高考物理重点专题突破专题11 电学图象

高考物理重点专题突破专题11 电学图象内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 ：电学图像电磁感应中常常涉及磁感应强度 B、磁通量 、感应电动势 E、感应电流 I 随时间的变化的图像，即 、。 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 和。 这些图像问题大体可分为两类：一、由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像例 1、如图甲所示，由均匀电阻丝做成的正方形 线框 电阻为 R1,ab=bc=cd=da=l,现将线框以与 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、边始终保持与边界平行令线框的 刚与磁场左边界重合时t=O，电流 2、沿 动的方向为正(1)在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图象(2)在图丙中画出线框中 a、b 两点间电势差 时间 t 变化的图象分析：本题是电磁感应知识与电路规律的综合应用，要求我们运用电磁感应中的楞次定律、法拉第电磁感应定律及画出等效电路图用电路规律来求解，是一种常见的题型。 解答：(1)令 ，画出的图像分为三段(如下图所示)t=0l/v,i=t= l/v2l/v,i=0t=2l/v3l/v,i=(2)令 出的图像分为三段(如上图所示) 高中物理资源下载平台世昌的博客 ：要求我们分析题中所描述的物理情景,了解已知和所求的，然后将整个过程分成几个小的阶段,每个阶段中物理量间的变化关系分析明确 3、,最后规定正方向建立直角坐标系准确的画出图形例 2、如图所示，一个边长为 a，电阻为 R 的等边三角形，在外力作用下以速度 v 匀速的穿过宽度均为 a 的两个匀强磁场，这两个磁场的磁感应强度大小均为 B，方向相反，线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直，取逆时针方向为电流的正方向，试通过计算，画出从图示位置开始，线框中产生的感应电流 I 与沿运动方向的位移 x 之间的函数图象分析：本题研究电流随位移的变化规律，框进入第一个磁场时， 到 a/2 过程中，切割有效长度由 0 增到 ；在位移由 a/2 到 a 的过程中，切割有效长度由23在 x=a/2 时， ，I= ，电流为正线框穿越两磁场边界时， 4、线框在23割的有效长度也在均匀变化在位移由 a 到 3a/2 过程中，切割有效长度由 O 增到。 ；在位移由 3a/2 到 2a 过程中，23到 0.在 x=3a/2 时，I= 电流为负线框移出第二个磁场23 一 x 图象如右图所示例 3、如图所示电路中，S 是闭合的，此时流过线圈 L 的电流为 过灯泡 A 的电流为 i1 刻将 S 断开，那么流过灯泡 的电流随时间变化的图象是图中的哪一个? ( )高中物理资源下载平台世昌的博客 ,t 1时刻将 s 断开,L 中会产生自感电动势与灯泡 A 构成闭合回路。 L 中的电流会在 向与 A 中的电流与原方向相反，最终减小为零 因断开的 S 的瞬间。 灯泡 5、 A 中的电流比断开前大，故会闪亮一下再熄灭答案选 给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量例 4、 （2001 年全国物理）如图甲所示，一对平行光滑导轨，放在水平面上，两导轨间的距离 l=阻 R=一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及两轨道的电阻均可忽略不计，整个装置处于磁感应强度 B=匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，如图甲所示。 现用一外力 F 沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，侧得力 F 与时间 t 的关系如图 14 乙所示。 求杆的质量 m 和加速度 a。 分析: 本题已知图像要求利用电磁及力学知识求出相应的物理量，体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，用 v 表示瞬时 6、速度，t 表示时间，则杆切割磁感线产生的感应电动势为：E=闭合回路中的感应电流为 由安培力公式和牛顿第二定律得：F 由、式得 F=像的斜率、截距、面积等表征的物理意义或物理量是重点分析的内容,再运用力学知识、电磁学知识及电路规律来求解。 例 5、 (2000 年上海，10)如图 (a)，圆形线圈 P 静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈 Q，P 和 Q 共轴，Q 中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图 (b) 所示P 所受的重力为 G，桌面对 P 的支持力为 N则 ( )At G Bt 2时刻，NGCt 3时刻，NG Dt 4时刻，N题以能力立意，综合考查由图像来分析、判断相关的物理过程 7、，有一定的难度。 高中物理资源下载平台世昌的博客 ：难点是 P、Q 线圈中只要有一个电流为零，则相互作用力为零。 答案选 A、度相等、电阻均为 r 的三根金属棒 D、导线相连，如图所示，不考虑导线电阻，此装置匀速进入匀强磁场的过程（匀强磁场垂直纸面向里，宽度大于 距离） ，端电势差 u 随时间变化的图像可能是：（ ）A B C D2、如下图所示，一有界匀强磁场，磁感应强度大小均为 B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为 L，在磁场区域的左侧相距为 L 处，有一边长为三的正方形导体线框，总电阻为 R，且线框平面与磁场方向垂直现使线框以速度 v 匀速穿过磁场区域若以初始位置为计时起点，规定电流逆 8、时针方向时的电流和电动势方向为正，B 垂直纸面向里时为正，则以下四个图像中对此过程描述不正确的是：（ ）3、 (1997 年上海，一、4)一磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动，并穿过线圈向远处而去，如图 10 一 19 所示则图 20 所示较正确反映线圈中电流 i 与时间 t 关系的是(线圈中电流以图示箭头为正方向)( )4、一闭合线圈置于磁场中，若磁感应强度随时间变化的规律如图 312 所示，则图3 13 中能正确反映线圈中感应电动势随时间变化的图象是C 世昌的博客 12图 3135、(1999 年全国，12)一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正在磁场中有一细金属圆环，线圈平面 9、位于纸面内，如图 (a)所示现令磁感应强度 B 随时间 t 变化，先按图 (b)中所示的 线变化，后来又按图线 化令 2、E 3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I 1、I 2、I 3分别表示对应的感应电流，则( )AE 1 1沿逆时针方向，I 2沿顺时针方向BE 1时受到的安培力大于F，做减速运动随着速度的减小，安培力变小，减速运动的加速度变小，电流的变化变慢，但 出磁场时(x=3l)最小速度不能小于进磁场时的速度，故 x=3l 处回路中电流不能小于 明：解答此题的关键是线框 在 x=l 和 x=2l 间运动时做加速运动，故 出磁场时产生的电流 i F 安F 拉，做减速运动，i 逐渐 10、变小，F 安逐渐变小，i 的变化率变小，最终 出磁场时的速度不能小于匀速运动的速度，故 x=3l 时 i此，当 x=2l 到 x=3l 区间，线框中感应电流的 ix 图线形状不唯一，可以表示成三种情况 如图(b)所示9、 答案：(1)I 0= ，f= ， (2)图线如图 1055 所示解析：(1)在从图 1 中位置开始(t=O)转过 60的过程中，经 t,转角=路的磁通量为= 由法拉第电磁感应定律，感应电动势为 E= 因匀速转动，这2 t高中物理资源下载平台世昌的博客 由欧姆定律可求得 前半圈和后半圈 I(t)相同，故感应流频率等于旋转频率的 2 倍，f= 10、解析：假定磁场充满整个空间，规定沿 方向为电流正方向，线圈在转动的一个周期内，线圈中电流随时间变化的图像应是一个完整的正弦曲线，但线圈平面从图中位置转过 /3 角度，即 T/6 内，穿过线圈的磁通量不变化，线圈中无电流同理，在一个周期的最后 T/6 内，穿过线圈的磁通量也不变化，线圈中也无电流感应电流随时间变化的图像如图所示。