垂直于纸面的两个匀强磁场,磁感应强度大小相同、方向相反,纸面内一边长为a的正 方形导线框沿x轴匀速穿过磁场区域,t=0时刻恰好开始进入磁场区域,以顺时针方向为 导线框中电流的正方向,下列选项中能够正确表示电流与位移关系的是( ) 【点睛】(1)线框匀速穿过磁场区域,根据q= 可 知通过线框的电荷量为0,ix图象和it图象形状 相同,面积为0。 (2)顺时针方向为导线框中电流的正方向,关注初始 时刻导线框中的感应电流方向。 (3)对于图象问题,往往采用定性与定量相结合的方法判断,根据感应电流方向就可定 性排除掉一些选项,再根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律得到i与x的关系式定量分 析。 【解析】选B。在0xa,右边
3、框切割磁感线产生感 应电流,电流大小i= ,其中 0x 时,方向顺时针;x= 时,导线框中感应电 流为零; xa时,方向逆时针。在ax2a时,左边 框切割磁感线产生感应电流,ax 时,感应电流大 小i= , 方向逆时针;x= 时,导线框中感应电流为零; x2a,方向顺时针,所以B项正确,A、C、D项错误。 【典例2】(2018赤峰模拟)如图甲所示,光滑平行金 属导轨MN、PQ所在平面与水平面成角,M、P两端接一 电阻为R的定值电阻,电阻为r的金属棒ab垂直导轨放置, 其他部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度大小为B、 方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。t=0时对金属棒 施加一平行于导轨向上的外力F,使金属棒由静止开始 沿导轨向上运动,通过定值电阻R的电荷量q随时间的平方t2变化的关系如图乙所示。 下列关于穿过回路abPMa的磁通量、金属棒的加速度a、外力F、通过电阻R的电流I 随时间t变化的图象中正确的是( ) 【点睛】(1)根据电路中通过电阻R的电荷量q的计算公式,结合乙图不难发现导体棒 沿斜面向上做初速度为零的匀加速直线运动。 (2)结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿第
4、二定律写出感应电流I、 外力F与时间t的关系式。 【解析】选C。设导体棒ab沿斜面向上移动d的过程中, 通过定值电阻R的电荷量为q,设导体棒的长度为L,则 有:q= d,可得=Rq,因q与t2成正比,设比 例系数为k,则有:-0=kRt2,即:=0+kRt2,由图乙 可知通过定值电阻R的电荷量q与t2成正比,根据q= d可知导体棒ab沿斜面向上移动的距离d与上 移时间t2成正比,结合初速度为零的匀变速直线运动位 移时间关系可得导体棒沿斜面向上做初速度为零的 匀加速直线运动,设加速度为a,则有:v=at,I= = ,F-mgsin-FA=ma,可得 :F=mgsin+ma+BIL= mgsin+ma+ t。故选C。 【强化训练】 1.(多选)(2018武汉模拟)如图甲所示,在足够长的光滑的斜面上放置着金属线框,垂直于 斜面方向的匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定垂直斜面向上 为正方向)。t=0时刻将线框由静止释放,在线框下滑的过程中,下列说法正确的是( ) A.线框中产生大小、方向周期性变化的电流 B.MN边受到的安培力先减小后增大 C.线框做匀加速直线运动 D.线框
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