高考物理复习核心素养微专题十图象法在电磁感应中的应用市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,关键素养微专题,十,图象法在电磁感应中应用,1/47,【,素养养成,】,1.,图象类型,:,借助图象考查电磁感应规律是高考热点,这类题目普通分为两类,:,(1),由给定电磁感应过程选择正确图象。,2/47,(2),由给定图象分析电磁感应过程,定性或定量求解对应物理量或推断出其它图象。,常见图象有,-t,、,E-t,、,i-t,、,U-t,、,q-t,、,F-t,、,P-t,等图象。,3/47,2.,方法突破,:,类型一依据电磁感应过程选图象,4/47,类型二依据图象分析电磁感应过程,5/47,3.,应用技巧,:,(1),三个关注,:,关注初始时刻,如初始时刻感应电流是否为零,是正方向还是负方向,;,关注改变过程,看电磁感应发生过程分几个阶段,这几个阶段是否和图象改变相对应,;,关注大小、方向改变趋势,看图象斜率大小、图象曲直和物理过程是否对应。,6/47,(2),三个明确,:,明确图象所描述物理意义,;,明确各种正、负号含义,;,明确斜率、截距、折点含义。,7/47,(3),三种特殊解法。,排除法,:,定性地分析电磁感应过程中物理量改变趋,势,(,增大还是减小,),、改变快慢,(,均匀改变还是非均匀变,化,),尤其是分析物理量正负,以排除错误选项。比,如,:,对于线圈一进一出问题,q=n =0,i-t,图象中,t,轴上方面积和,t,轴下方面积相等。,8/47,函数法,:,依据题目所给条件结正当拉第电磁感应定律、牛顿第二定律、欧姆定律等定量地写出两个物理量之间函数关系式,由函数关系式对图象进行分析和判断,比如分析斜率改变、截距含义等。,特殊值法,:,依据特殊时刻、特殊位置值是否符合实际,判断正误。,9/47,【,典例突破,】,【,典例,1】,(,娄底模拟,),如图所表示,在边长为,a,正方形区域内,有以对角线为边界、垂直于纸面两个匀强磁场,磁感应强度大小相同、方向相反,纸面内一边长为,a,正方形导线框沿,x,轴匀速穿过磁场区域,t=0,时刻恰好开始进入磁场区域,以顺时针方向为导线框中电流正方向,以下选项中能够正确表示电流与位移关系是,(,),10/47,11/47,【,点睛,】,(1),线框匀速穿过磁场区域,依据,q=,可,知经过线框电荷量为,0,i,x,图象和,i,t,图象形状,相同,面积为,0,。,(2),顺时针方向为导线框中电流正方向,关注初始,时刻导线框中感应电流方向。,12/47,(3),对于图象问题,往往采取定性与定量相结合方法判断,依据感应电流方向就可定性排除掉一些选项,再依据法拉第电磁感应定律和欧姆定律得到,i,与,x,关系式定量分析。,13/47,【,解析,】,选,B,。在,0 xa,右边框切割磁感线产生感,应电流,电流大小,i=,其中,0 x,时,方向顺时针,;x=,时,导线框中感应电,流为零,;xa,时,方向逆时针。在,ax2a,时,左边,框切割磁感线产生感应电流,ax,时,感应电流大,小,i=,14/47,方向逆时针,;x=,时,导线框中感应电流为零,;,x2a,方向顺时针,所以,B,项正确,A,、,C,、,D,项错误。,15/47,【,典例,2】,(,赤峰模拟,),如图甲所表示,光滑平行金,属导轨,MN,、,PQ,所在平面与水平面成,角,M,、,P,两端接一,电阻为,R,定值电阻,电阻为,r,金属棒,ab,垂直导轨放置,其它部分电阻不计。整个装置处于磁感应强度大小为,B,、,方向垂直导轨平面向上匀强磁场中。,t=0,时对金属棒,施加一平行于导轨向上外力,F,使金属棒由静止开始,16/47,沿导轨向上运动,经过定值电阻,R,电荷量,q,随时间平方,t,2,改变关系如图乙所表示。以下关于穿过回路,abPMa,磁通量,、金属棒加速度,a,、外力,F,、经过电阻,R,电流,I,随时间,t,改变图象中正确是,(,),17/47,18/47,【,点睛,】,(1),依据电路中经过电阻,R,电荷量,q,计算公式,结合乙图不难发觉导体棒沿斜面向上做初速度为零匀加速直线运动。,(2),结正当拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律写出感应电流,I,、外力,F,与时间,t,关系式。,19/47,【,解析,】,选,C,。设导体棒,ab,沿斜面向上移动,d,过程中,经过定值电阻,R,电荷量为,q,设导体棒长度为,L,则,有,:q=d,可得,=Rq,因,q,与,t,2,成正比,设比,例系数为,k,则有,:-,0,=kRt,2,即,:=,0,+kRt,2,由图乙,可知经过定值电阻,R,电荷量,q,与,t,2,成正比,依据,q=,d,可知导体棒,ab,沿斜面向上移动距离,d,与上,20/47,移时间,t,2,成正比,结合初速度为零匀变速直线运动位,移,时间关系可得导体棒沿斜面向上做初速度为零,匀加速直线运动,设加速度为,a,则有,:v=at,I=,F-mgsin-F,A,=ma,可得,:F=mgsin+ma+BIL=,mgsin+ma+t,。故选,C,。,21/47,【,强化训练,】,1.(,多项选择,)(,武汉模拟,),如图甲所表示,在足够长光滑斜面上放置着金属线框,垂直于斜面方向匀强磁场磁感应强度,B,随时间改变规律如图乙所表示,(,要求垂直斜面向上为正方向,),。,t=0,时刻将线框由静止释放,在线框下滑过程中,以下说法正确是,(,),22/47,23/47,A.,线框中产生大小、方向周期性改变电流,B.MN,边受到安培力先减小后增大,C.,线框做匀加速直线运动,D.,线框中产生焦耳热等于其机械能损失,24/47,【,解析,】,选,B,、,C,。依据法拉第电磁感应定律,E=S,得,磁感应强度改变率不变,则感应电动势不变,感应电,流大小不变,依据楞次定律知,感应电流方向不变,故,A,项错误,;,依据,F=BIL,知,感应电流大小不变,磁感应,强度大小先减小后反向增大,则,MN,边所受安培力先,减小后增大,故,B,项正确,;,线框上下两边所受安培力大,25/47,小相等,方向相反,能够知道线框所受协力大小恒定,线框做匀加速直线运动,故,C,项正确,;,对于线框,只有重力做功,机械能守恒,依据能量守恒知,磁场能转化为焦耳热,故,D,项错误。,26/47,2.(,多项选择,)(,许昌模拟,),两条平行虚线间存在一匀,强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直,一正方形单匝导,线框,abcd,位于纸面内,如图甲所表示。,t=0,时,cd,边与磁场,边界重合,线框在水平外力,F,作用下从静止开始做变,速直线运动经过磁场。要求逆时针方向为感应电流,正方向,回路中感应电流随时间改变如图乙所表示,;,要求,27/47,水平向左为力正方向,以下给出关于回路中感应电动势,E,、线框所受安培力,F,安,、外力,F,随时间改变图象中,可能正确是,(,),28/47,29/47,【,解析,】,选,A,、,C,、,D,。设线框电阻为,R,则电动势,E=IR,即,E,与,I,成正比,又,E,与,I,方向相同,选项,A,正确,;,设线框,边长为,L,磁感应强度大小为,B,则,F,安,=BLI,即,F,安,与,I,成正,比,;,依据楞次定律可知,安培力总是妨碍线框运动,即,安培力方向总是水平向左,选项,C,正确、,B,错误,;,依据,法拉第电磁感应定律知,E=BLv,又,E=IR,得,v=,即,v,与,30/47,I,成正比,结合题图乙可知,经过相等时间,t,0,电流增加量相等,则经过相等时间,t,0,速度增加量相等,线框从静止开始做匀加速直线运动,设加速度为,a,依据牛顿第二定律,有,F-F,安,=ma,即,F=ma+F,安,=ma+BLI,方向一直向右,选项,D,正确。,31/47,3.(,太原模拟,),图甲中,两平行光滑金属导轨放置,在水平面上,间距为,L,左端接电阻,R,导轨电阻不计。整,个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为,B,匀强磁场,中。将质量为,m,、电阻为,r,金属棒,ab,置于导轨上。当,ab,受到垂直于金属棒水平外力,F,作用由静止开始运,动时,F,与金属棒速度,v,关系如图乙。已知,ab,与导轨始,32/47,终垂直接触良好,设,ab,中感应电流为,i,ab,受到安培力大小为,F,A,R,两端电压为,U,R,R,电功率为,P,则图中大致正确是,(,),33/47,34/47,【,解析,】,选,A,。金属棒受到安培力,:F,A,=BiL=,对,金属棒,由牛顿第二定律可得,:F-F,A,=ma,金属棒加速,度,:a=,由图乙所表示可知,力,F,随速度增大而减,小,金属棒做加速度减小加速运动,当拉力与安培力,相等时金属棒做匀速直线运动。感应电动势,:E=BLv,电,路电流,:i=v,因为金属棒先做加速度减小,35/47,加速运动后做匀速直线运动,则,i,先增大然后保持不,变,i,在相等时间内增加量逐步减小,由图示图象可,知符合题意,故,A,项正确,;,金属棒受到安培力,:F,A,=BiL,=,因为金属棒先做加速度减小加速运动后做,匀速直线运动,则安培力随时间先增大后保持不变,故,B,项错误,;R,两端电压,:U,R,=iR=,因为金属棒先,36/47,做加速度减小加速运动后做匀速直线运动,则,R,两端,电压先增大后保持不变,且电压在相等时间内增加量,逐步降低,故,C,项错误,;R,电功率,:P=i,2,R=,由,于金属棒先做加速度减小加速运动后做匀速直线运,动,电阻,R,电功率先增大后保持不变,且电功率在相等,时间内增加量逐步降低,故,D,项错误。,37/47,4.,宽为,L,两光滑竖直裸导轨间接有固定电阻,R,导轨,(,电阻忽略不计,),间,、,区域中有垂直纸面向里宽为,d,、磁感应强度为,B,匀强磁场,、,区域间距为,h,如图,有一质量为,m,、长为,L,电阻不计金属杆与竖直导轨紧密接触,从距区域,上端,H,处杆由静止释放。若杆在,、,区域中运动情况完全相同,现以杆由静止释放为计时起点,则杆中电流随时间,t,改变图象可能正确是,(,),38/47,39/47,【,解析,】,选,B,。杆在无磁场区域运动时做,a=g,匀,加速直线运动,所以,I-t,图象电流强度为零,;,而杆,经过场区可能做加速度减小减速运动,所以,I=,所以,I-t,图象斜率减小,B,项,正确,A,、,C,、,D,项错误。,40/47,5.(,蚌埠模拟,),如图甲所表示,PQ,和,MN,是两根间距为,L,光滑水平长直导轨,P,与,M,之间连接一个阻值为,R,定值电阻,一个长为,L,、质量为,m,、电阻为,r,金属棒,ab,垂直放在导轨上,整个装置处于竖直方向匀强磁场中,磁场磁感应强度为,B,。,41/47,(1),现在金属棒,ab,上作用一个大小为,F,水平恒力,使其沿导轨运动,求,ab,棒最大速度大小。,(2),若在金属棒,ab,上作用一个水平力,F,使金属棒,ab,沿导轨由静止做加速度为,a,匀加速直线运动,求水平力,F,与时间,t,函数关系式,并在所给坐标系乙中大致作出,F,与时间,t,函数图象。,42/47,43/47,【,解析,】,(1),当安培力与拉力到达平衡时速度最大,设最大速度为,v,m,依据共点力平衡条件可得,:,BIL=F,其中,I=,联立解得,:v,m,=,44/47,(2),依据法拉第电磁感应定律可得,:,E=BLv,依据牛顿第二定律可得,:,F-F,A,=ma,即,:F-=ma,依据速度,时间关系可得,:v=at,45/47,联立解得,:,F=ma+t,图象如图所表示。,46/47,答案,:,(1),(2)F=ma+t,图象看法析,47/47,