高中物理2007年电学图像专题.doc

电学图像专题电磁感应中常常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E、感应电流I随时间的变化的图像即B-t图、Φ-t图、E-t图、I-t图。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图像即E-x图和I-x图。这些图像问题大体可分为两类：由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像例1、如图甲所示由均匀电阻丝做成的正方形线框abcd的电阻为R1ab=bc=cd=da=l现将线框以与ab垂直的速度v匀速穿过一宽度为2l、磁感应强度为B的匀强磁场区域整个过程中ab、cd两边始终保持与边界平行．令线框的cd边刚与磁场左边界重合时t=O电流沿abcda流动的方向为正．(1)在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图象．(2)在图丙中画出线框中a、b两点间电势差Uab随时间t变化的图象．分析：本题是电磁感应知识与电路规律的综合应用要求我们运用电磁感应中的楞次定律、法拉第电磁感应定律及画出等效电路图用电路规律来求解是一种常见的题型。解答：(1)令I0=Blv／R画出的图像分为三段(如下图所示)t=0～l/vi=-I0t=l/v～2l/vi=0t=2l/v～3l/vi=-I0(2)令Uab=Blv面出的图像分为三段(如上图所示)小结：要求我们分析题中所描述的物理情景了解已知和所求的然后将整个过程分成几个小的阶段每个阶段中物理量间的变化关系分析明确最后规定正方向建立直角坐标系准确的画出图形例2、如图所示一个边长为a电阻为R的等边三角形在外力作用下以速度v匀速的穿过宽度均为a的两个匀强磁场这两个磁场的磁感应强度大小均为B方向相反线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直取逆时针方向为电流的正方向试通过计算画出从图示位置开始线框中产生的感应电流I与沿运动方向的位移x之间的函数图象分析：本题研究电流随位移的变化规律涉及到有效长度问题.解答：线框进入第一个磁场时切割磁感线的有效长度在均匀变化.在位移由0到a/2过程中切割有效长度由0增到；在位移由a/2到a的过程中切割有效长度由减到0．在x=a/2时I=电流为正．线框穿越两磁场边界时线框在两磁场中切割磁感线产生的感应电动势相等且同向切割的有效长度也在均匀变化．在位移由a到3a/2过程中切割有效长度由O增到。；在位移由3a/2到2a过程中切割有效长度由减到0.在x=3a/2时I=电流为负．线框移出第二个磁场时的情况与进入第一个磁场相似I一x图象如右图所示．例3、如图所示电路中S是闭合的此时流过线圈L的电流为i1流过灯泡A的电流为i2且i1>i2．在t1时刻将S断开那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是图中的哪一个?()分析:本题是自感现象中的图像问题相对于前面的两道例题要精确的画出图像有一定的难度.解答:t1时刻将s断开L中会产生自感电动势与灯泡A构成闭合回路。L中的电流会在i1的基础上减小。方向与i1一致而A中的电流与原方向相反最终减小为零．因断开的S的瞬间。灯泡A中的电流比断开前大故会闪亮一下再熄灭．答案选D二、由给定的有关图像分析电磁感应过程求解相应的物理量RL甲FBt/sF/N048121620242812345乙图14例4、（2001年全国物理）如图甲所示一对平行光滑导轨放在水平面上两导轨间的距离l=0.20m电阻R=1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上与两轨道垂直杆及两轨道的电阻均可忽略不计整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中磁场方向垂直轨道面向下如图甲所示。现用一外力F沿轨道方向拉杆使之做匀加速运动侧得力F与时间t的关系如图14乙所示。求杆的质量m和加速度a。分析:本题已知图像要求利用电磁及力学知识求出相应的物理量处理本类问题关键是要审清图像.解答:导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动用v表示瞬时速度t表示时间则杆切割磁感线产生的感应电动势为：E=BLv=Blat……①闭合回路中的感应电流为……②由安培力公式和牛顿第二定律得：F-BIl=ma……③由①、②、③式得F=ma+……④小结：图像的斜率、截距、面积等表征的物理意义或物理量是重点分析的内容再运用力学知识、电磁学知识及电路规律来求解。例5、(2000年上海10)如图(a)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QP和Q共轴Q中通有变化电流电流随时间变化的规律如图(b)所示．P所受的重力为G桌面对P的支持力为N．则……………………()A．tl时刻N>GB．t2时刻N>GC．t3时刻N＜GD．t4时刻N＝G分析：本题以能力立意综合考查由