电磁感应中的图像问题

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1、电磁感应中的图像问题电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图像，即B-t图像、Φ-t图像、E-t图像和I-t图像等。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。不管是何种类型，电磁感应中的图像问题常需利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决。这些图像问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像，或由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。复习精要3．如图2所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框绕垂

2、直于纸面的轴O以角速度ω匀速逆时针转动。设线框中感应电流的方向以逆时针为正，线框处于图示位置时为时间零点。那么，在图3中能正确表明线框转动一周感应电流变化情况的是（）0it0it0it0itBACD图3A图2OBω3．如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（）abcdl2l/vl/vIC

3、Ot2l/vl/vIDtO2l/vl/vIBOtOl/v2l/vIAtB21.如图所示，LOO'L为一折线，它所形成的两个角∠LOO'和∠OO'L'均为45°。折线的右边有一匀强磁场.其方向垂直于纸面向里.一边长为l的正方形导线框沿垂直于OO'的方向以速度v作匀速直线运动，在t＝0的刻恰好位于图中所示位置。以逆时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流-时间(I–t)关系的是()（时间以l/v为单位）llO'LOL'l450vD0tI2130tI2130tI2130tI213D.A.B.C.解:由初始位置可得,切割的有效长度在逐渐变大,且为逆时针,所以BD中选一个,l

4、vt=l/vt=2l/vt=3l/v由于BD两项中前2秒内是一样的,没有区别.在第3秒内,线框已经有部分出上面磁场,切割的有效长度在减少,且为顺时针方向,所以只有D选项是正确的.21.如图所示，在PQ、QR区域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，bc边与磁场的边界P重合。导线框与磁场区域的尺寸如图所示。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为线框中电动势的正方向。以下四个ε-t关系示意图中正确的是（）PQRaf2l2lllbllcdeB.εt01234C.εt01234D.tε01234A.εt01234C解见下页解：B.εt0

5、1234C.εt01234D.tε01234A.εt01234PQRaf2l2lllbllcde由楞次定律或左手定则可判定线框刚开始进入磁场时的电流方向，即感应电动势的方向为顺时针方向，故D选项错误；1－2s内,磁通量不变化,感应电动势为0,A选项错误;2－3s内,产生感应电动势E＝2Blv＋Blv＝3Blv,感应电动势的方向为逆时针方向（正方向）,故C选项正确.16．（15分）如图甲所示，由均匀电阻丝做成的正方形线框abcd的电阻为R，ab=bc=cd=da=l．现将线框以与ab垂直的速度v匀速穿过一宽度为2l、磁感应强度为B的匀强磁场区域，整个过程中ab、cd两边始终保持与边界平行．

6、令线框的cd边刚与磁场左边界重合时t＝0，电流沿abcda流动的方向为正．（1）求此过程中线框产生的焦耳热．（2）在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图象．（3）在图丙中画出线框中a、b两点间电势差uab随时间t变化的图象．l2lavdcb图甲图丙t0uabt0i图乙第3页解：⑴ab或cd切割磁感线所产生的感应电动势为对应的感应电流为ab或cd所受的安培力为，外力所做的功为，由能的转化和守恒定律，线框匀速拉出过程中所产生的焦耳热应与外力所做的功相等，第4页t0i⑵令，画出的图像分为三段t＝0～l/v，i＝-I0t＝l/v～2l/v，i＝0t＝2l/v～3l/v，i＝I0感应电流随时间变

7、化的图象如图示l/v2l/v3l/vI0–I0l/v2l/v3l/v题目tuab⑶令U0=Blv，画出的图像分为三段t＝0～l/v，t＝l/v～2l/v，t＝2l/v～3l/v，a、b两点间电势差uab随时间t变化的图象如图示0–U0/4–3U0/4–U0l/v2l/v3l/v题目第2页