物理小7 電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題

小專(zhuān)題7電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題1.解決圖象問(wèn)題的一般步驟：(1)明確圖象的種類(lèi)，即是 B-t 圖還是-t 圖，或者 E-t 圖、I-t 圖等.(2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程.(3)用右手定則或楞次定律確定方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系.(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系式.(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等.(6)畫(huà)圖象或判斷圖象.排除法定性地分析電磁感應(yīng)過(guò)程中物理量的變化趨勢(shì)(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是分析物理量的正、負(fù)，以排除錯(cuò)誤的選項(xiàng).函數(shù)法根據(jù)題目所給條件定量地寫(xiě)出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖象進(jìn)行分析和判斷.2.電磁感應(yīng)中圖象類(lèi)選擇題的兩個(gè)常用方法：突破 1F安-t 圖象【典題 1】矩形導(dǎo)線框 abcd 放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在外力控制下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖 Z7-1 甲所示.磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示.t0 時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直導(dǎo)線框平面向里，在 04 s 時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框 ad 邊所受安培力隨時(shí)間變化的圖象(規(guī)定向左為安培力正方向)可能是下面選項(xiàng)中的()甲乙圖 Z7-1ABCD解析：01 s 內(nèi)，導(dǎo)線框中磁通量減小，根據(jù)楞次定律，導(dǎo)線框的面積有增大的趨勢(shì)，則 ad 邊受安培力向左為正值，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，該段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流為定值，但由于 B 減小，則 F安 減小，故 A、B 錯(cuò)誤；12 s 內(nèi)，磁通量增加，根據(jù)楞次定律，導(dǎo)線框面積有減小的趨勢(shì)，ad 邊受安培力向右為負(fù)值，故 C 錯(cuò)誤，D 正確.答案：D【考點(diǎn)突破 1】(2017 年江西南昌十所省重點(diǎn)中學(xué)二模)如圖 Z7-2 甲所示，光滑的導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，軌道左側(cè)連接一定值電阻 R，導(dǎo)體棒 ab 垂直導(dǎo)軌，導(dǎo)體和軌道的電阻不計(jì).導(dǎo)體棒 ab 在水平外力的作用下運(yùn)動(dòng)，外力 F隨 t 變化如圖乙所示，在 0t0 時(shí)間內(nèi)從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則在 t0 以后，導(dǎo)體棒 ab 運(yùn)動(dòng)情況為()乙甲圖 Z7-2A.一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到速度為零C.先做加速，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)答案：C突破 2v-t 圖象【典題 2】如圖 Z7-3 所示，矩形閉合導(dǎo)體線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方，由不同高度靜止釋放，用 t1、t2 分別表示線框 ab 邊和 cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻.線框下落過(guò)程形狀不變，ab 邊始終保持與磁場(chǎng)水平邊界線 OO平行，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直.設(shè) OO下方磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，不計(jì)空氣影響，則下列哪一個(gè)圖象不可能反映線框下落過(guò)程中速度 v 隨時(shí)間 t 變化的規(guī)律(). .圖 Z7-3ABCD解析：由題意可知，線框先做自由落體運(yùn)動(dòng)，最終做勻加速直線運(yùn)動(dòng).若 ab 邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度較小，線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流較小，線框所受安培力小于重力，則線圈進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，圖象 C 有可能；若線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度較大，線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流較大，線框所受安培力大于重力，則線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，圖象 B 有可能；若線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度合適，線框所受安培力等于重力，則線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，圖象 D 有可能；由分析可知選 A.答案：A【考點(diǎn)突破 2】(多選，2017 年河南鄭州質(zhì)檢) 如圖 Z7-4所示，在光滑絕緣斜面上放置一矩形鋁框 abcd，鋁框的質(zhì)量為m、電阻為 R，斜面上 ef 與 gh 兩線間有垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，efghpqab，ehbc.如果鋁框從磁場(chǎng)上方斜面上的某一位置由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則下列表示鋁框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到 ab 邊到達(dá) gh 線這一過(guò)程中的速度與時(shí)間關(guān)系的圖象，可能正確的有()圖 Z7-4ABCD答案：AD突破 3E-t 圖象【典題 3】在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖 Z7-5甲所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間 t 如圖乙變化時(shí)，下列選項(xiàng)中正確表示線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E 變化的是()甲乙圖 Z7-5ACBD解析：根據(jù)楞次定律得，01 s 內(nèi)，感應(yīng)電流為正方向；13 s 內(nèi)，無(wú)感應(yīng)電流；35 s 內(nèi)，感應(yīng)電流為負(fù)方向；再由法拉第電磁感應(yīng)定律得：01 s 內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 35 s 內(nèi)的 2 倍，故 A 正確.答案：A【考點(diǎn)突破 3】(2016 年湖北七校大聯(lián)考) 如圖 Z7-6 所示，平行于 y 軸的長(zhǎng)為 2R 的導(dǎo)體棒以速度 v 向右做勻速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)由兩個(gè)半徑均為 R 的半圓和中間一部分長(zhǎng)為 2R、寬為 R 的矩形組合而成的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域.下列選項(xiàng)中，能正確表示導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E 與導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí)底端橫坐標(biāo) x關(guān)系的圖象是()圖 Z7-6ACBD答案：A突破 4i-t 圖象【典題 4】如圖 Z7-7 所示，一個(gè)有矩形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里.一個(gè)三角形閉合導(dǎo)線框，由位置1(左)沿紙面勻速運(yùn)動(dòng)到位置 2(右).取線框剛到達(dá)磁場(chǎng)邊界的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)(t0)，規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，則下圖)中能正確反映線框中電流與時(shí)間關(guān)系的是(圖 Z7-7ABCD解析：導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中，磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍凑较?，可排?B、C選項(xiàng)；由 EBlv 可知，導(dǎo)線框進(jìn)出磁場(chǎng)過(guò)程中，切割磁感線的有效長(zhǎng)度為導(dǎo)線框與磁場(chǎng)邊界交點(diǎn)的連線，故進(jìn)、出磁場(chǎng)過(guò)程中，等效長(zhǎng)度 l 先增大后減小，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先增大后減?。挥蓺W姆定律可知，感應(yīng)電流也是先增大后減小的，故 A 項(xiàng)正確、D 項(xiàng)錯(cuò)誤.答案：A方法技巧：對(duì)于導(dǎo)體框切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)的圖象問(wèn)題，應(yīng)弄清導(dǎo)體框中充當(dāng)電源的部分(注意有效切割長(zhǎng)度)，由閉合電路歐姆定律判斷出感應(yīng)電流的變化及解析式，從而判斷出電流隨時(shí)間變化的關(guān)系.【考點(diǎn)突破 4】(2016 年廣東揭陽(yáng)二模) 如圖 Z7-8 所示，有一個(gè)邊界為正三角形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，邊長(zhǎng)為 a，磁感應(yīng)強(qiáng)度于紙面沿著磁場(chǎng)區(qū)域的軸線勻速穿越磁場(chǎng)區(qū)域，導(dǎo)體框中感應(yīng)電流的正方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，以?dǎo)體框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)為 t0 時(shí))刻，則導(dǎo)體框中的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象是(圖 Z7-8ACBD答案：D突破 5電磁感應(yīng)中雙電源問(wèn)題與圖象的綜合【典題 5】如圖 Z7-9 所示，有兩個(gè)相鄰的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為 B，磁場(chǎng)方向相反，且與紙面垂直，磁場(chǎng)區(qū)域在 x 軸方向?qū)挾染鶠?a，在 y 軸方向足夠?qū)?現(xiàn)有一高為 a 的正三角形導(dǎo)線框從圖示位置開(kāi)始向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域.若以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，在下列各圖中，線框中感應(yīng)電流 i 與線框移動(dòng)距離 x 的關(guān)系圖象正確的是()圖 Z7-9ABCD解析：根據(jù)楞次定律，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流為正方向，而出磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流同樣也為正方向，B、D 錯(cuò)誤；而在從第個(gè)磁場(chǎng)進(jìn)入第個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小逐漸增大，剛要完全進(jìn)入到第個(gè)磁場(chǎng)中時(shí)恰好達(dá)到最大，因此 C 正確，A 錯(cuò)誤.答案：C方法技巧：如果電路中有兩個(gè)電源，要弄明白兩個(gè)電源是串聯(lián)還是并聯(lián)，串聯(lián)時(shí)的總電動(dòng)勢(shì)是等于兩電動(dòng)勢(shì)的和還是差.【考點(diǎn)突破5】將一均勻?qū)Ь€圍成一圓心角為90的扇形導(dǎo)線框 OMN，其中 OMONR，圓弧 MN 的圓心為 O 點(diǎn)，將導(dǎo)線框的 O 點(diǎn)置于如圖 Z7-10 所示的直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，其中第二和第四象限存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B，第三象限存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 2B.從 t0 時(shí)刻開(kāi)始讓導(dǎo)線框以 O 點(diǎn)為圓心，以恒定的角速度沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，假定沿 ONM 方向的電流為正，則線框中的電流隨時(shí)間的變化規(guī)律描繪正確的是()圖 Z7-10ABCD答案：B突破 6綜合圖象【典題 6】(多選，2016 年四川卷)如圖 Z7-11 所示，電阻不計(jì)、間距為 l 的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌左端接一定值電阻 R.質(zhì)量為m、電阻為 r 的金屬棒 MN 置于導(dǎo)軌上，受到垂直于金屬棒的水平外力 F 的作用由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，外力 F 與金屬棒速度 v 的關(guān)系是 FF0kv(F0、k 是常量)，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好.金屬棒中感應(yīng)電流為 i，受到的安培力大小為 FA，電阻 R兩端的電壓為 UR，感應(yīng)電流的功率為 P，它們隨時(shí)間 t 的變化圖象可能正確的有()圖 Z7-11ABCD(2)若 kB2l2Rr，F(xiàn) 合隨 v 增大而增大，即 a 隨 v 增大而增大，說(shuō)明金屬棒在做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)四個(gè)物理量與速度的關(guān)系可知 B 選項(xiàng)符合；(3)若 kB2l2Rr，F(xiàn) 合隨 v 增大而減小，即 a 隨 v 增大而減小，說(shuō)明金屬棒在做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到加速度減小為 0后金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)四個(gè)物理量與速度關(guān)系可知 C選項(xiàng)符合.答案：BC【考點(diǎn)突破 6】(多選，2017 年寧夏石嘴山高三期末)如圖Z7-12 甲所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌 MN、PQ 所在平面與水平面成角，M、P 兩端接一電阻 R，整個(gè)裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.t0 時(shí)對(duì)金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力F，使金屬棒由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，金屬棒電阻為 r，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì).已知通過(guò)電阻 R 的感應(yīng)電流 i 隨時(shí)間 t 變化的關(guān)系如圖乙所示.下列關(guān)于金屬棒運(yùn)動(dòng)速度 v、外力 F、流過(guò) R的電量 q 以及閉合回路中磁通量的變化率t隨時(shí)間變化的圖象正確的是()甲乙圖 Z7-12ABCD答案：AB