《高考物理一轮总复习 第九章 电磁感应 第4节（课时1）电磁感应中的动力学和能量问题：电磁感应中的图象问题课件 鲁科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮总复习 第九章 电磁感应 第4节（课时1）电磁感应中的动力学和能量问题：电磁感应中的图象问题课件 鲁科版（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、热点突破热点突破：电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题1.热点透析热点透析2.典例剖析典例剖析3.规律方法规律方法4.跟踪训练跟踪训练第九章第九章 电磁感应电磁感应5.真题演练真题演练一、热点透析一、热点透析1.热点透析热点透析命题热点命题热点 电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题 考考情情分分析析高考题型：高考题型：主要是选择题，也有计算题，作图题主要是选择题，也有计算题，作图题常考类型：常考类型：1由给定的电磁感应过程选出或画由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象；出正确的图象；2由给定的有关图象分析电磁感应由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量过程，求解相应的物理量
2、.1电磁感应中常见的图象问题电磁感应中常见的图象问题2.处理图象问题的方法处理图象问题的方法处处理理图图象象问问题题首首先先要要分分清清阶阶段段，然然后后对对每每个个阶阶段段的的导导体体切切割割情情况况或或回回路路磁磁通通量量变变化化情情况况进进行行详详细细分分析析，并并进进一一步步确确定定感感应应电电动动势势、感感应应电电流流等等物物理理量量的的变变化化规规律律，有有的的还还需需要要对对线线框框进进行行受受力力分分析析、运运动动分分析析；然然后后根根据据图图象象的的纵纵、横横坐坐标标表表示示的的物物理理量，定性或定量地表示出所研究问题的函数关系。量，定性或定量地表示出所研究问题的函数关系。3
3、处理图象问题要做到处理图象问题要做到“四明确、一理解四明确、一理解”图图象象分分析析四明确四明确明确图象所描述的物理意义明确图象所描述的物理意义明确各种正、负号的含义明确各种正、负号的含义明确斜率的含义明确斜率的含义明确图象和电磁感应过程之明确图象和电磁感应过程之间的对应关系间的对应关系一理解一理解个相似关系及其各自的物理意义：个相似关系及其各自的物理意义：二、典例剖析二、典例剖析2. 典例剖析典例剖析问题问题类型类型由给定的电磁感应过程选出正确的图象由给定的电磁感应过程选出正确的图象解题解题关键关键根据题意分析相关物理量的函数关系、分析物理根据题意分析相关物理量的函数关系、分析物理过程中的转
4、折点、明确过程中的转折点、明确“、”号的含义，结号的含义，结合数学知识做正确的判断合数学知识做正确的判断类型一据电磁感应过程选择图象类型一据电磁感应过程选择图象【例例2】 (2014新课标全国卷新课标全国卷，18)如图如图(a)，线圈，线圈ab、cd绕在同一绕在同一软铁芯上，在软铁芯上，在ab线圈中通以变化的线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈电流，用示波器测得线圈cd间电压如图间电压如图(b)所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下电流成正比，则下列描述线圈列描述线圈ab中电中电流随时间变化关系流随时间变化关系的图中，可能正确的图中，可能正确
5、的是的是 ()转解析转解析1.解决图象问题的一般步骤解决图象问题的一般步骤(1)明明确确图图象象的的种种类类，即即是是Bt图图象象还还是是t图图象象，或或者者是是Et图象、图象、It图象等；图象等；(2)分析电磁感应的具体过程；分析电磁感应的具体过程；(3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系；用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系；(4)结结合合法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律、欧欧姆姆定定律律、牛牛顿顿运运动动定定律律等等规规律写出函数关系式；律写出函数关系式；(5)根根据据函函数数关关系系式式，进进行行数数学学分分析析，如如分分析析斜斜率率的的变变化化、截截距等；距等；(6)判断图
6、象。判断图象。方法提炼方法提炼2电磁感应中图象类选择题的两个常见解法电磁感应中图象类选择题的两个常见解法(1)排排除除法法：定定性性地地分分析析电电磁磁感感应应过过程程中中物物理理量量的的变变化化趋趋势势(增增大大还还是是减减小小)、变变化化快快慢慢(均均匀匀变变化化还还是是非非均均匀匀变变化化)，特特别别是是物理量的正负，排除错误的选项。物理量的正负，排除错误的选项。(2)函函数数法法：根根据据题题目目所所给给条条件件定定量量地地写写出出两两个个物物理理量量之之间间的的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断。函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断。方法提炼方法提炼【变变式式训训练
7、练2】如如图图甲甲所所示示，光光滑滑导导轨轨水水平平放放置置在在斜斜向向下下且且与与水水平平方方向向夹夹角角为为60的的匀匀强强磁磁场场中中，匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度B随随时时间间t的的变变化化规规律律如如图图乙乙所所示示(规规定定斜斜向向下下为为B的的正正方方向向)，导导体体棒棒ab垂垂直直导导轨轨放放置置且且与与导导轨轨接接触触良良好好，除除电电阻阻R的的阻阻值值外外，其其余余电电阻阻不不计计，导导体体棒棒ab在在水水平平外外力力作作用用下下始始终终处处于于静静止止状状态态。规规定定ab的的方方向向为电流的正方向，水平向右的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，
8、则在为外力的正方向，则在0t1时间内，时间内，能正确反映流过导体棒能正确反映流过导体棒ab的电流的电流I和导和导体棒体棒ab所受水平外力所受水平外力F随时间随时间t变化的变化的图象是图象是()转解析转解析问题问题类型类型由电磁感应图象得出的物理量和规律分析求解动由电磁感应图象得出的物理量和规律分析求解动力学、电路等问题力学、电路等问题解题解题关键关键第一个关键是破译，即解读图象中的关键信息第一个关键是破译，即解读图象中的关键信息(尤尤其是过程信息其是过程信息)，另一个关键是转换，即有效地实，另一个关键是转换，即有效地实现物理信息和数学信息的相互转换现物理信息和数学信息的相互转换类型二据图象分析
9、判断电磁感应过程类型二据图象分析判断电磁感应过程【例例3】 (2016四四川川成成都都新新津津中中学学月月考考)如如图图甲甲所所示示，两两根根足足够够长长的的平平行行光光滑滑金金属属导导轨轨固固定定放放置置在在水水平平面面上上，间间距距L0.2 m，一一端端通通过过导导线线与与阻阻值值为为R1 的的电电阻阻连连接接；导导轨轨上上放放一一质质量量为为m0.5 kg的的金金属属杆杆，金金属属杆杆与与导导轨轨的的电电阻阻均均忽忽略略不不计计，整整个个装装置置处处于于竖竖直直向向上上的的大大小小为为B0.5 T的的匀匀强强磁磁场场中中。现现用用与与导导轨轨平平行行的的拉拉力力F作作用用在在金金属属杆杆
10、上上，金金属属杆杆运运动动的的vt图图象象如如图图乙乙所所示示。(取取重重力力加加速度速度g10 m/s2)求：求：(1)t10 s时拉力的大小；时拉力的大小；(2)t10 s时电路的发热功率。时电路的发热功率。转解析转解析【拓拓展展延延伸伸】 在在例例3中中，若若拉拉力力F在在010 s内内做做功功为为4.53 J，则则这这10 s内内R上产生的热量上产生的热量Q是多少。是多少。解析显隐解析显隐【变变式式训训练练3】 (多多选选)(2016山山东东临临沂沂质质检检)如如图图示示,螺螺线线管管匝匝数数n1 000匝匝,横横截截面面积积S10 cm2,螺螺线线管管导导线线电电阻阻r1 ,电电阻阻
11、R4 ,磁感应强度磁感应强度B的的Bt图象如图乙所示图象如图乙所示(以以向右为正方向向右为正方向),下列说法正确的是下列说法正确的是()A通过电阻通过电阻R的电流是交变电流的电流是交变电流B感应电流的大小保持不变感应电流的大小保持不变C电阻电阻R两端的电压为两端的电压为6 VDC点的电势为点的电势为4.8 V转解析转解析问题问题类型类型由题目给出的电磁感应现象画出所求物理量的图象由题目给出的电磁感应现象画出所求物理量的图象解题解题关键关键由题目给出的电磁感应过程结合所学物理规律求出由题目给出的电磁感应过程结合所学物理规律求出所求物理量的函数关系式，然后在坐标系中做出相所求物理量的函数关系式，然
12、后在坐标系中做出相对应的图象对应的图象类型三图象的描绘类型三图象的描绘【例例4】(2014安徽卷，安徽卷，23)如图所示，匀强磁场的磁感应强度如图所示，匀强磁场的磁感应强度B为为0.5 T，其方向垂直于倾角，其方向垂直于倾角为为30的斜面向上。绝缘斜面上固定有的斜面向上。绝缘斜面上固定有“”形形状的光滑金属导轨状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计电阻忽略不计)，MP和和NP长度均为长度均为2.5 m，MN连线水平，长为连线水平，长为3 m。以。以MN中点中点O为原点，为原点，OP为为x轴建立一维坐标系轴建立一维坐标系Ox。一根粗细均匀的金属杆一根粗细均匀的金属杆CD，长度，长度d为为3 m、质
13、量、质量m为为1 kg、电阻、电阻R为为0.3 ，在拉力，在拉力F的作用下，从的作用下，从MN处以恒定速度处以恒定速度v1 m/s在导轨上沿在导轨上沿x轴正向轴正向运动运动(金属杆与导轨接触良好金属杆与导轨接触良好)。g取取10 m/s2。转解析转解析(1)求金属杆求金属杆CD运动过程中产生的感应电运动过程中产生的感应电动势动势E及运动到及运动到x0.8 m处电势差处电势差UCD；(2)推导金属杆推导金属杆CD从从MN处运动到处运动到P点过程点过程中拉力中拉力F与位置坐标与位置坐标x的关系式，并在图中的关系式，并在图中画出画出F-x关系图象；关系图象；(3)求金属杆求金属杆CD从从MN处运动到
14、处运动到P点点的全过程产生的的全过程产生的焦耳热。焦耳热。51015【变变式式训训练练4】 如如图图所所示示，一一宽宽为为l40 cm的的匀匀强强磁磁场场区区域域，磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里。一一个个边边长长为为a20 cm的的正正方方形形导导线线框框位位于于纸纸面面内内，以以垂垂直直于于磁磁场场边边界界的的恒恒定定速速度度v20 cm/s通通过过该该磁磁场场区区域域，在在运运动动过过程程中中，线线框框有有一一条条边边始始终终与与磁磁场场区区域域的的边边界界平平行行。取取它它刚刚进进入入磁磁场场的的时时刻刻t0，试试画画出出线线框框中中感感应应电电流流随随时时间间变变化化的的
15、规律。规律。转解析转解析三、规律方法三、规律方法3.规律方法规律方法图象的转换图象的转换图象的转换图象的转换规律方法规律方法问题类型由一种电磁感应的图象分析求解出对应的另一种电磁感应图象的问题解题关键(1)要明确已知图象表示的物理规律和物理过程；(2)根据所求的图象和已知图象的联系，对另一图象做出正确的判断进行图象间的转换规律方法规律方法问题类型型由由题目目给出的出的电磁感磁感应现象画出所求物理量的象画出所求物理量的图象象解解题关关键由由题目目给出的出的电磁感磁感应过程程结合所学物理合所学物理规律求出所律求出所求物理量的函数关系式，然后在坐求物理量的函数关系式，然后在坐标系中做出相系中做出相对
16、应的的图象象规律方法规律方法(1)定性分析物理图象定性分析物理图象 要明确图象坐标轴的意义；要明确图象坐标轴的意义；借助有关的物理概念、公式、借助有关的物理概念、公式、定理和定律做出分析判断定理和定律做出分析判断 (2)定量计算定量计算 弄清图象所揭示的物理规律弄清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系；或物理量间的函数关系；挖掘图象中的隐含条件，明挖掘图象中的隐含条件，明确有关图线所包围的面积、图确有关图线所包围的面积、图线的斜率线的斜率(或其绝对值或其绝对值)、截距、截距所表示的物理意义所表示的物理意义 四、跟踪训练四、跟踪训练4.跟踪训练跟踪训练【跟踪训练跟踪训练】 如图所示，一带铁芯
17、线圈置于竖直悬挂的闭合铝如图所示，一带铁芯线圈置于竖直悬挂的闭合铝框右侧，与线圈相连的导线框右侧，与线圈相连的导线abcd内有水平向里变化的磁场下内有水平向里变化的磁场下列哪种变化磁场可使铝框向左偏离列哪种变化磁场可使铝框向左偏离()解析显隐解析显隐【跟踪训练跟踪训练】如图甲示如图甲示,线圈线圈ABCD固固定于匀强磁场中定于匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向磁场方向垂直纸面向外外,当磁场变化时当磁场变化时,线圈线圈AB边所受安培边所受安培力向右且变化规律如图乙所示力向右且变化规律如图乙所示,则磁场则磁场的变化情况可能是下图中的的变化情况可能是下图中的()转解析转解析【跟踪训练跟踪训练】 水平面上两
18、根足够长的金属导轨平行固定放置水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间间距为距为L,一端通过导线与阻值为一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆的金属杆(见图甲见图甲),金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下向下.用与导轨平行的恒定拉力用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上作用在金属杆上,杆最终将做匀速杆最终将做匀速运动运动.当改变拉力的大小时当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度相对应的匀速运动速度v也会变化，也会变化，v与与F的关系如图乙的关系如图乙.(取重力加速度取重力加速度g10 m/s
19、2)(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？金属杆在匀速运动之前做什么运动？(2)若若m0.5 kg,L0.5 m,R0.5 ,磁感应磁感应强度强度B为多大为多大?(3)由由v F图线的截距可求得什么物理量？图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？其值为多少？ 转解析转解析(1)金属杆运动过程中金属杆运动过程中受几个力作用受几个力作用?匀速运匀速运动时满足什么规律动时满足什么规律?审题审题设疑设疑(2)怎样推导怎样推导vF图线图线的表达式？的表达式？FF安安F阻阻【跟踪训练跟踪训练】如图甲所示如图甲所示,两相互平行的光滑金属导轨水平放置两相互平行的光滑金属导轨水平放置,导导轨间距轨间距L0.5
20、m,左端接有电阻左端接有电阻R3 ,竖直向下的磁场磁感应强竖直向下的磁场磁感应强度大小随坐标度大小随坐标x的变化关系如图乙所示的变化关系如图乙所示.开始导体棒开始导体棒CD静止在导轨静止在导轨上的上的x0处处,现给导体棒一水平向右的拉力现给导体棒一水平向右的拉力,使导体棒以使导体棒以1 m/s2的加的加速度沿速度沿x轴匀加速运动轴匀加速运动,已知导体棒质量为已知导体棒质量为2 kg,电阻为电阻为2 ,导体棒导体棒与导轨接触良好与导轨接触良好,其余电阻不计其余电阻不计.求：求：(1)拉力随时间变化的关系式；拉力随时间变化的关系式；(2)当导体棒运动到当导体棒运动到x4.5 m处时撤掉拉力处时撤掉
21、拉力,此时导体棒两端的电压；此时导体棒两端的电压；此后电阻此后电阻R上产生的热量。上产生的热量。 转解析转解析【跟踪训练跟踪训练】相距相距L1.5 m、足够长的金属导轨竖直放置，质量、足够长的金属导轨竖直放置，质量m11 kg的金属棒的金属棒ab和质量和质量m20.27 kg的金属棒的金属棒cd，均通过自身两端的套环，均通过自身两端的套环水平地套在金属导轨上，如图甲所示，虚线上方磁场的方向垂直纸面向水平地套在金属导轨上，如图甲所示，虚线上方磁场的方向垂直纸面向里，虚线下方磁场的方向竖直向下，两处磁场的磁感应强度大小相同。里，虚线下方磁场的方向竖直向下，两处磁场的磁感应强度大小相同。ab棒光滑，
22、棒光滑，cd棒与导轨间的动摩擦因数棒与导轨间的动摩擦因数0.75，两棒总电阻为，两棒总电阻为1.8 ，导轨电阻不计。导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上、大小按图乙所示规律变化的外力棒在方向竖直向上、大小按图乙所示规律变化的外力F作用下，从静止开始沿导轨匀加速运动，作用下，从静止开始沿导轨匀加速运动，同时同时cd棒也由静止释放。棒也由静止释放。(g取取10 m/s2)(1)求求ab棒加速度的大小和磁棒加速度的大小和磁感应强度感应强度B的大小；的大小；(2)已知在已知在2 s内外力内外力F做了做了26.8 J的功的功,求这一过程中两求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热；金属棒产生的总焦耳热；(3)求
23、出求出cd棒达到最大速度所棒达到最大速度所需的时间需的时间t0，并在图丙中定，并在图丙中定性画出性画出cd棒所受摩擦力棒所受摩擦力fcd随随时间变化的图线。时间变化的图线。转转解解析析解题时注意图解题时注意图线截距、斜率线截距、斜率或特殊点值的或特殊点值的运用运用五、真题演练五、真题演练5.真题演练真题演练【真题真题】 (2013山东卷山东卷,18)将一段导线绕成图甲所示的闭合回将一段导线绕成图甲所示的闭合回路路,并固定在水平面并固定在水平面(纸面纸面)内内.回路的回路的ab边置于垂直纸面向里的匀边置于垂直纸面向里的匀强磁场强磁场中中.回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场回路的圆环区域内有垂直纸面
24、的磁场,以向里为磁以向里为磁场场的正方向的正方向,其磁感应强度其磁感应强度B随时间随时间t变化的图象如图乙所示变化的图象如图乙所示.用用F表示表示ab边受到的安培力边受到的安培力,以水平向右为以水平向右为F的正方向的正方向,能正确反应能正确反应F随时间随时间t变化的图象是变化的图象是().转解析转解析F(1)导体棒匀速右移过程导体棒匀速右移过程,其切割磁场的有效长度怎样变其切割磁场的有效长度怎样变化化,感应电动势怎样变化感应电动势怎样变化?回路的总电阻如何变化回路的总电阻如何变化?审题审题设疑设疑(2)可由哪个物理规律推导回路电流的变化规律？可由哪个物理规律推导回路电流的变化规律？转解析转解析【真题真题】 (2013全国新课标卷全国新课标卷,17)如图如图,在水平面在水平面(纸面纸面)内有三根内有三根相同的均匀金属棒相同的均匀金属棒ab、ac和和MN,其中其中ab、ac在在a点接触点接触,构成构成“V”字型导轨字型导轨.空间存在垂直于纸面的均匀磁场空间存在垂直于纸面的均匀磁场.用力使用力使MN向右匀速运向右匀速运动动,从图示位置开始计时从图示位置开始计时,运动中运动中MN始终与始终与bac的平分线垂直且的平分线垂直且和导轨保持良好接触和导轨保持良好接触.下列关于回路中电流下列关于回路中电流i与时间与时间t的关系图线的关系图线,可可能正确的是能正确的是()
