高考物理考点——电磁感应图象问题

考点解读

 

一、电磁感应中的图象问题

 

1.图象类型

电磁感应中主要涉及的图象有Bt图象、Φt图象、Et图象和It图象。还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象,即Ex图象和Ix图象。

 

2.常见题型:图象的选择、图象的描绘、图象的转换、图象的应用。

 

3.所用规律

一般包括:左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等。

 

4.常见题目类型:

问题类型

解题关键

由给定的电磁感应过程选出正确的图象

根据题意分析相关物理量的函数关系、分析物理过程中的转折点、明确“+、–”号的含义,结合数学知识做正确的判断

由一种电磁感应的图象分析求解出对应的另一种电磁感应图象的问题

(1)要明确已知图象表示的物理规律和物理过程;

(2)根据所求的图象和已知图象的联系,对另一图象做出正确的判断进行图象间的转换

由电磁感应图象得出的物理量和规律分析求解动力学、电路等问题

从图象上读取有关信息是求解本题的关键,图象是数理综合的一个重要的窗口,在运用图象解决物理问题时,第一个关键是破译,即解读图象中的关键信息(尤其是过程信息),另一个关键是转换,即有效地实现物理信息和数学信息的相互转换。

 

5.题型特点

一般可把图象问题分为三类:

(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象;

(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量;

(3)根据图象定量计算。

 

6.解题关键

弄清初始条件,正负方向的对应,变化范围,所研究物理量的函数表达式,进、出磁场的转折点是解

 

7.解决图象问题的一般步骤

(1)明确图象的种类,即是Bt图象还是Φt图象,或者是Et图象、It图象等;

(2)分析电磁感应的具体过程;

(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系;

(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式;

(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等。

(6)画出图象或判断图象。

 

 

二、电磁感应中图象类选择题的两个常见解法

 

1.排除法:定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是物理量的正负,排除错误的选项。

2.函数法:根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系,然后由函数关系对图象作出分析和判断,这未必是最简捷的方法,但却是最有效的方法。

 

 

三、分析物理图象常用方法

 

1.定性分析物理图象

1)要明确图象坐标轴的意义;

2)借助有关的物理概念、公式、定理和定律做出分析判断。

 

2.定量计算

1)弄清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系;

2)挖掘图象中的隐含条件,明确有关图线所包围的面积、图线的斜率(或其绝对值)、截距所表示的物理意义。[来源:Z。xx。k.Com]

 

重点考向

 

考向一 物理量变化的图象

典例引领

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【名师点睛】由线框进入磁场中切割磁感线,根据运动学公式可知速度与时间关系;再由法拉第电磁感应定律,可得出产生感应电动势与速度关系;由闭合电路欧姆定律来确定感应电流的大小,并由安培力公式可确定其大小与时间的关系;由牛顿第二定律来确定合力与时间的关系;最后电量、功率的表达式来分别得出各自与时间的关系。

 

 

变式拓展

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【名师点睛】对于图象问题一定弄清楚两坐标轴的含义,尤其注意斜率、截距的含义,对于复杂的图象可以通过写出两坐标轴所代表物理量的函数表达式进行分析。

 

 

 

考向二 磁通量变化的图象

典例引领

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【名师点睛】先根据E=BLv分析感应电动势的变化;再由欧姆定律分析感应电流的变化,由平衡条件和安培力公式F=BIL分析外力F的变化;由功能关系分析P的变化。

 

 

变式拓展

 

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【名师点睛】本题考查电磁感应、牛顿定律及v–t图象。关键是分析线圈的受力情况,然后根据牛顿第二定律进行判断;此题意在考查考生对电磁感应规律的理解和认识。

 

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考向三 磁场随空间变化的图象

典例引领

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变式拓展

 

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【名师点睛】解电磁感应的图象问题的一般解题步骤:

(1)明确图象的种类,即是B–t图还是Φ–t图,或者是E–t图、I–t图等。

(2)分析电磁感应的具体过程判断对应的图象是否分段,共分几段。

(3)用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向。

(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式。

(5)根据函数关系式,进行数学分析。

(6)画图象或判断图象。

 

 

考向 磁场随时间变化的图象

 

典例引领

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【名师点睛】本题要分阶段来判断感应电流的方向,对照正方向与图线对比。同时也可以假设磁场没有界,则感应电流变化规律应是余弦曲线,从而可快速确定当一半磁场时的答案。

 

 

变式拓展

 

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【名师点睛】此类问题不必非要求得电动势的大小,应根据楞次定律判断电路中电流的方向,结合电动势的变化情况即可得出正确结果。[来源:ZXXK]

 

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【名师点睛】对于图象问题可以通过排除法判断,本题关键要理解感应电动势公式E=Blv中,l是有效切割长度,并掌握右手定则或楞次定律。

 

 

练习精选

 

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参考答案

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