2019版高考物理一輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)微專題十圖象法在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用課件.pptx

1、核心素養(yǎng)微專題 十 圖象法在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用,【素養(yǎng)養(yǎng)成】 1.圖象類型: 借助圖象考查電磁感應(yīng)的規(guī)律是高考的熱點(diǎn),此類題目一般分為兩類: (1)由給定的電磁感應(yīng)過程選擇正確的圖象。,(2)由給定的圖象分析電磁感應(yīng)過程,定性或定量求解相應(yīng)的物理量或推斷出其他圖象。 常見的圖象有-t、E-t、i-t、U-t、q-t、F-t、P-t等圖象。,2.方法突破: 類型一根據(jù)電磁感應(yīng)過程選圖象,類型二根據(jù)圖象分析電磁感應(yīng)過程,3.應(yīng)用技巧: (1)三個(gè)關(guān)注:關(guān)注初始時(shí)刻,如初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零,是正方向還是負(fù)方向;關(guān)注變化過程,看電磁感應(yīng)發(fā)生過程分幾個(gè)階段,這幾個(gè)階段是否和圖象變化相對應(yīng);關(guān)注大小、方

2、向的變化趨勢,看圖象斜率大小、圖象的曲直和物理過程是否對應(yīng)。,(2)三個(gè)明確:明確圖象所描述的物理意義;明確各種正、負(fù)號的含義;明確斜率、截距、折點(diǎn)的含義。,(3)三種特殊解法。 排除法:定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨 勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變 化),特別是分析物理量的正負(fù),以排除錯誤的選項(xiàng)。比 如:對于線圈一進(jìn)一出的問題,q=n =0,i-t圖象中t 軸上方的面積和t軸下方的面積相等。,函數(shù)法:根據(jù)題目所給條件結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、牛頓第二定律、歐姆定律等定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系式,由函數(shù)關(guān)系式對圖象進(jìn)行分析和判斷,比如分析斜率的變化、截距的含義

3、等。 特殊值法:根據(jù)特殊時(shí)刻、特殊位置值是否符合實(shí)際,判斷正誤。,【典例突破】 【典例1】(2018婁底模擬)如圖所示,在邊長為a的正方形區(qū)域內(nèi),有以對角線為邊界、垂直于紙面的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同、方向相反,紙面內(nèi)一邊長為a的正方形導(dǎo)線框沿x軸勻速穿過磁場區(qū)域,t=0時(shí)刻恰好開始進(jìn)入磁場區(qū)域,以順時(shí)針方向?yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向,下列選項(xiàng)中能夠正確表示電流與位移關(guān)系的是(),【點(diǎn)睛】(1)線框勻速穿過磁場區(qū)域,根據(jù)q= 可 知通過線框的電荷量為0,ix圖象和it圖象形狀 相同,面積為0。 (2)順時(shí)針方向?yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向,關(guān)注初始 時(shí)刻導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流方向。,(3)對于圖象問

4、題,往往采用定性與定量相結(jié)合的方法判斷,根據(jù)感應(yīng)電流方向就可定性排除掉一些選項(xiàng),再根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律得到i與x的關(guān)系式定量分析。,【解析】選B。在0 xa,右邊框切割磁感線產(chǎn)生感 應(yīng)電流,電流大小i= ,其中 0 x 時(shí),方向順時(shí)針;x= 時(shí),導(dǎo)線框中感應(yīng)電 流為零; xa時(shí),方向逆時(shí)針。在ax2a時(shí),左邊 框切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,ax 時(shí),感應(yīng)電流大 小i= ,方向逆時(shí)針;x= 時(shí),導(dǎo)線框中感應(yīng)電流為零; x2a,方向順時(shí)針,所以B項(xiàng)正確,A、C、D項(xiàng)錯誤。,【典例2】(2018赤峰模擬)如圖甲所示,光滑平行金 屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成角,M、P兩端接一 電阻為R的

5、定值電阻,電阻為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置, 其他部分電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、 方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中。t=0時(shí)對金屬棒 施加一平行于導(dǎo)軌向上的外力F,使金屬棒由靜止開始,沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動,通過定值電阻R的電荷量q隨時(shí)間的平方t2變化的關(guān)系如圖乙所示。下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量、金屬棒的加速度a、外力F、通過電阻R的電流I隨時(shí)間t變化的圖象中正確的是(),【點(diǎn)睛】(1)根據(jù)電路中通過電阻R的電荷量q的計(jì)算公式,結(jié)合乙圖不難發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒沿斜面向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。 (2)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓第二定律寫出感應(yīng)電流I、外力F與時(shí)間

6、t的關(guān)系式。,【解析】選C。設(shè)導(dǎo)體棒ab沿斜面向上移動d的過程中, 通過定值電阻R的電荷量為q,設(shè)導(dǎo)體棒的長度為L,則 有:q= d,可得=Rq,因q與t2成正比,設(shè)比 例系數(shù)為k,則有:-0=kRt2,即:=0+kRt2,由圖乙 可知通過定值電阻R的電荷量q與t2成正比,根據(jù)q= d可知導(dǎo)體棒ab沿斜面向上移動的距離d與上,移時(shí)間t2成正比,結(jié)合初速度為零的勻變速直線運(yùn)動位 移時(shí)間關(guān)系可得導(dǎo)體棒沿斜面向上做初速度為零的 勻加速直線運(yùn)動,設(shè)加速度為a,則有:v=at,I= = ,F-mgsin-FA=ma,可得:F=mgsin+ma+BIL= mgsin+ma+ t。故選C。,【強(qiáng)化訓(xùn)練】 1

7、.(多選)(2018武漢模擬)如圖甲所示,在足夠長的光滑的斜面上放置著金屬線框,垂直于斜面方向的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定垂直斜面向上為正方向)。t=0時(shí)刻將線框由靜止釋放,在線框下滑的過程中,下列說法正確的是(),A.線框中產(chǎn)生大小、方向周期性變化的電流 B.MN邊受到的安培力先減小后增大 C.線框做勻加速直線運(yùn)動 D.線框中產(chǎn)生的焦耳熱等于其機(jī)械能的損失,【解析】選B、C。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E= S得, 磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率不變,則感應(yīng)電動勢不變,感應(yīng)電 流的大小不變,根據(jù)楞次定律知,感應(yīng)電流的方向不變, 故A項(xiàng)錯誤;根據(jù)F=BIL知,感應(yīng)電流的大小不變,磁感

8、應(yīng) 強(qiáng)度的大小先減小后反向增大,則MN邊所受的安培力先 減小后增大,故B項(xiàng)正確;線框上下兩邊所受的安培力大,小相等,方向相反,可以知道線框所受的合力大小恒定,線框做勻加速直線運(yùn)動,故C項(xiàng)正確;對于線框,只有重力做功,機(jī)械能守恒,根據(jù)能量守恒知,磁場能轉(zhuǎn)化為焦耳熱,故D項(xiàng)錯誤。,2.(多選)(2018許昌模擬)兩條平行虛線間存在一勻 強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直,一正方形單匝導(dǎo) 線框abcd位于紙面內(nèi),如圖甲所示。t=0時(shí)cd邊與磁場 邊界重合,線框在水平外力F的作用下從靜止開始做變 速直線運(yùn)動通過磁場。規(guī)定逆時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的 正方向,回路中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化如圖乙所示;規(guī)定,水平向左為

9、力的正方向,下列給出的關(guān)于回路中感應(yīng)電動勢E、線框所受安培力F安、外力F隨時(shí)間變化的圖象中,可能正確的是(),【解析】選A、C、D。設(shè)線框的電阻為R,則電動勢E=IR, 即E與I成正比,又E與I方向相同,選項(xiàng)A正確;設(shè)線框的 邊長為L,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則F安=BLI,即F安與I成正 比;根據(jù)楞次定律可知,安培力總是阻礙線框的運(yùn)動,即 安培力的方向總是水平向左,選項(xiàng)C正確、B錯誤;根據(jù) 法拉第電磁感應(yīng)定律知E=BLv,又E=IR,得v= ,即v與,I成正比,結(jié)合題圖乙可知,經(jīng)過相等時(shí)間t0,電流增加量相等,則經(jīng)過相等時(shí)間t0,速度增加量相等,線框從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動,設(shè)加速度為a,根據(jù)

10、牛頓第二定律,有F-F安=ma,即F=ma+F安=ma+BLI,方向始終向右,選項(xiàng)D正確。,3.(2018太原模擬)圖甲中,兩平行光滑金屬導(dǎo)軌放置 在水平面上,間距為L,左端接電阻R,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。整 個(gè)裝置處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場 中。將質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上。當(dāng) ab受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運(yùn) 動時(shí),F與金屬棒速度v的關(guān)系如圖乙。已知ab與導(dǎo)軌始,終垂直接觸良好,設(shè)ab中的感應(yīng)電流為i,ab受到的安培力大小為FA,R兩端的電壓為UR,R的電功率為P,則圖中大致正確的是(),【解析】選A。金屬棒受到的安培力:FA=BiL= ,對 金屬棒

11、,由牛頓第二定律可得:F-FA=ma,金屬棒的加速 度:a= ,由圖乙所示可知,力F隨速度增大而減 小,金屬棒做加速度減小的加速運(yùn)動,當(dāng)拉力與安培力 相等時(shí)金屬棒做勻速直線運(yùn)動。感應(yīng)電動勢:E=BLv,電 路電流:i= v,由于金屬棒先做加速度減小,的加速運(yùn)動后做勻速直線運(yùn)動,則i先增大然后保持不 變,i在相等時(shí)間內(nèi)的增加量逐漸減小,由圖示圖象可 知符合題意,故A項(xiàng)正確;金屬棒受到的安培力:FA=BiL = ,由于金屬棒先做加速度減小的加速運(yùn)動后做 勻速直線運(yùn)動,則安培力隨時(shí)間先增大后保持不變,故 B項(xiàng)錯誤;R兩端電壓:UR=iR= ,由于金屬棒先,做加速度減小的加速運(yùn)動后做勻速直線運(yùn)動,則R

12、兩端 電壓先增大后保持不變,且電壓在相等時(shí)間內(nèi)的增加量 逐漸減少,故C項(xiàng)錯誤;R的電功率:P=i2R= ,由 于金屬棒先做加速度減小的加速運(yùn)動后做勻速直線運(yùn) 動,電阻R的電功率先增大后保持不變,且電功率在相等 時(shí)間內(nèi)的增加量逐漸減少,故D項(xiàng)錯誤。,4. 寬為L的兩光滑豎直裸導(dǎo)軌間接有固定電阻R,導(dǎo)軌(電阻忽略不計(jì))間、區(qū)域中有垂直紙面向里寬為d、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,、區(qū)域間距為h,如圖,有一質(zhì)量為m、長為L電阻不計(jì)的金屬桿與豎直導(dǎo)軌緊密接觸,從距區(qū)域上端H處桿由靜止釋放。若桿在、區(qū)域中運(yùn)動情況完全相同,現(xiàn)以桿由靜止釋放為計(jì)時(shí)起點(diǎn),則桿中電流隨時(shí)間t變化的圖象可能正確的是(),【解析】選B

13、。桿在無磁場區(qū)域運(yùn)動時(shí)做a=g的勻 加速直線運(yùn)動,所以I-t圖象的電流強(qiáng)度為零;而桿 通過場區(qū)可能做加速度減小的減速運(yùn)動,所以 I= ,所以I-t圖象的斜率減小,B項(xiàng) 正確,A、C、D項(xiàng)錯誤。,5.(2018蚌埠模擬)如圖甲所示,PQ和MN是兩根間距為L的光滑水平長直導(dǎo)軌,P與M之間連接一個(gè)阻值為R的定值電阻,一個(gè)長為L、質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒ab垂直放在導(dǎo)軌上,整個(gè)裝置處于豎直方向勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。,(1)現(xiàn)在金屬棒ab上作用一個(gè)大小為F的水平恒力,使其沿導(dǎo)軌運(yùn)動,求ab棒最大速度的大小。 (2)若在金屬棒ab上作用一個(gè)水平力F,使金屬棒ab沿導(dǎo)軌由靜止做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動,求水平力F與時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系式,并