专题电磁感应图像问题 学生.docx
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专题电磁感应图像问题学生
专题:
电磁感应图像问题
教学目标:
1.进一步深化对电磁感应现象的理解,能熟练应用楞次定律和法拉第电磁感应定律分析电磁感应现象与图像的综合问题.
2.通过实战演练,培养学生利用数形结合分析问题解决问题的能力。
教学重难点:
1.电磁感应有关的“读”图、“作”图、“用”图的能力培养
2.如何根据图像、过程和解析式三者之间相互转化
教学过程:
电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I等随时间变化的图线,即B—t图线、Φ—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的情况,有时还常涉及感应电动势和感应电流I等随位移x变化的图线,即E—x图线和I—x图线等。
这些图像问题大体上可分为两类:
由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像,可进行图像变换,或由给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量。
解题步骤:
典例剖析:
一.由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像(单选)例1(2011·海南单科·6)如图3,EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的边界,其中EO∥E′O′,FO∥F′O′,且EO⊥OF;OO′为∠EOF的角平分线,OO′间的距离为l;磁场方向垂直于纸面向里.一边长为l的正方形导线框沿O′O方向匀速通过磁场,t=0时刻恰好位于图示位置.规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是
二.由给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量(单选)例2.如图4甲所示,光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角,M、P两端接一阻值为R的定值电阻,阻值为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为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上.t=0时对金属棒施加一平行于导轨的外力F,金属棒
由静止开始沿导轨向上运动,通过R的感应电流I随时间t变化的关系如图乙所示.下列关于穿过回路abPMa的磁通量Φ和磁通量的瞬时变化率
以及a、b两端的电势差Uab和通过金属棒的电荷量q随时间t变化的图象中,正确的是()
A.①②B.②③C.③④D.①④
例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,ab=bc=cd=da=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象.
(3)在图丙中画出线框中a、b两点间电势差uab随时间t变化的图象.
思维突破:
对图象的理解,应做到“四明确一理解”:
练习:
(多选)1.(2013山东青岛二中测试)如图所示,两根光滑的平行金属导轨竖直放置在匀强磁场中,磁场和导轨平面垂直,金属杆ab与导轨接触良好可沿导轨滑动,开始时电键S断开,当ab杆由静止下滑一段时间后闭合S,则从S闭合开始计时,ab杆的速度v与时间t的关系图象可能正确的是
(单选)
2.(2011江苏物理第5题)如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计。
匀强磁场与导轨平面垂直。
阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触。
t=0时,将开关S由1掷到2。
Q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。
下列图象正确的是
(单选)3.(2013安徽皖南八校联考)如图所示,虚线右侧存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,正方形金属框电阻为R,边长是L,自线框从左边界进入磁场时开始计时,在外力作用下由静止开始,以垂直于磁场边界的恒定加速度a进人磁场区域,t1时刻线框全部进入磁场.规定顺时针方向为感应电流I的正方向.外力大小为F,,线框中电功率的瞬时值为P,通过导体横截面的电荷量为q,其中P-t图像为抛物线.则这些量随时间变化的关系正确的是
(单选)4.(2013浙江测试)“超导量子干涉仪”可用于探测心磁(10-10T)和脑磁(10-13T)等微弱磁场,其灵敏度可达10-14T,其探测“回路”示意图如图甲。
穿过ABCD“回路”的磁通量为Φ,总电流强度I=i1+i2。
I与
的关系如图乙所示(Φ0=2.07×10-15Wb),下列说法正确的是
A.图乙中横坐标的单位是Wb B.穿过“回路”的磁通量越大,电流I越大
C.穿过“回路”的磁通量变化引发电流I周期性变化
D.根据电流I的大小,可以确定穿过“回路”的磁通量大小
(单选)5、[2010·浙江卷]半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为d,如图42-5甲所示.有一变化的磁场垂直于纸面,规定向内为正,变化规律如图乙所示.在t=0时刻平板之间中心有一重力不计、电荷量为q的静止微粒.则以下说法正确的是( )
A.第2s内上极板为正极 B.第3s内上极板为负极
C.第2s末微粒回到了原来位置 D.第2s末两极板之间的电场强度大小为
(单选)
6.矩形线框abcd固定放在匀强磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的图象如图甲所示。
设t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里,则在0~4s时间内,图乙中能正确表示线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图象是(规定ab边所受的安培力方向向左为正)()
(单选)7.如图甲所示,在周期性变化的匀强磁场区域内有一垂直于磁场、半径为r=1m、电阻为R=3.14Ω的金属单匝圆线圈,若规定以逆时针方向的电流为正方向,当磁场按图乙所示的规律变化时,线圈中产生的感应电流图像正确的是图丙中的
(单选)
课后巩固:
7.(2010·上海单科·19)如图11,一有界区域内,存在着磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场,磁场宽度均为L,边长为L的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上,使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域,若以逆时针方向为电流的正方向,能反映线框中感应电流变化规律的是( )
7.矩形线框abcd固定放在匀强磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的图象如图甲所示。
设t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里,则在0~4s时间内,图乙中能正确表示线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图象是(规定ab边所受的安培力方向向左为正)()
9.如图甲所示,在周期性变化的匀强磁场区域内有一垂直于磁场、半径为r=1m、电阻为R=3.14Ω的金属单匝圆线圈,若规定以逆时针方向的电流为正方向,当磁场按图乙所示的规律变化时,线圈中产生的感应电流图像正确的是图丙中的
【命题人揭秘】电磁感应中的图象问题解题技巧
(1)图象选择:
求解物理图象的选择题可用“排除法”,即排除与题目要求相违背的图象,留下正确图象;也可用“对照法”,即按照题目要求画出正确草图,再与选项对照,选出正确选项.解决此类问题的关键就是把握图象特点、分析相关物理量的函数关系、分析物理过程的变化规律或关键物理状态.
(2)图象描绘:
求解物理图象的描绘问题的方法是,首先和解常规题一样,仔细分析物理现象,弄清物理过程,然后求解有关物理量或分析相关物理量间的函数关系,最后正确地作出图象.在描绘图象时,要注意物理量的单位,坐标轴标度的适当选择,函数图象的特征等.
(3)图象变换:
处理有关图象变换的问题,首先要识图,即读懂已知图象表示的物理规律或物理过程,然后再根据所求图象与已知图象的联系,进行图象间的变换.
(4)图象分析:
在定性分析物理图象时,要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物理量,要弄清图象的物理意义,借助有关的物理概念、公式、定理和定律作出分析判断;而对物理图象定量计算时,要搞清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系,并要注意物理量的单位换算问题,要善于挖掘图象中的隐含条件,明确有关图线所包围的面积、图象在某位置的斜率(或其绝对值)、图线在纵轴和横轴上的截距所表示的物理意义.
参考答案:
1.【答案】ACD
【解析】若ab杆速度为v时,S闭合,则ab杆中产生的感应电动势E=BLv,ab杆受到的安培力
,如果安培力等于ab杆的重力,则ab杆匀速运动,A项正确;如果安培力小于ab杆的重力,则ab杆先加速最后匀速,C项正确;如果安培力大于ab杆的重力,则ab杆先减速最后匀速,D项正确;ab杆不可能匀加速运动,B项错。
其它回路电流相等,选项CD错误。
3.答案:
C解析:
线框速度v=at,产生的感应电动势随时间均匀增大,感应电流均匀增大,安培力随时间均匀增大,外力F随时间变化关系是一次函数,但不是成正比,功率P=EI随时间变化关系是二次函数,其图像是抛物线,所以C正确AB错误。
导体横截面的电荷量q=It随时间变化关系是二次函数,其图像是抛物线,选项D错误。
2.
4.
5.
过程中感应电流随时间变化的规律是图D。
7AC 8.A 9.B
从近几年的高考试题来看,图线和图形的变换是出题的热点之一,它能检测学生灵活处理物理新情景问题的能力,也能检测学生的应变能力。
从深层次的科学素养角度来说,物理是实验的科学,实验要收集、处理数据。
图形图像的出现能形象地显示各物理量之间的函数关系,是研究物理学科的一把金钥匙。
应用图像法解题要求同学们能做到三会:
⑴会识图:
认识图像,理解图像的物理意义;
⑵会作图:
依据物理现象、物理过程、物理规律作出图像,且能对图像进行变形或转换;
⑶会用图:
能用图像分析实验.用图像描述复杂的物理过程,用图像法来解决物理问题.为进一步增强对图像的认识,今天我们将以电磁感应中的图像问题进行归纳总结。
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