高考物理总复习知识讲解 电磁感应中的电路及图像问题(提高).doc

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1、物理总复习:电磁感应中的电路及图像问题编稿:李传安审稿:张金虎【考纲要求】1、理解电磁感应中的电路问题2、理解磁感应强度随时间的变化规律图像3、理解感应电动势(路端电压)随时间的变化规律图像4、理解感应电流随时间的变化规律图像5、理解安培力随时间的变化规律图像【考点梳理】考点、电磁感应中的电路及图像问题要点诠释:电磁感应现象中图像问题的分析,要抓住磁通量的变化,从而推知感应电动势(电流)大小变化的规律,用楞次定律判断出感应电动势(或电流)的方向,从而确定其正负,以及在坐标中的范围。分析回路中的感应电动势或感应电流的大小及其变

2、化规律,要利用法拉第电磁感应定律来分析。有些问题还要画出等效电路来辅助分析。另外,要正确解决图像问题,必须能根据图像的定义把图像反映的规律对应到实际过程中去,又能根据实际过程的抽象规定对应到图像中去,最终根据实际过程的物理规律进行判断,这样,才抓住了解决图像问题的根本。解决这类问题的基本方法:(1)明确图像的种类,是图像还是图像,图像,或者图像。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图像,即E-x图像和I-x图像。(2)分析电磁感应的具体过程。(3)结合楞次定律、法拉

3、第电磁感应定律、左手定则、右手定则、安培定则、欧姆定律、牛顿运动定律等规律判断方向、列出函数方程。(4)根据函数方程,进行数学分析,如斜率及其变化、两轴的截距等。(5)画图像或判断图像。【典型例题】由于磁通量变化引起的类型一、根据图像的规律,选择图像、图像电磁感应中线圈面积不变、磁感应强度均匀变化,产生的感应电动势为,磁感应强度的变化率是定值,感应电动势是定值,感应电流就是一个定值,在图像上就是水平直线。例1、矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度B随时

4、间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流I的正方向,下列各图中正确的是( )【思路点拨】磁感应强度的变化率为定值,感应电动势电流即为定值。应用楞次定律“增反减同”逐段判断电流的方向,同一个斜率电流方向、大小均相同。【答案】D【解析】根据法拉第电磁感应定律,,导线框面积不变,为一定值,感应电动势也为定值,感应电流也为定值,所以A错误。0-1s磁感应强度随时间增大,根据楞次定律,感应电流的方向为逆时针,为负,C错误。1-3s斜率相同即相同为负,与第一段的大小相等,感应电动势、感应电流大小相等,方向相反,为顺时针方向,为正

5、,所以B错误,D正确。【总结升华】斜率是一个定值,要灵活应用法拉第电磁感应定律(这里定性分析)。1-3s可以分段分析判断感应电流的方向,速度太慢,这里充分应用1-2s和2-3s是同一个斜率,感应电动势、感应电流大小相等方向相同,概念清晰,解题速度快。举一反三【变式1】在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一个面积不变的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示,取线圈中磁场B的方向向上为正,当磁场中的磁感应强度随时间t如图乙所示变化时,图丙中的四图中正确表示线圈中感应电流变化的是( )【答案】A【解析】第一段,磁感应强度

6、均匀减小,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,向上,再用右手螺旋判断出感应电流方向与正方向相反,为负,BC错。第二段斜率仍为负,感应电流方向与第一段相同,为负,D错。但第二段斜率值大,根据,第二段感应电动势大,感应电流大,A正确。【变式2】一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中,设向里为磁感应强度B的正方向,线圈中的箭头为感应电流i的正方向,如图(甲)所示。已知线圈中感应电流i随时间而变化的图象如图(乙)所示。则磁感应强度B随时间t而变化的图象可能是图(丙)中的()【答案】CD【解析】从给出的i-t图线看出,虽

7、然电流是交变的,但在同一方向时的电流大小是恒定的,根据法拉第电磁感应定律,应是恒量,磁感应强度B都是时间t的一次函数。进一步观察i-t图,在0.5s,1.5s,2.5s,3.5s,4.5s的时刻,感应电流发生了突变,但给出的B-t图中的B图中的B值是在1s,2s,3s,4s发生突变的,所以选项B不正确。根据给出的磁感应强度B和电流的正方向,选项A中,在0.5s内,B是负值,且B的大小在增大,根据楞次定律,闭合线圈中的电流应是顺时针方向的,即电流为正值,但i-t图中的0.5s内电流是负值,所以选项A是不正确的。用同样的方法分析

8、,选项C是正确的。选项D中,虽然B的方向一直为正,但它的变化规律,即跟选项C完全一样,所以答案D也是正确的。类型二、根据线圈穿越磁场的规律,选择图像、图像、图像或E-x图像、U-x图像和I-x图像例2、(2014江苏省盐城中学)如图所示,一个菱形的导体线框沿着自己的对角线匀速运动,穿过具有

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