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1、2022年高考物理復習 專題10 電磁感應中的圖像問題知識點主標題:電磁感應中的圖像問題副標題:剖析考點規(guī)律,明確高考考查重點,為學生備考提供簡潔有效的備考策略。關鍵詞:電磁感應、圖像難度:3重要程度:5內(nèi)容:考點剖析:圖像問題是一種半定量分析的問題,電磁感應中常涉及磁感應強度B、磁通量、感應電動勢E和感應電流I隨時間t變化的圖線,即B-t圖線、 -t圖線、E-t圖線和I-t圖線。此外,還涉及感應電動勢E和感應電流I隨線圈位移x變化的圖線,即E-x圖線和I-x圖線。這些圖像問題大體可分為兩類:1.由給出的電磁感應過程選出或畫出正確的圖像;2.由給定的有關圖像分析電磁感應過程,求解相應的物理量。
2、對電磁感應圖像問題的考查主要以選擇題為主,是??贾R點,高考對第一類問題考查得較多。不管是哪種類型,電磁感應中圖像問題常需要利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應定律等規(guī)律。解決此類問題的一般步驟:1.明確圖像的種類;2.分析電磁感應的具體過程;3.結(jié)合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)方程;4.根據(jù)函數(shù)方程,進行數(shù)學分析,如分析斜率的變化、截距等;5.畫圖像或判斷圖像。在圖像問題中經(jīng)常利用類比法,即每一個物理規(guī)律在確定研究某兩個量的關系后,都能類比成數(shù)學函數(shù)方程以進行分析和研究,如一次函數(shù)、二次函數(shù)、三角函數(shù)等。典型例題例1(xx全國卷) 紙面內(nèi)兩個半徑均為R的圓相切于
3、O點,兩圓形區(qū)域內(nèi)分別存在垂直于紙面的勻強磁場,磁感應強度大小相等、方向相反,且不隨時間變化。一長為2R的導體桿OA繞O點且垂直于紙面的軸順時針勻速旋轉(zhuǎn),角速度為.t0時,OA恰好位于兩圓的公切線上,如圖所示,若選取從O指向A的電動勢為正,下列描述導體桿中感應電動勢隨時間變化的圖像可能正確的是()【解析】C.只研究金屬棒向右轉(zhuǎn)動90的一段過程即可:切割磁感線的有效長度L2Rsin t,感應電動勢EBLvBL(L)B(2Rsin t)22BR2sin2t,可見感應電動勢應該按照三角函數(shù)的規(guī)律變化,可以排除A和B,再根據(jù)右手定則,金屬棒剛進入磁場時電動勢為正,可排除D,只有C正確。例2(xx浙江卷
4、) 磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū),刷卡器中有檢測線圈。當以速度v0刷卡時,在線圈中產(chǎn)生感應電動勢,其Et關系如圖所示。如果只將刷卡速度改為,線圈中的Et關系圖可能是()【解析】D.磁卡磁條的磁化區(qū)通過檢測線圈時,檢測線圈中產(chǎn)生動生電動勢,當刷卡速度由v0變成時,動生電動勢的大小由EBlv0變?yōu)镋;刷卡器的長度一定,當刷卡速度由v0變成時,刷卡時間由t0變?yōu)?t0,故D選項正確。例3(xx新課標全國卷) 如圖,在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導線框;在導線框右側(cè)有一寬度為d(dL)的條形勻強磁場區(qū)域,磁場的邊界與導線框的一邊平行,磁場方向豎直向下。導線框以某一初
5、速度向右行動。t0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合,隨后導線框進入并通過磁場區(qū)域。下列vt圖像中,可能正確描述上述過程的是()【解析】D.由于線框在進入磁場過程要切割磁感線而產(chǎn)生感應電流,故線框受到安培力的作用做減速運動,A錯誤;安培力F安,因v在減小,故F安在減小,加速度a在減小,即線框進入磁場過程做加速度減小的變減速運動,B錯誤;由于dL,若線框完全進入磁場中仍有速度,則線框?qū)诖艌鲋凶鰟蛩龠\動直至右邊滑出磁場,線框出磁場過程仍做加速度減小的減速運動,C錯誤,D正確。例4(xx新課標全國卷) 如圖,在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a點接觸,構(gòu)成
6、“V”字型導軌??臻g存在垂直于紙面的均勻磁場。用力使MN向右勻速運動,從圖示位置開始計時,運動中MN始終與bac的平分線垂直且和導軌保持良好接觸。下列關于回路中電流i與時間t的關系圖線,可能正確的是() A B C D【解析】A.考查電磁感應中的圖像問題,此類問題應設法找縱軸與橫軸的函數(shù)解析式。設金屬棒單位長度電阻為R0,bac2,則當MN棒切割磁感線的長度為L時,產(chǎn)生的感應電動勢EBLv,回路的總電阻RR0(L),電路中的電流i,即i與t無關,A正確。例5(xx山東) 如圖甲,R0為定值電阻,兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)。左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上,經(jīng)二極管整流后,通過R0的電流i始終向左,其大小按圖乙所示規(guī)律變化。規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢高于b端時,a、b間的電壓為uab正,下列uab-t圖像可能正確的是( ) 甲 乙 A B C D【解析】C.在第一個0.25T0時間內(nèi),通過大圓環(huán)的電流為瞬時針逐漸增加,由楞次定律可判斷內(nèi)環(huán)內(nèi)a端電勢高于b端,因電流的變化率逐漸減小故內(nèi)環(huán)的電動勢逐漸減??;同理在第0.25T0-0.5T0時間內(nèi),通過大圓環(huán)的電流為瞬時針逐漸減小,由楞次定律可判斷內(nèi)環(huán)內(nèi)a端電勢低于b端,因電流的變化率逐漸變大故內(nèi)環(huán)的電動勢逐漸變大。故選項C正確。