高考物理總復(fù)習(xí)第九章電磁感應(yīng)第4節(jié)課時(shí)1電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題：電磁感應(yīng)中的圖象問題

熱點(diǎn)突破：電磁感應(yīng)中圖象問題1.熱點(diǎn)透析2.典例剖析3.規(guī)律方法4.跟蹤訓(xùn)練第九章電磁感應(yīng)5.真題演練1/44一、熱點(diǎn)透析1.熱點(diǎn)透析2/44命題熱點(diǎn)

電磁感應(yīng)中圖象問題

考情分析高考題型：主要是選擇題，也有計(jì)算題，作圖題?？碱愋停?．由給定電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確圖象；2．由給定相關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解對應(yīng)物理量.3/441．電磁感應(yīng)中常見圖象問題4/442.處理圖象問題方法處理圖象問題首先要分清階段，然后對每個(gè)階段導(dǎo)體切割情況或回路磁通量改變情況進(jìn)行詳細(xì)分析，并深入確定感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流等物理量改變規(guī)律，有還需要對線框進(jìn)行受力分析、運(yùn)動分析；然后依據(jù)圖象縱、橫坐標(biāo)表示物理量，定性或定量地表示出所研究問題函數(shù)關(guān)系。5/443．處理圖象問題要做到“四明確、一了解”圖象分析四明確明確圖象所描述物理意義明確各種正、負(fù)號含義明確斜率含義明確圖象和電磁感應(yīng)過程之間對應(yīng)關(guān)系一了解個(gè)相同關(guān)系及其各自物理意義：6/44二、典例剖析2.典例剖析7/44問題類型由給定電磁感應(yīng)過程選出正確圖象解題關(guān)鍵依據(jù)題意分析相關(guān)物理量函數(shù)關(guān)系、分析物理過程中轉(zhuǎn)折點(diǎn)、明確“＋、－”號含義，結(jié)合數(shù)學(xué)知識做正確判斷類型一據(jù)電磁感應(yīng)過程選擇圖象8/44【例2】(·新課標(biāo)全國卷Ⅰ，18)如圖(a)，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，在ab線圈中通以改變電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所表示。已知線圈內(nèi)部磁場與流經(jīng)線圈電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間改變關(guān)系圖中，可能正確是(

)轉(zhuǎn)解析9/44解析由題圖(b)可知c、d間電壓大小是不改變，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可判斷出線圈cd中磁通量改變率是不變，又因已知線圈內(nèi)部磁場與流經(jīng)線圈電流成正比，所以線圈ab中電流是均勻改變，選項(xiàng)C正確，A、B、D均錯(cuò)誤。答案

C轉(zhuǎn)原題10/441.處理圖象問題普通步驟(1)明確圖象種類，即是B－t圖象還是Φ－t圖象，或者是E－t圖象、I－t圖象等；(2)分析電磁感應(yīng)詳細(xì)過程；(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系；(4)結(jié)正當(dāng)拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式；(5)依據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率改變、截距等；(6)判斷圖象。方法提煉11/442．電磁感應(yīng)中圖象類選擇題兩個(gè)?？捶ǚ?1)排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量改變趨勢(增大還是減小)、改變快慢(均勻改變還是非均勻改變)，尤其是物理量正負(fù)，排除錯(cuò)誤選項(xiàng)。(2)函數(shù)法：依據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對圖象作出分析和判斷。方法提煉12/44【變式訓(xùn)練2】如圖甲所表示，光滑導(dǎo)軌水平放置在斜向下且與水平方向夾角為60°勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t改變規(guī)律如圖乙所表示(要求斜向下為B正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好，除電阻R阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下一直處于靜止?fàn)顟B(tài)。要求a→b方向?yàn)殡娏髡较颍较蛴曳较驗(yàn)橥饬φ较?，則在0～t1時(shí)間內(nèi)，能正確反應(yīng)流過導(dǎo)體棒ab電流I和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t改變圖象是(

)轉(zhuǎn)解析13/44轉(zhuǎn)原題14/44問題類型由電磁感應(yīng)圖象得出物理量和規(guī)律分析求解動力學(xué)、電路等問題解題關(guān)鍵第一個(gè)關(guān)鍵是破譯，即解讀圖象中關(guān)鍵信息(尤其是過程信息)，另一個(gè)關(guān)鍵是轉(zhuǎn)換，即有效地實(shí)現(xiàn)物理信息和數(shù)學(xué)信息相互轉(zhuǎn)換類型二據(jù)圖象分析判斷電磁感應(yīng)過程15/44【例3】

(·四川成都新津中學(xué)月考)如圖甲所表示，兩根足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌固定放置在水平面上，間距L＝0.2m，一端經(jīng)過導(dǎo)線與阻值為R＝1Ω電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m＝0.5kg金屬桿，金屬桿與導(dǎo)軌電阻均忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于豎直向上大小為B＝0.5T勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)用與導(dǎo)軌平行拉力F作用在金屬桿上，金屬桿運(yùn)動v－t圖象如圖乙所表示。(取重力加速度g＝10m/s2)求：(1)t＝10s時(shí)拉力大?。?2)t＝10s時(shí)電路發(fā)燒功率。轉(zhuǎn)解析16/44轉(zhuǎn)原題17/44【拓展延伸】在例3中，若拉力F在0～10s內(nèi)做功為4.53J，則這10s內(nèi)R上產(chǎn)生熱量Q是多少。解析顯隱18/44【變式訓(xùn)練3】

(多項(xiàng)選擇)(·山東臨沂質(zhì)檢)如圖示,螺線管匝數(shù)n＝1000匝,橫截面積S＝10cm2,螺線管導(dǎo)線電阻r＝1Ω,電阻R＝4Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度BB－t圖象如圖乙所表示(以向右為正方向),以下說法正確是(

)A．經(jīng)過電阻R電流是交變電流B．感應(yīng)電流大小保持不變C．電阻R兩端電壓為6VD．C點(diǎn)電勢為4.8V轉(zhuǎn)解析19/44轉(zhuǎn)原題20/44問題類型由題目給出電磁感應(yīng)現(xiàn)象畫出所求物理量圖象解題關(guān)鍵由題目給出電磁感應(yīng)過程結(jié)合所學(xué)物理規(guī)律求出所求物理量函數(shù)關(guān)系式，然后在坐標(biāo)系中做出相對應(yīng)圖象類型三圖象描繪21/44【例4】

(?安徽卷，23)如圖所表示，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.5T，其方向垂直于傾角θ為30°斜面向上。絕緣斜面上固定有“∧”形狀光滑金屬導(dǎo)軌MPN(電阻忽略不計(jì))，MP和NP長度均為2.5m，MN連線水平，長為3m。以MN中點(diǎn)O為原點(diǎn)，OP為x軸建立一維坐標(biāo)系Ox。一根粗細(xì)均勻金屬桿CD，長度d為3m、質(zhì)量m為1kg、電阻R為0.3Ω，在拉力F作用下，從MN處以恒定速度v＝1m/s在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好)。g取10m/s2。轉(zhuǎn)解析(1)求金屬桿CD運(yùn)動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E及運(yùn)動到x＝0.8m處電勢差UCD；(2)推導(dǎo)金屬桿CD從MN處運(yùn)動到P點(diǎn)過程中拉力F與位置坐標(biāo)x關(guān)系式，并在圖中畫出F-x關(guān)系圖象；(3)求金屬桿CD從MN處運(yùn)動到P點(diǎn)全過程產(chǎn)生焦耳熱。5101522/44平移答案轉(zhuǎn)原題23/44【變式訓(xùn)練4】

如圖所表示，一寬為l＝40cm勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面向里。一個(gè)邊長為a＝20cm正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界恒定速度v＝20cm/s經(jīng)過該磁場區(qū)域，在運(yùn)動過程中，線框有一條邊一直與磁場區(qū)域邊界平行。取它剛進(jìn)入磁場時(shí)刻t＝0，試畫出線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間改變規(guī)律。轉(zhuǎn)解析24/44轉(zhuǎn)原題25/44三、規(guī)律方法3.規(guī)律方法26/44圖象轉(zhuǎn)換規(guī)律方法問題類型由一個(gè)電磁感應(yīng)圖象分析求解出對應(yīng)另一個(gè)電磁感應(yīng)圖象問題解題關(guān)鍵(1)要明確已知圖象表示物理規(guī)律和物理過程；(2)依據(jù)所求圖象和已知圖象聯(lián)絡(luò)，對另一圖象做出正確判斷進(jìn)行圖象間轉(zhuǎn)換27/44規(guī)律方法問題類型由題目給出電磁感應(yīng)現(xiàn)象畫出所求物理量圖象解題關(guān)鍵由題目給出電磁感應(yīng)過程結(jié)合所學(xué)物理規(guī)律求出所求物理量函數(shù)關(guān)系式，然后在坐標(biāo)系中做出相對應(yīng)圖象28/44規(guī)律方法(1)定性分析物理圖象①要明確圖象坐標(biāo)軸意義；②借助相關(guān)物理概念、公式、定理和定律做出分析判斷．(2)定量計(jì)算①搞清圖象所揭示物理規(guī)律或物理量間函數(shù)關(guān)系；②挖掘圖象中隱含條件，明確相關(guān)圖線所包圍面積、圖線斜率(或其絕對值)、截距所表示物理意義．

29/44四、跟蹤訓(xùn)練4.跟蹤訓(xùn)練30/44【跟蹤訓(xùn)練】

如圖所表示，一帶鐵芯線圈置于豎直懸掛閉合鋁框右側(cè)，與線圈相連導(dǎo)線abcd內(nèi)有水平向里改變磁場．以下哪種改變磁場可使鋁框向左偏離(

)．解析顯隱31/44【跟蹤訓(xùn)練】如圖甲示,線圈ABCD固定于勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面向外,當(dāng)磁場改變時(shí),線圈AB邊所受安培力向右且改變規(guī)律如圖乙所表示,則磁場改變情況可能是下列圖中(

)轉(zhuǎn)解析32/44轉(zhuǎn)原題33/44【跟蹤訓(xùn)練】水平面上兩根足夠長金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距為L,一端經(jīng)過導(dǎo)線與阻值為R電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m金屬桿(見圖甲),金屬桿與導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)；均勻磁場豎直向下.用與導(dǎo)軌平行恒定拉力F作用在金屬桿上,桿最終將做勻速運(yùn)動.當(dāng)改變拉力大小時(shí),相對應(yīng)勻速運(yùn)動速度v也會改變，v與F關(guān)系如圖乙.(取重力加速度g＝10m/s2)(1)金屬桿在勻速運(yùn)動之前做什么運(yùn)動？(2)若m＝0.5kg,L＝0.5m,R＝0.5Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大?(3)由v-F圖線截距可求得什么物理量？其值為多少？轉(zhuǎn)解析(1)金屬桿運(yùn)動過程中受幾個(gè)力作用?勻速運(yùn)動時(shí)滿足什么規(guī)律?審題設(shè)疑(2)怎樣推導(dǎo)v－-F圖線表示式？FF安F阻34/44轉(zhuǎn)原題35/44【跟蹤訓(xùn)練】如圖甲所表示,兩相互平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌間距L＝0.5m,左端接有電阻R＝3Ω,豎直向下磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨坐標(biāo)x改變關(guān)系如圖乙所表示.開始導(dǎo)體棒CD靜止在導(dǎo)軌上x＝0處,現(xiàn)給導(dǎo)體棒一水平向右拉力,使導(dǎo)體棒以1m/s2加速度沿x軸勻加速運(yùn)動,已知導(dǎo)體棒質(zhì)量為2kg,電阻為2Ω,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,其余電阻不計(jì).求：(1)拉力隨時(shí)間改變關(guān)系式；(2)當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動到x＝4.5m處時(shí)撤掉拉力,此時(shí)導(dǎo)體棒兩端電壓；今后電阻R上產(chǎn)生熱量。

轉(zhuǎn)解析36/44轉(zhuǎn)原題37/44【跟蹤訓(xùn)練】相距L＝1.5m、足夠長金屬導(dǎo)軌豎直放置，質(zhì)量m1＝1kg金屬棒ab和質(zhì)量m2＝0.27kg金屬棒cd，均經(jīng)過本身兩端套環(huán)水平地套在金屬導(dǎo)軌上，如圖甲所表示，虛線上方磁場方向垂直紙面向里，虛線下方磁場方向豎直向下，兩處磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同。ab棒光滑，cd棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ＝0.75，兩棒總電阻為1.8Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。ab棒在方向豎直向上、大小按圖乙所表示規(guī)律改變外力F作用下，從靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動，同時(shí)cd棒也由靜止釋放。(g取10m/s2)(1)求ab棒加速度大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小；(2)已知在2s內(nèi)外力F做了26.8J功,求這一過程中兩金屬棒產(chǎn)生總焦耳熱；(3)求出cd棒到達(dá)最大速度所需時(shí)間t0，并在圖丙中定性畫出cd棒所受摩擦力fcd隨時(shí)間改變圖線。轉(zhuǎn)解析解題時(shí)注意圖線截距、斜率或特殊點(diǎn)值利用38/44平移答案轉(zhuǎn)原題39/44五、真題演練5.真題演練40/44【真題】(·山東卷,18)將一段導(dǎo)線繞成圖甲所表示閉合回路,并固定在水平面(紙面)內(nèi).回路ab邊置于垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場Ⅰ中.回路圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面磁場Ⅱ,以向里為磁場Ⅱ正方向,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t改變圖象如圖乙所表示.用F表示ab邊受到安培力,以水平向右為F正方向,能正確反應(yīng)F隨時(shí)間t改變圖象是(

).轉(zhuǎn)解析F41/44轉(zhuǎn)原題42/44(1)導(dǎo)體棒勻速右移過程,其切割磁場有效長度怎樣改變,感應(yīng)電動勢怎樣改變?回路總電阻怎樣改變?