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电磁感应中的电路和图像问题讲解


A
B
A
C
i
i
i
i
o
to
to
to
t
A
B
C
D
首先将运动过程分段处理.在每一段运动过程中确定哪一段导线 切割磁感线,它就相当于电源,然后确定切割磁感线的有效长度, 再根据E=BLv和右手定则判定感应电流的大小和方向.
例2.如图,一个边长为l 的正方形虚线框内有垂直于 纸面向里的匀强磁场;一个边长也为l的正方形导线 框所在平面与磁场方向垂直;虚线框对角线ab与导线 框的一条边垂直,ba 的延长线平分导线框。在t=0时 ,使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动 ,直到整个导线框离开磁场区域。以i表示导线框中 感应电流的强度,取逆时针方向为正。下列表示i—t 关系的图示中,可能正确的是( C )
(D )
检测 2、
检测4、如图所示,平行于y轴的导体棒以速度v向
右做匀速运动,经过半径为R、磁感应强度为B的
圆形匀强磁场区域,导体棒中的感应 y
电动势 与导体棒的位置x关
系的图像是( A )

2BvR

2BvR

2BvR
v
R
Bx O

2BvR
x
x
x
0 R 2R 0 R 2R 0 R 2R
A
B
I0 i/A
I0 i/A
I0 i/A
I0 i/A
t/s
t/s
t/s
t/s
0 1 2 34 0 1 2 34 0 1 2 34 0 1 2 34
-I0
-I0
A
B
-I0
C
-I0
D
例2:磁感应强度B的正方向,线圈中 的箭头为电流i的正方向(如图所示),已知 线圈中感生电流i随时间而变化的图象如图所 示,则磁感应强度B随时间而变化的图象可 能是( CD )
i
i
A. 0
t B. 0
t a
i
i
C. 0
t D. 0
t
b
解:cd边从开始到①位置, cd切割的有效长度均匀增大
cd边从①到②位置, cd切割的有效长度不变, cd边从 ②到③位置, cd切割的有效长度均匀减小,
cd边从 ③到④位置, cd和ef边都切割,总有效
长度很快减小到0,
f
由对称性,接下来 的过程与前对称。 e 可见图线C正确。
E0
E0
E0
E0
O 1 2 3 4 5t/s O 1 2 3 4 5t/s O 1 2 3 4 5t/s O 1 2 3 4 5t/s
-E0
-E0
-E0
-E0
-2E0
-2E0
-2E0
-2E0
A
B
C
D
1.一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内,磁场方向垂
直线圈所在的平面(纸面)向里,如图1所示。磁感应强度B随
A.在t1到t2时间内A、B两线圈相吸 B.在t2到t3时间内A、B两线圈相斥 C.t1时刻两线圈间作用力为零 D.t2时刻两线圈间吸力最大
例1 如图(a)所示,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 化的电流,电流随时间变化的规律如图(b)所示,P 所受重力为G,桌面对P的支持力为N,则( D )
应电动势的大小,I1,I2,I3分别表示对应的感应电流,则
A.E1>E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向
B.E1<E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向 C.E1<E2,I2沿顺时针方向,I3沿逆时针方向
BD
D.E2=E3,I2沿顺时针方向,I3沿顺时针方向
顺时针
B
a
b
图1
I

E

S
B t
如图所示,LOO’L’为一折线,它所形成的两个角 ∠LOO’和∠OO’L‘均为450。折线的右边有一匀强 磁场,其方向垂直OO’的方向以速度v做匀速直线运动 ,在t=0时刻恰好位于图中所示的位置。以逆时针方向
为导线框中电流的正方向,在下面四幅图中能够正确表 示电流—时间(I—t)关系的是(时间以l/v为单位)
C
解见下页
x 0 R 2R
D
解: 导体棒运动到O点右侧x时,
L 2R sin BLv 2BRv sin
2BRv 1 cos2 2Bv R2 ( R x )2
取特殊值代入上式:
x 0, 0
x R , 3BRv
2
x R, 2BRv x 3R , 3BRv
t的变化规律如图2所示。以l表示线圈中的感应电流,以图1中线
圈上箭头所示的电流方向为正,则图3中正确的是: A
B/T
B 图1
I
先找解析式
o
1 234
图2
I
5
t
6
/
s I

E

S
B t

S
B

B
R R R t t
o 1 23
t
45 6
A
o1
I
I
o 1 234 56 t o 1
C
图3
t 在B-t图像中,
2 3 4 5 6 直线表示B均匀
B 变化,对应感应
电流为定值.斜
t
率的绝对值表示 电流的大小,斜
23
4 56
D
率的正负表示电
流的方向.
4、图像作画问题:
求解物理图像的描绘问题的方法是,首先和解常 规题一样,仔细分析物理现象,弄清物理过程,然后求 解有关物理量或分析相关物理量间的函数关系,最后正 确地作出图像。在描绘图像时,要注意物理量的单位, 坐标轴标度的适当选择用函数图像的特征等。
A. t1时刻,N<G
B. t2时刻,N>G
C. t3时刻,N<G
D. t4时刻,N=G
2.图象的选择
题目中有对物理过程或物理规律的叙述,给出备 选图象,让考生选出符合题意的图像。解决这类问题 可以有两种方法:一种是“排除法”,即排除与题目 要求相违背的图象,选出正确图象;另一种是“对照 法”,即按照题目要求应用相关规律画出正确的草图, 再与选项对照解决。
例4:匀强磁场的磁感应强度为B=0.2T,磁场宽 度L=3m,一正方形金属框连长ab=d=1m,每边电阻 r=0.2 Ω,金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区, 其平面始终一磁感线方向垂直,如图所示。 (1)画出金属框穿过磁场区的过程中,金属框内感应电 流的(i-t)图线。(以顺时针方向电流为正) (2)画出ab两端电压的U-t图线
L
a
dv
b
c
B
L a dv bc
B
i/A
2.5
0 0.1 0.2 0.3 0.4 t/s
-2.5
Uab/V
2008年高考理综全国卷Ⅰ.20
6.矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方
向与导线框所在平面垂直,规定 磁场的正方向垂直
纸面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图所
示。若规定顺时针 方向为感应电流i的 a
正方向,下列i-t图
中正确的是( D ) c
b B0 B/T t/s
0 1 2 34
d -B0
置为计时起点,规定电流逆时针方向时的电动势方向 为正,B垂直纸面向里为正,则以下关于线框中的感 应电动势、磁通量、感应电流及电功率的四个图象正
确的是C(D )
2.图象的关联(变换)
所谓图像的关联(变换)指的是两个图象 之间有一定的内在联系,也可以是互为因果关 系,可以通过相关规律由一个图象推知另一个 图象。处理这类问题,首先要读懂已知图象表 示的物理规律或物理过程,特别要注意两个对 应时间段各物理量的分析(如斜率),然后再 根据所求图象与已知图象的联系,进行判断。
B
A
B
F
l
t( )
o
1
23
45
v
C
F
o 12
t(l ) v
345
D
图2
注意题中 规定的力 的正方向
某空间中存在一个有竖直边界的水平方向匀强磁 场区域,现将一个等腰梯形闭合导线圈,从图示 位置垂直于磁场方向匀速拉过这个区域,尺寸如 图所示,下图中能正确反映该过程线圈中感应电
流随时间变化的图象是 (A )
如图,一个圆形线圈的匝数n=1000,线圈面积S=200cm2,线 圈的电阻为r=1Ω,在线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻,电阻 的一端b与地相接,把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀 强磁场中,磁感强度随时间变化规律如图B-t所示,求: (1)从计时起在t=3s、t=5s时穿过线圈的磁通量是多少? (2)a点的最高电势和最低电势各是多少?
1. 如图1所示,一宽40cm的匀强磁场区域,磁场方向
垂直纸面向。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。 (以逆时针方向为电流的正方向)取它刚进入磁
场的时刻t=0,在图2所示的图线中,正确反映感应电流
⑵由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量 涉及规律:右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律等
1、常见的图象有: B-t Φ-t E-t U-t I-t F-t E-x U-x I-x F-x 等图象
(1)以上B、Φ、E、U、I、F等各矢量是有方向的,通常用正负表示。 (具体由楞次定律判断) (2)以上各物理量的大小由法拉第电磁感应定律计算 (3)需注意的问题:
随时间变化规律的是
C
i
i
v
o 1 23 4 5
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