2019-2020年高三物理第二輪專題復(fù)習(xí)學(xué)案 電學(xué)圖像.doc
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2019-2020年高三物理第二輪專題復(fù)習(xí)學(xué)案 電學(xué)圖像 電磁感應(yīng)中常常涉及磁感應(yīng)強度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E、感應(yīng)電流I隨時間的變化的圖像,即B-t圖、Φ-t圖、E-t圖、I-t圖。對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況,還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖像,即E-x圖和I-x圖。 這些圖像問題大體可分為兩類: 一、 由給出的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像 例1、如圖甲所示,由均勻電阻絲做成的正方形 線框abcd的電阻為R1,ab=bc=cd=da=l,現(xiàn)將線框以與ab垂直的速度v勻速穿過一寬度為2l、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域,整個過程中ab、cd兩邊始終保持與邊界平行.令線框的cd邊剛與磁場左邊界重合時t=O,電流沿abcda流動的方向為正. (1)在圖乙中畫出線框中感應(yīng)電流隨時間變化的圖象. (2)在圖丙中畫出線框中a、b兩點間電勢差Uab隨時間t變化的圖象. 分析:本題是電磁感應(yīng)知識與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用,要求我們運用電磁感應(yīng)中的楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律及畫出等效電路圖用電路規(guī)律來求解,是一種常見的題型。 解答:(1)令I(lǐng)0=Blv/R,畫出的圖像分為三段(如下圖所示) t=0~l/v,i=-I0 t= l/v~2l/v,i=0 t=2l/v~3l/v,i=-I0 (2)令Uab=Blv,面出的圖像分為三段(如上圖所示) 小結(jié):要求我們分析題中所描述的物理情景,了解已知和所求的,然后將整個過程分成幾個小的階段,每個階段中物理量間的變化關(guān)系分析明確,最后規(guī)定正方向建立直角坐標(biāo)系準(zhǔn)確的畫出圖形 例2、如圖所示,一個邊長為a,電阻為R的等邊三角形,在外力作用下以速度v勻速的穿過寬度均為a的兩個勻強磁場,這兩個磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B,方向相反,線框運動方向與底邊平行且與磁場邊緣垂直,取逆時針方向為電流的正方向,試通過計算,畫出從圖示位置開始,線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I與沿運動方向的位移x之間的函數(shù)圖象 分析:本題研究電流隨位移的變化規(guī)律,涉及到有效長度問題. 解答:線框進入第一個磁場時,切割磁感線的有效長度在均勻變化.在位移由0到a/2過程中,切割有效長度由0增到 ;在位移由a/2到a的過程中,切割有效長度由減到0.在x=a/2時,,I=,電流為正.線框穿越兩磁場邊界時,線框在兩磁場中切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等且同向,切割的有效長度也在均勻變化.在位移由a到3a/2 過程中,切割有效長度由O增到。;在位移由3a/2到2a過程中,切割有效長度由減到0.在x=3a/2時,I=電流為負.線框移出第二個磁場時的情況與進入第一個磁場相似,I一x圖象如右圖所示. 例3、如圖所示電路中,S是閉合的,此時流過線圈L的電流為i1,流過燈泡A的電流為i2,且i1>i2.在t1,時刻將S斷開,那么流過燈泡 的電流隨時間變化的圖象是圖中的哪一個? ( ) 分析: 本題是自感現(xiàn)象中的圖像問題,相對于前面的兩道例題要精確的畫出圖像有一定的難度. 解答:t1時刻將s斷開,L中會產(chǎn)生自感電動勢與燈泡A構(gòu)成閉合回路。L中的電流會在i1的基礎(chǔ)上減小。方向與i1一致,而A中的電流與原方向相反,最終減小為零. 因斷開的S的瞬間。燈泡A中的電流比斷開前大,故會閃亮一下再熄滅.答案選D 二、由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程,求解相應(yīng)的物理量 R L 甲 F B t/s F/N 0 4 8 12 16 20 24 28 1 2 3 4 5 乙 圖 14 例4、(xx年全國物理)如圖甲所示,一對平行光滑導(dǎo)軌,放在水平面上,兩導(dǎo)軌間的距離l=0.20m,電阻R=1.0Ω;有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上,與兩軌道垂直,桿及兩軌道的電阻均可忽略不計,整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=0.50T的勻強磁場中,磁場方向垂直軌道面向下,如圖甲所示。現(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿,使之做勻加速運動,側(cè)得力F與時間t的關(guān)系如圖14乙所示。求桿的質(zhì)量m和加速度a。 分析: 本題已知圖像要求利用電磁及力學(xué)知識求出相應(yīng)的物理量,處理本類問題關(guān)鍵是要審清圖像. 解答:導(dǎo)體桿在軌道上做初速度為零的勻加速直線運動,用v表示瞬時速度,t表示時間,則桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E=BLv=Blat ……① 閉合回路中的感應(yīng)電流為 ……② 由安培力公式和牛頓第二定律得:F-BIl=ma……③ 由①、②、③式得F=ma+……④ 小結(jié):圖像的斜率、截距、面積等表征的物理意義或物理量是重點分析的內(nèi)容,再運用力學(xué)知識、電磁學(xué)知識及電路規(guī)律來求解。 例5、 (xx年上海,10)如圖 (a),圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方懸掛一相同的線圈Q,P和Q共軸,Q中通有變化電流,電流隨時間變化的規(guī)律如圖 (b) 所示.P所受的重力為G,桌面對P的支持力為N.則 ……………………( ) A.tl時刻,N>G B.t2時刻,N>G C.t3時刻,N<G D.t4時刻,N=G 分析:本題以能力立意,綜合考查由圖像來分析、判斷相關(guān)的物理過程,有一定的難度。 解答:難點是P、Q線圈中只要有一個電流為零,則相互作用力為零。答案選A、D 鞏固練習(xí) A B D C E F 1、長度相等、電阻均為r的三根金屬棒AB、CD、EF用導(dǎo)線相連,如圖所示,不考慮導(dǎo)線電阻,此裝置勻速進入勻強磁場的過程(勻強磁場垂直紙面向里,寬度大于AE間距離),AB兩端電勢差u隨時間變化的圖像可能是:( ) u t O u t O u t O u t O A. B. C. D. 2、如下圖所示,一有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B,方向分別垂直紙面向里和向外,磁場寬度均為L,在磁場區(qū)域的左側(cè)相距為L處,有一邊長為三的正方形導(dǎo)體線框,總電阻為R,且線框平面與磁場方向垂直.現(xiàn)使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域.若以初始位置為計時起點,規(guī)定電流逆時針方向時的電流和電動勢方向為正,B垂直紙面向里時為正,則以下四個圖像中對此過程描述不正確的是:( ) Φ 3、 (1997年上海,一、4)一磁棒自遠處勻速沿一圓形線圈的軸線運動,并穿過線圈向遠處而去,如圖10一19所示.則圖lO一20所示較正確反映線圈中電流i與時間t關(guān)系的是(線圈中電流以圖示箭頭為正方向)……………( ) 4、一閉合線圈置于磁場中,若磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律如圖3-12所示,則圖3-13中能正確反映線圈中感應(yīng)電動勢E隨時間t變化的圖象是 ?。邸 。? 圖3-12 圖3-13 5、(xx年全國,12)一勻強磁場,磁場方向垂直紙面,規(guī)定向里的方向為正.在磁場中有一細金屬圓環(huán),線圈平面位于紙面內(nèi),如圖 (a)所示.現(xiàn)令磁感應(yīng)強度B隨時間t變化,先按圖 (b)中所示的oa圖線變化,后來又按圖線bc和cd變化.令E1、E2、E3分別表示這三段變化過程中感應(yīng)電動勢的大小,I1、I2、I3分別表示對應(yīng)的感應(yīng)電流,則…………………………………………………( ) A.E1>E2,I1沿逆時針方向,I2沿順時針方向 B.E1- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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