《高考物理一輪總復習 高考熱點專題 電磁感應中的四類圖像問題課件 新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理一輪總復習 高考熱點專題 電磁感應中的四類圖像問題課件 新人教版（33頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、高考熱點專題(九)電磁感應中的四類圖像問題【熱點概述【熱點概述】電磁感應的圖像問題能檢測學生靈活處理物理新情景問題的能電磁感應的圖像問題能檢測學生靈活處理物理新情景問題的能力，是近幾年高考的熱點。圖像問題考查的知識、規(guī)律靈活多力，是近幾年高考的熱點。圖像問題考查的知識、規(guī)律靈活多樣，常見的如表所示：樣，常見的如表所示：常見的圖像常見的圖像 B-tB-t、-t-t、E-tE-t、I-tI-t及及E-xE-x、I-xI-x等等 圖像分類圖像分類由給定的電磁感應過程選出正確的圖像由給定的電磁感應過程選出正確的圖像由給定的圖像分析電磁感應過程，求解相應由給定的圖像分析電磁感應過程，求解相應的物理量的物
2、理量 規(guī)律應用規(guī)律應用左手定則、右手定則、楞次定律、法拉第電左手定則、右手定則、楞次定律、法拉第電磁感應定律等磁感應定律等 常見題型常見題型圖像的選擇、圖像的描繪、圖像的轉換、圖圖像的選擇、圖像的描繪、圖像的轉換、圖像的應用像的應用【熱點透析【熱點透析】一、圖像的選擇一、圖像的選擇問題類型問題類型由給定的電磁感應過程選出正確的圖像由給定的電磁感應過程選出正確的圖像解題關鍵解題關鍵把握圖像特點、分析相關物理量的函數(shù)關系、分把握圖像特點、分析相關物理量的函數(shù)關系、分析物理過程的變化規(guī)律或關鍵物理狀態(tài)析物理過程的變化規(guī)律或關鍵物理狀態(tài) 【例證【例證1 1】如圖甲所示如圖甲所示, ,兩固定的豎直光滑兩
3、固定的豎直光滑金屬導軌足夠長且電阻不計。兩質量、長金屬導軌足夠長且電阻不計。兩質量、長度均相同的導體棒度均相同的導體棒c c、d,d,置于邊界水平的置于邊界水平的勻強磁場上方同一高度勻強磁場上方同一高度h h處。磁場寬為處。磁場寬為3h,3h,方向與導軌平面垂直。先由靜止釋放方向與導軌平面垂直。先由靜止釋放c,cc,c剛剛進入磁場即勻速運動進入磁場即勻速運動, ,此時再由靜止釋放此時再由靜止釋放d,d,兩導體棒與導軌始兩導體棒與導軌始終保持良好接觸。用終保持良好接觸。用a ac c表示表示c c的加速度的加速度,E,Ekdkd表示表示d d的動能的動能,x,xc c、x xd d分別表示分別表
4、示c c、d d相對釋放點的位移。圖乙中正確的是相對釋放點的位移。圖乙中正確的是( () )【解析【解析】選選B B。導體棒。導體棒c c在進入磁場之前做自由落體運動，進入在進入磁場之前做自由落體運動，進入磁場時在磁場時在d d進入磁場之前做勻速直線運動，受力平衡進入磁場之前做勻速直線運動，受力平衡,mg=F,mg=F安安= = 在在d d也進入磁場的瞬間，由于導體棒也進入磁場的瞬間，由于導體棒d d做勻加速直線運做勻加速直線運動的末速度與導體棒動的末速度與導體棒c c的勻速運動的速度相同，可知在相同時的勻速運動的速度相同，可知在相同時間里導體棒間里導體棒c c向下的位移是導體棒向下的位移是導
5、體棒d d位移的兩倍，在導體棒位移的兩倍，在導體棒d d進進入磁場時導體棒入磁場時導體棒c c的位移為的位移為3h,3h,從此時刻直到從此時刻直到c c離開磁場，由于離開磁場，由于兩棒運動的速度大小、方向均相同，沒有產生感應電流，導體兩棒運動的速度大小、方向均相同，沒有產生感應電流，導體棒棒c c、d d均做勻加速直線運動，加速度等于重力加速度。可以得均做勻加速直線運動，加速度等于重力加速度?？梢缘贸鲈诘谝粋€出在第一個h h內導體棒內導體棒c c做自由落體運動，做自由落體運動，h h到到3h3h做勻速直線運做勻速直線運動，動，3h3h到到4h4h以以g g做勻加速直線運動。在導體棒做勻加速直線
6、運動。在導體棒c c離開磁場以后，離開磁場以后，22B L vR，只受重力，加速度等于重力加速度。故只受重力，加速度等于重力加速度。故B B正確，正確，A A錯誤。導體棒錯誤。導體棒d d在在c c離開磁場時的速度比剛進入磁場時的速度大，故導體棒離開磁場時的速度比剛進入磁場時的速度大，故導體棒d d的勻加速過程在此時結束，對應的下落高度為的勻加速過程在此時結束，對應的下落高度為2h2h而非而非h h，從此，從此時開始直到導體棒時開始直到導體棒d d離開磁場經(jīng)歷了一個減速過程，故離開磁場經(jīng)歷了一個減速過程，故C C、D D錯錯誤。誤。 二、圖像的描繪二、圖像的描繪問題類型問題類型由給定的電磁感應
7、過程作出有關的圖像由給定的電磁感應過程作出有關的圖像解題關鍵解題關鍵（1 1）仔細分析物理現(xiàn)象，弄清物理過程；）仔細分析物理現(xiàn)象，弄清物理過程；（2 2）求解有關物理量或分析相關物理量間的函數(shù)）求解有關物理量或分析相關物理量間的函數(shù)關系；（關系；（3 3）正確作出圖像；（）正確作出圖像；（4 4）在描繪圖像時，）在描繪圖像時，要注意物理量的單位，坐標軸標度的適當選擇與要注意物理量的單位，坐標軸標度的適當選擇與函數(shù)圖像的特征等函數(shù)圖像的特征等【例證【例證2 2】（20122012浙江高考）為了提高浙江高考）為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學設自行車夜間行駛的安全性，小明同學設計了一種計了一
8、種“閃爍閃爍”裝置。如圖所示，自裝置。如圖所示，自行車后輪由半徑行車后輪由半徑r r1 1=5.0=5.01010-2 -2 m m 的金屬的金屬內圈、半徑內圈、半徑r r2 2=0.40 m=0.40 m的金屬外圈和絕緣的金屬外圈和絕緣輻條構成。后輪的內、外圈之間等間隔地接有輻條構成。后輪的內、外圈之間等間隔地接有4 4根金屬條，每根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R R的小燈泡。在支架上裝的小燈泡。在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應強度有磁鐵，形成了磁感應強度B=0.10 TB=0.10 T、方向垂直紙面向外的、方向垂直紙面向外的“扇形扇形”勻強磁場，
9、其內半徑為勻強磁場，其內半徑為r r1 1、外半徑為、外半徑為r r2 2、張角、張角后輪以角速度后輪以角速度=2 rad/s=2 rad/s相對于轉軸轉動。若不計其他電相對于轉軸轉動。若不計其他電阻，忽略磁場的邊緣效應。阻，忽略磁場的邊緣效應。（1 1）當金屬條）當金屬條abab進入進入“扇形扇形”磁場時，求感應電動勢磁場時，求感應電動勢E,E,并指并指出出abab上的電流方向。上的電流方向。(2)(2)當金屬條當金屬條abab進入進入“扇形扇形”磁場時，畫出磁場時，畫出“閃爍閃爍”裝置的電裝置的電路圖。路圖。6 。（3 3）從金屬條）從金屬條abab進入進入“扇形扇形”磁場時開始，經(jīng)計算畫
10、出輪子磁場時開始，經(jīng)計算畫出輪子轉一圈過程中，內圈與外圈之間電勢差轉一圈過程中，內圈與外圈之間電勢差U Uabab隨時間隨時間t t變化的變化的U Uabab-t-t圖像。圖像。(4)(4)若選擇的是若選擇的是“1.5 V1.5 V、0.3 A”0.3 A”的小燈泡，該的小燈泡，該“閃爍閃爍”裝置裝置能否正常工作？有同學提出，通過改變磁感應強度能否正常工作？有同學提出，通過改變磁感應強度B B、后輪外、后輪外圈半徑圈半徑r r2 2、角速度、角速度和張角和張角等物理量的大小，優(yōu)化前同學的等物理量的大小，優(yōu)化前同學的設計方案，請給出你的評價。設計方案，請給出你的評價。【解析【解析】（1 1）金屬
11、條）金屬條abab進入磁場切割磁感線，所構成的回路進入磁場切割磁感線，所構成的回路的磁通量也會變化，設經(jīng)過時間的磁通量也會變化，設經(jīng)過時間tt磁通量的變化量為磁通量的變化量為，則則由法拉第電磁感應定律得，由法拉第電磁感應定律得，根據(jù)右手定則，可知電流方向為根據(jù)右手定則，可知電流方向為baba222111B SB( rr)22 222211EBrr4.9 10 Vt2（2 2）金屬條）金屬條abab進入磁場，金屬條進入磁場，金屬條abab相當于一個電源，電路如圖所示。相當于一個電源，電路如圖所示。（3 3）由電路圖可得電路總電阻）由電路圖可得電路總電阻 a a、b b兩端的電勢兩端的電勢差差R4
12、RRR33總2abEEUEIRER1.2 10 VR4總以以abab剛進入磁場區(qū)域為剛進入磁場區(qū)域為t=0t=0時刻，設時刻，設abab離開磁場區(qū)域的時刻為離開磁場區(qū)域的時刻為t t1 1，下一根金屬條進入磁場區(qū)域的時刻為，下一根金屬條進入磁場區(qū)域的時刻為t t2 2，則，則輪子轉一周的時間輪子轉一周的時間在在T=1 sT=1 s內，金屬條有四次進出，后三次與第一次相同，畫出內，金屬條有四次進出，后三次與第一次相同，畫出的的U Uabab-t-t圖像如圖所示。圖像如圖所示。 12112t st s124，2T1 s（4 4）“閃爍閃爍”裝置不能正常工作。因為金屬條的感應電動勢裝置不能正常工作。
13、因為金屬條的感應電動勢只有只有4.94.91010-2-2 V V，遠小于小燈泡的額定電壓，小燈泡不能發(fā)，遠小于小燈泡的額定電壓，小燈泡不能發(fā)光。光。由由 可知，增大可知，增大B B，可提高感應電動勢，可提高感應電動勢E E，但，但增大增大B B是有限度的；增大是有限度的；增大r r2 2，可提高感應電動勢，可提高感應電動勢E E，但增大，但增大r r2 2也也是有限度的，且增大是有限度的，且增大r r2 2還要考慮金屬條電阻的影響；增大還要考慮金屬條電阻的影響；增大，可提高感應電動勢可提高感應電動勢E E，但增大，但增大也是有限度的；增大也是有限度的；增大，E E不不變，不能提高感應電動勢變
14、，不能提高感應電動勢E E。22211EB (rr )t2答案：答案： （1 1）4.94.91010-2-2 V ba V ba（2 2）電路如圖所示）電路如圖所示（3 3）畫出）畫出U Uabab-t-t圖像如圖所示。圖像如圖所示。（4 4）“閃爍閃爍”裝置不能正常工作裝置不能正常工作 增大增大B B，可提高感應電動，可提高感應電動勢勢E E，但增大，但增大B B是有限度的；是有限度的；增大增大r r2 2，可提高感應電動勢，可提高感應電動勢E E，但增大，但增大r r2 2也是有限度的，且增大也是有限度的，且增大r r2 2還要考慮金屬條電阻的影響；還要考慮金屬條電阻的影響；增大增大，可
15、提高感應電動勢，可提高感應電動勢E E，但增大，但增大也是有限度的；增大也是有限度的；增大，E E不變，不能提高感應電動勢不變，不能提高感應電動勢E E。 三、圖像的轉換三、圖像的轉換 問題類型問題類型由一種電磁感應的圖像分析求解出對應的另一由一種電磁感應的圖像分析求解出對應的另一種電磁感應圖像的問題種電磁感應圖像的問題解題關鍵解題關鍵（1 1）要明確已知圖像表示的物理規(guī)律和物理）要明確已知圖像表示的物理規(guī)律和物理過程；（過程；（2 2）根據(jù)所求的圖像和已知圖像的聯(lián)）根據(jù)所求的圖像和已知圖像的聯(lián)系，對另一圖像做出正確的判斷進行圖像間的系，對另一圖像做出正確的判斷進行圖像間的轉換轉換 【例證【例
16、證3 3】在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應電流的正方向如圖所示，當單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應電流的正方向如圖所示，當磁場的磁感應強度磁場的磁感應強度B B隨時間隨時間t t如圖變化時，在圖中正確表示線圈如圖變化時，在圖中正確表示線圈感應電動勢感應電動勢E E變化的是變化的是( ) ( ) 【解析】【解析】選選A A。在第。在第1 s1 s內，由楞次定律可判定電流為正，其產內，由楞次定律可判定電流為正，其產生的感應電動勢生的感應電動勢 在第在第2 s2 s和第和第3 s3 s內，磁場內，磁場B B不不變化，
17、線圈中無感應電流。在第變化，線圈中無感應電流。在第4 s4 s和第和第5 s5 s內，內，B B減小，由楞減小，由楞次定律可判定，其電流為負，產生的感應電動勢次定律可判定，其電流為負，產生的感應電動勢 由于由于BB1 1=B=B2 2,t,t2 2=2t=2t1 1, ,故故E E1 1=2E=2E2 2，由此可，由此可知，知，A A選項正確。選項正確。 11111BES,tt22222BES,tt四、圖像的應用四、圖像的應用 問題類型問題類型由電磁感應圖像得出的物理量和規(guī)律分析求解由電磁感應圖像得出的物理量和規(guī)律分析求解動力學、電路等問題動力學、電路等問題 解題關鍵解題關鍵（1 1）定性分析
18、物理圖像）定性分析物理圖像要明確圖像坐標軸的意義；要明確圖像坐標軸的意義；借助有關的物借助有關的物理概念、公式、定理和定律做出分析判斷。理概念、公式、定理和定律做出分析判斷。(2)(2)定量計算定量計算弄清圖像所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函弄清圖像所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關系；數(shù)關系；挖掘圖像中的隱含條件，明確有關挖掘圖像中的隱含條件，明確有關圖線所包圍的面積、圖線的斜率（或其絕對圖線所包圍的面積、圖線的斜率（或其絕對值）、截距所表示的物理意義。值）、截距所表示的物理意義。 【例證【例證4 4】如圖所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩如圖所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道
19、間距軌道間距l(xiāng)=0.20 m=0.20 m，電阻，電阻R=1.0 R=1.0 ；有一導體桿靜止地放在軌；有一導體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應強度置處于磁感應強度B=0.5 B=0.5 的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道面向下。現(xiàn)有一外力面向下?，F(xiàn)有一外力F F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運動，沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運動，測得力測得力F F與時間與時間t t的關系如圖所示。求桿的質量的關系如圖所示。求桿的質量m m和加速度和加速度a a。【解析】【解析】導體桿
20、在軌道上做初速度為零的勻加速直線運動，用導體桿在軌道上做初速度為零的勻加速直線運動，用v v表示瞬時速度，表示瞬時速度，t t表示時間，則桿切割磁感線產生的感應電動表示時間，則桿切割磁感線產生的感應電動勢為勢為E=BE=Blv=Bv=Blatat，閉合回路中的感應電流為閉合回路中的感應電流為由安培力公式和牛頓第二定律得：由安培力公式和牛頓第二定律得：F-IF-IlB=maB=ma，得：得：在圖像上取兩點：（在圖像上取兩點：（0 0，1 1）、（）、（3030，4 4）代入解方程組得：）代入解方程組得：a=10 m/sa=10 m/s2 2,m=0.1 kg,m=0.1 kg。答案：答案：0.1
21、 kg 10 m/s0.1 kg 10 m/s2 22 2BFmaatR。lEIR，1.(20141.(2014漳州模擬漳州模擬) )如圖所示如圖所示, ,在坐標系在坐標系xOyxOy中中, ,有邊長為有邊長為a a的正方形金屬線框的正方形金屬線框abcd,abcd,其一條對角線其一條對角線acac和和y y軸重合、頂點軸重合、頂點a a位于坐位于坐標原點標原點O O處。在處。在y y軸的右側的軸的右側的、象限內象限內有一垂直紙面向里的勻強磁場有一垂直紙面向里的勻強磁場, ,磁場的上邊界與線框的磁場的上邊界與線框的abab邊剛邊剛好完全重合好完全重合, ,左邊界與左邊界與y y軸重合軸重合,
22、,右邊界與右邊界與y y軸平行。軸平行。t=0t=0時刻時刻, ,線線框以恒定的速度框以恒定的速度v v沿垂直于磁場上邊界的方向穿過磁場區(qū)域。沿垂直于磁場上邊界的方向穿過磁場區(qū)域。取沿取沿abcdaabcda的感應電流方向為正的感應電流方向為正, ,則在線框穿越磁場區(qū)則在線框穿越磁場區(qū)域的過程中域的過程中, ,感應電流感應電流i i、abab間的電勢差間的電勢差U Uabab隨時間隨時間t t變化的圖線變化的圖線是圖中的是圖中的( () )【熱點集訓】【熱點集訓】【解析】【解析】選選A A。在線框穿越磁場區(qū)域的過程中，。在線框穿越磁場區(qū)域的過程中，0 0 時間時間內，內，abab邊切割磁感線，
23、且有效長度隨時間均勻減小，邊切割磁感線，且有效長度隨時間均勻減小，時間內，時間內，cdcd邊切割磁感線，且有效長度隨時間均勻減小，由法邊切割磁感線，且有效長度隨時間均勻減小，由法拉第電磁感應定律、楞次定律和閉合電路歐姆定律可得，感應拉第電磁感應定律、楞次定律和閉合電路歐姆定律可得，感應電流電流i i隨時間隨時間t t變化的圖線是圖中的變化的圖線是圖中的A A；設；設abab邊電阻為邊電阻為r r，有效切，有效切割長度為割長度為L L，在，在abab邊切割磁感線的過程中邊切割磁感線的過程中,ab,ab間的電勢差大小間的電勢差大小U Uabab= = 在在cdcd邊切割磁感線的過程中，邊切割磁感線
24、的過程中，abab間的電勢差大小間的電勢差大小U Uabab= = 兩種情況下兩種情況下U Uabab都為負值，故都為負值，故C C、D D圖均錯誤。圖均錯誤。ava2avv3BLv4，BLv4；2.2.如圖甲所示，由均勻電阻絲做成的正方形線框如圖甲所示，由均勻電阻絲做成的正方形線框abcdabcd的電阻為的電阻為R R，邊長為，邊長為l，現(xiàn)將線框以與，現(xiàn)將線框以與abab垂直的速度垂直的速度v v勻速穿過一寬度為勻速穿過一寬度為2 2l、磁感應強度為磁感應強度為B B的勻強磁場區(qū)域，整個過程中的勻強磁場區(qū)域，整個過程中abab、cdcd兩邊始終兩邊始終保持與邊界平行，令線框的保持與邊界平行，
25、令線框的cdcd邊剛與磁場左邊界重合時邊剛與磁場左邊界重合時t=0t=0，電流沿電流沿abcdaabcda流動的方向為正。流動的方向為正。（1 1）求此過程中線框產生的焦耳熱；）求此過程中線框產生的焦耳熱；（2 2）在圖乙中畫出線框中感應電流隨時間變化的圖像。）在圖乙中畫出線框中感應電流隨時間變化的圖像?！窘馕觥俊窘馕觥浚? 1）abab或或cdcd切割磁感線所產生的感應電動勢為切割磁感線所產生的感應電動勢為E=BE=Blv v，對應的感應電流為，對應的感應電流為 abab或或cdcd所受的安培力所受的安培力 外力所做的功為外力所做的功為 由能的轉化和守由能的轉化和守恒定律可知，線框勻速拉出過程中所產生的焦耳熱應與外力所恒定律可知，線框勻速拉出過程中所產生的焦耳熱應與外力所做的功相等，即做的功相等，即EB vIRR，l2 2BvFBI,Rll2 3BvW2F2,Rll2 3BvQW2R。l（2 2）令）令 畫出的圖像分畫出的圖像分為三段，如圖所示。為三段，如圖所示。答案：答案：0B vIR，l00t0,iIv2t,i0vv23t,iIvv lllll 2 3Bv1 22R見解析圖l
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