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1、 法拉第电磁感应定律应用-图像问题 【知识要点】电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势和感应电流I等随时间变化的图线，即Bt图线、t图线、Et图线和It图线。 对于切割产生的感应电动势和感应电流的情况，有时还常涉及感应电动势和感应电流I等随位移x变化的图线，即Ex图线和Ix图线等。 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。 1、定性或定量地表示出所研究问题的函数关系2、在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映3、画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达一 热身训练1如图所示，一宽40c
2、m的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻t=0，在下列图线中，正确反映感应电流强度随时间变化规律的是c2穿过某线圈的磁通量随时间变化的-t图象如图所示.下面几段时间内，产生感应电动势最大的时间是05 s 5 s10 s10 s15 s 12 s15 sA.只有 B.只有C.或 D.或【命题意图】 通过-t图象的识别和分析，考查对法拉第电磁感应定律的理解.【解题思路】二讲练平台3如图所示，xoy坐标系y轴左侧和右侧分别有垂直于纸面
3、向外、向里的匀强磁场，磁感应强度均为B，一个围成四分之一圆形的导体环oab，其圆心在原点o，半径为R，开始时在第一象限。从t=0起绕o点以角速度逆时针匀速转动。试画出环内感应电动势E随时间t而变的函数图象（以顺时针电动势为正）。yoxBab4.如图所示，在边长为2L的正方形范围内，有磁感应强度为B的匀强磁场.一电阻为R，边长为L的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向以速度v匀速通过磁场.从ab边进入磁场计时.(1)画出穿过线框磁通量随时间变化的图象.(2)画出线框中感应电流随时间变化的图象.（取逆时针方向的电流为正方向）2llbac变式题 .如图甲所示，abcd为一边长为L，具有质量的刚性
4、导线框，位于水平面内，bc边串联有电阻R，导线的电阻不计，虚线表示匀强磁场区域的边界，它与线框的ab边平行，磁场区域的宽度为2L，磁感应强度为B，方向竖直向下.线框在一垂直于ab 边的水平恒定拉力F作用下，沿光滑水平面运动，直到通过磁场区域.已知ab边刚进入磁场时，线框变为匀速运动，此时通过电阻R的电流大小为i0，试在乙图中的ix坐标系内定性画出：从导线框刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，通过电阻R的电流i的大小随ab边位置坐标x变化的曲线.图乙i0ix02l图甲lR5.如图所示，截面积为0.2 m2的100匝圆形线圈A处在变化磁场中，磁场方向垂直线圈截面，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图
5、所示.设向外为B的正方向，线圈A上的箭头为感应电流I的正方向，R1=4 ，R2=6 ，C=30 F，线圈内阻不计.求电容器充电时的电压和2 s后电容器放电的电量.【命题意图】 识别和理解物理图象的意义，根据图象信息和题目条件，将电磁感应电路转化为直流电路进行分析和计算的能力.【解题思路】 三、拓展提升6匀强磁场磁感应强度B=0.2 T，磁场的宽度L=1 m，一正方形金属框边长ad=l=1 m，其电阻r=0.2 ，金属框以v=10 m/s的速度匀速穿过磁场区域，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图所示. (1)画出金属框穿过磁场区域的过程中，金属框内感应电流的It图线.(2)画出ad两端电压的U
6、t图线.t/sB00-B01 3 5 7 9 顺时针7.一匀强磁场，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，线圈位于纸面内，如图甲所示.现令磁感应强度值B随时间t变化，先按图乙所示的0a图线变化，后来又按bc和cd变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流（BD ）A.E1E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B.E1E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向C.E12a）从磁场上方下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图象如右图所示，则线框从磁场中穿出过程中线框中
7、感应电流i随时间t变化的图象可能是以下的哪一个（ ） 5如图所示，闭合矩形导体线框abcd从高处自由下落，在ab边开始进入匀强磁场到cd边刚进入磁场这段时间内，线框的速度v随时间t变化的图象可能是图中的 tv0tv0tv0tv0ABCD6.如图所示，水平放置的两平行导轨左侧连接电阻，其它电阻不计.导体MN放在导轨上，在水平恒力F的作用下，沿导轨向右运动，并将穿过方向竖直向下的有界匀强磁场，磁场边界PQ与MN平行，从MN进入磁场开始计时，通过MN的感应电流i随时间t的变化可能是下图中的（ ）t0t0tD0tC0NMPQFabcdl7图中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
8、纸面向里abcd是位于纸面的梯形线圈，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（如图）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越磁场区域取沿的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间变化的图线可能是 tIO l/v 2l/vtIO l/v 2l/vIO l/v 2l/vttIO l/v 2l/vABCD8(2005年理综)处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，一恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd边离开纸面向外运动若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流
9、I随时间t变化的图线是ctIOtIOtIOtIOABCDBbcda9(2005年上海物理)如图所示，A是长直密绕通电螺线管小线圈B与电流表连接，并沿A的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A能正确反映通过电流表中电流I随x变化规律的是（ ）A B C D10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（ ） A、t1时刻 NG B、t2时刻 NG C、t3时刻 NG D、t4时刻 N=G第5课时 参考答案1.C 2.B【解题思路】 E=中，为磁通量的变化率，表示磁
10、通量变化的快慢程度.在-t图象中，图象上升(增加)或下降(减少)的快慢程度即表示出磁通量变化的快慢程度，也就是图象中越“陡”之处，对应的磁通量变化率越大，感应电动势也越大.由图可以看出10 s15s内对应的感应电动势最大.【正确答案】 B3. T 2TEtoEm解：开始的四分之一周期内，oa、ob中的感应电动势方向相同，大小应相加；第二个四分之一周期内穿过线圈的磁通量不变，因此感应电动势为零；第三个四分之一周期内感应电动势与第一个四分之一周期内大小相同而方向相反；第四个四分之一周期内感应电动势又为零。感应电动势的最大值为Em=BR2，周期为T=2/，图象如右。IBl24.图乙i0i变式题5.
11、【命题意图】 识别和理解物理图象的意义，根据图象信息和题目条件，将电磁感应电路转化为直流电路进行分析和计算的能力.【解题思路】 由题给Bt图象可知，在01 s 内，B为负值，表示其方向向里，B在逐渐减小，由楞次定律可知线圈中将产生顺时针方向的感应电动势；在1 s 内，B为正值，表示其方向向外，B在逐渐增大，同样由楞次定律可知线圈中仍将产生顺时针方向的感应电动势.在02 s 内，线圈A与电阻R1、R2组成闭合回路，回路中有感应电流，此时，电容器C处于充电状态.2 s 后磁场消失，电容器放电至完毕.【规范解答】 由题给Bt图象，可知磁感应强度的变化率为 T/s线圈A中的感应电动势为E=0.4 V通过R2的电流强度为
