通用版高考物理一轮复习第十章第65课时电磁感应中的图像问题题型研究课讲义含解析

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第65课时 电磁感应中的图像问题(题型研究课)

命题点一 根据B ­t 图像分析电磁感应过程

[典例] 如图甲所示,导体棒MN 置于水平导轨上,P Q 之间有阻值为R 的电阻,P Q NM 所围的面积为S ,不计导轨和导体棒的电阻。导轨所在区域内存在沿竖直方向的磁场,规定磁场方向竖直向上为正,在0~2t 0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示,导体棒始终处于静止状态。下列说法正确的是( )

A .在0~t 0和t 0~2t 0时间内,导体棒受到导轨的摩擦力方向相同

B .在t 0~2t 0时间内,通过电阻R 的电流方向为P 到Q

C .在0~t 0时间内,通过电阻R 的电流大小为2B 0S Rt 0

D .在0~2t 0时间内,通过电阻R 的电荷量为B 0S R

[解析] 由题图乙所示图像可知,0~t 0时间内磁感应强度竖直向上减小,穿过回路的磁通量减少,由楞次定律可知,为阻碍磁通量的减少,导体棒具有向右的运动趋势,导体棒受到向左的摩擦力,在t 0~2t 0时间内,穿过回路的磁通量竖直向上增加,为阻碍磁通量的增加,导体棒有向左的运动趋势,导体棒受到向右的摩擦力,在0~t 0和t 0~2t 0时间内摩擦力方向相反,故A 错误;由题图乙所示图像可知,在t 0~2t 0时间内磁感应强度竖直向上增大,穿过闭合回路的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流沿顺时针方向(俯视),通过电阻R 的电流方向为Q 到P ,故B 错误;由题图乙所示图像,应用法拉第电磁感应定律可得,

在0~t 0时间内感应电动势为E 1=ΔΦΔt =S ·ΔB Δt =B 0S t 0,感应电流大小为I 1=E 1R =B 0S Rt 0

,故C 错误;由题图乙所示图像,应用法拉第电磁感应定律可得,在0~2t 0内通过电阻R 的电荷

量为q =ΔΦ′R =2B 0S -B 0S R =B 0S R

,故D 正确。 [答案] D

[易错提醒]

(1)法拉第电磁感应定律E =n ΔΦΔt 常考两种情况,即E =n ΔB Δt S 和E =nB ΔS Δt ,其中ΔB Δt

是B ­t 图像的斜率。

(2)计算电动势时要注意有效面积,求解电压时要分清内外电路。

[集训冲关]

1.(多选)一个面积S =4×10-2 m 2

、匝数n =100的线圈放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图所示,则下列判断正确的是( )

A .0~2 s 内穿过线圈的磁通量变化率等于-0.08 Wb/s

B .0~2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零

C .0~2 s 内线圈中产生的感应电动势等于8 V

D .在第3 s 末线圈中的感应电动势等于零

解析:选AC 线圈磁通量的变化率ΔΦΔt =ΔB Δt S ,其中磁感应强度的变化率ΔB Δt

即为B t 图像的斜率,由题图知0~2 s 内ΔB Δt =-2 T/s ,所以ΔΦΔt

=-2×4×10-2 Wb/s =-0.08 Wb/s ,选项A 正确;在0~2 s 内线圈磁感应强度B 由2 T 减到0,又从0向相反方向增加到2 T ,所以这2 s 内的磁通量的变化量ΔΦ=(B 2-B 0)S =(-2-2)×4×10-2 Wb =-0.16 Wb ,选项B 错误;0~2 s 内线圈中产生的感应电动势E =n ⎪⎪⎪⎪

⎪⎪ΔΦΔt =100×0.08 V=8 V ,选项C 正确;第3 s 末线圈中的感应电动势等于2~4 s 内的平均感应电动势,E ′=n ΔΦ′Δt ′=n ΔB ′Δt ′

S =100×2×4×10-2 V =8 V ,选项D 错误。

2.(多选)如图甲所示,面积为S 的n 匝圆形闭合线圈内,存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小随时间周期性变化,如图乙所示,已知线圈的电阻为R ,则下列说法正确的是( )

A .线圈内产生的感应电动势最大值为S

B 0t 0

B .线圈内产生的感应电流最小值为nSB 0

2Rt 0

C .线圈内产生的感应电动势周期为4t 0

D .0~t 0时间内线圈内产生的感应电流沿顺时针方向

解析:选CD 根据法拉第电磁感应定律可知E =n ΔB Δt S ,结合题图乙分析可知,在0~t 0时间内线圈内产生的感应电动势最大,最大值为E max =n ΔB Δt S =nB 0S t 0

,A 错误;t 0~2t 0时间内线圈内产生的感应电动势最小为零,故感应电流的最小值为零,B 错误;由题图图线可知,线圈内产生的感应电动势周期为4t 0,C 正确;0~t 0时间内磁感应强度逐渐增大,线圈中的磁通量增大,根据楞次定律可知,0~t 0时间内线圈内产生的感应电流沿顺时针方向,D 正确。

3.如图甲所示,在倾角α=37° 的光滑平行导轨上,有一长度恰等于导轨宽度的均匀导体棒EF ,平行于斜面底边CD 由静止释放。导轨宽度L =10 cm ,在导体棒EF 以下距离导体棒EF 为x 1的区域内有垂直于导轨所在平面的匀强磁场,该区域面积S =0.3 m 2,以释放导体棒EF 时为计时起点,匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,导体棒

EF 在t =1 s 时进入磁场区域,并恰好做匀速直线运动,已知导体棒EF 的电阻r 等于定值电阻R =6 Ω,导轨足够长且不计电阻,重力加速度g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,则( )

A .导体棒EF 在磁场外运动时没有感应电流产生

B .位移x 1为3 m

C .导体棒EF 进入磁场后感应电动势为0.6 V

D .在0~2 s 内电路中产生的内能为0.15 J

解析:选B 导体棒EF 没有进入磁场区域时穿过回路的磁感应强度不断增大,闭合回路的磁通量发生变化,回路产生感应电流,故A 错误;导体棒EF 没有进入磁场前,由牛顿第二定律得:mg sin α=ma ,解得:a =6 m/s 2,导体棒EF 进入磁场前做初速度为零的匀加

速直线运动,则x 1=12at 2=12

×6×12 m =3 m ,故B 正确;导体棒EF 进入磁场时的速度:v =at =6×1 m/s=6 m/s ,由题图乙所示图像可知,导体棒EF 进入磁场后磁场的磁感应强度B =2 T ,感应电动势:E 2=BLv =2×0.1×6 V=1.2 V ,故C 错误;在第1 s 内,产生的热

量为Q 1=E 22R ×t =⎝ ⎛⎭⎪⎫ΔΦΔt 22R ×t =212×1 J=0.03 J ,1 s 后磁感应强度大小不变,导体

棒EF 在磁场中做匀速运动,由于该区域的面积为S =0.3 m 2,所以有磁场的斜面长度为3 m ,

导体棒EF 在磁场中运动了t =36 s =0.5 s ,产生的热量为Q 2=E 222R ×0.5=1.2212

×0.5 J=0.06 J ,在1.5~2 s 内导体棒EF 已经离开了磁场,所以电路中不产生内能,故在0~2 s 内电路中产生的内能为Q =Q 1+Q 2=0.09 J ,故D 错误。

命题点二 根据电磁感应过程判断力、电图像

考法1 E t 图像的判断

[例1] (2019·辽宁实验中学模拟)如图所示,在P Q 、Q R 区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面。一导线框abcdef 位于纸面内,线框的邻边都相互垂直,bc 边与磁场的边界P 重合。线框与磁场区域的尺寸已标注。从t =0时刻开始,线框匀速横穿两个磁场区域。以a →b →c →d →e →f →a 为线框中的电动势E 的正方向,则选项图所示的四个E ­t 关系示意图中正确的是( )

[解析] 如图是线框切割磁感线的不同阶段示意图。

在甲→乙阶段,只有bc 切割向外的磁感线,由右手定则知感应电动势为负,大小为Blv ;在乙→丙阶段,bc 切割向里的磁感线,电动势为正,同时de 切割向外的磁感线,电动势为负,等效电动势为零;在丙→丁阶段,de 切割向里的磁感线,同时af 切割向外的磁感线,

相关文档
最新文档