專題三圖象高三物理一輪專題

1、專題三：電磁感覺與圖像目標(biāo)：1結(jié)構(gòu)化知識(shí)2圖象類問題的種類、選擇與應(yīng)用原理：電磁感覺中常涉及磁感覺強(qiáng)度B、磁通量、感覺電動(dòng)勢(shì)E和感覺電流I隨時(shí)間t變化的圖象，即Bt圖象、t圖象、Et圖象和It圖象等關(guān)于切割磁感線產(chǎn)生感覺電動(dòng)勢(shì)和感覺電流的情況還常涉及感覺電動(dòng)勢(shì)E和感覺電流I隨線圈位移x變化的圖象，即Ex圖象和Ix圖象。這些圖象問題大體上可分為兩類：由給定的電磁感覺過程選出或畫出正確的圖象，或由給定的有關(guān)圖象解析電磁感覺過程，求解相應(yīng)的物理量電磁感覺中的圖象問題的解析，要抓住磁通量的變化可否均勻，從而推知感覺電動(dòng)勢(shì)(電流)可否大小恒定，用楞次定律或右手定則判斷出感覺電動(dòng)勢(shì)(感覺電流)的方向，從而

2、確定其正負(fù)，以及在坐標(biāo)中的范圍解析回路中的感覺電動(dòng)勢(shì)或感覺電流的大小，要利用法拉第電磁感覺定律來解析，有些圖象還需要畫出等效電路圖來輔助解析無論是哪一各種類的圖象，都要注妄圖象與解析式(物理規(guī)律)和物理過程的對(duì)應(yīng)關(guān)系，都要用圖線的斜率、截距等的物理意義去解析問題案例：例1閉合矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向與導(dǎo)線框所ab在平面垂直，磁感覺強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律以下列圖。規(guī)定垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向，abcda的方向?yàn)榫€框中感覺電流的正方向，水平向右為安培力的正方向。關(guān)于線框中的電流i與ad邊所受的安培力Fdc隨時(shí)間t變化的圖象，以下正確的選項(xiàng)是B/TB0t/s1234-B0i

3、/Ai/AF/NF/NI0I0F0F0Ot/st/st/sO23O123O12342341441-I0A-I0B-F0C-F0Dt/s例2勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感覺強(qiáng)度B=0.2T，磁場(chǎng)寬度l=3m，一正方形金屬框邊長(zhǎng)ab=l=1m，每邊電阻r=0.2，金屬框以速度v=10m/s勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)，其平面向來保持與磁感覺線方向垂直，如圖示，求：（1）畫出金屬框穿過磁場(chǎng)區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感覺電流的I-t圖線（要求寫出作圖依據(jù)）（2）畫出ab兩端電壓的U-t圖線（要求寫出作圖依據(jù)）變式1。（2010上海物理）如右圖，一有界地域內(nèi)，存在著磁感覺強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直于圓滑水平桌面向下和向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)

4、寬度均為L(zhǎng)，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形框abcd的bc邊緊靠磁場(chǎng)邊緣置于桌面上，使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速經(jīng)過磁場(chǎng)所區(qū)，若以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，能反響線框中感覺電流變化規(guī)律的是圖變式2、以下列圖，LOOL為一折線，它所形成的兩個(gè)角LOO和OOL均為45.折線的右側(cè)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其方向垂直于紙面向里，一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框沿垂直于OO的方向以速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在t0時(shí)刻恰好位于圖中所示的地址以逆時(shí)針方向?yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向，在下面四幅圖中能夠正確表示電流時(shí)間(It)關(guān)系的是(時(shí)間以l/v為單位)()v變式3、如圖95-2所示,兩個(gè)垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反,磁感覺強(qiáng)度的大小均為B,磁場(chǎng)

5、所區(qū)的寬度均為a,一正三角形(高度為a)導(dǎo)線框ABC從圖示地址沿圖示方向勻速穿過兩磁場(chǎng)所區(qū),以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?在圖中感覺電流與線框搬動(dòng)距離x的關(guān)系圖象正確的選項(xiàng)是()I例3以下列圖，圓滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成角，M、P兩端接有阻值為R的定值電阻。阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，其他部分電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上。從t=0時(shí)刻開始棒碰到一個(gè)平行于導(dǎo)軌向上的外力F，由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中棒向來與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，經(jīng)過R的感覺電流隨時(shí)間t變化的圖象如圖2所示。下面分別給出了穿過回路abPM的磁通量、磁通量的變

6、化率t、棒兩端的電勢(shì)差Uab和經(jīng)過棒的電荷量q隨時(shí)間變化的圖象，其中正確的是（）例4（2011年高考浙江理綜卷）如圖甲所示，在水平面上固定有長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m、寬為d=1m的金屬“U”型導(dǎo)軌，在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感覺強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。在t=0時(shí)刻，質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒以v0=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為=0.1/m，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場(chǎng)的影響（取g=10m/s2）。經(jīng)過計(jì)算解析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況；計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小，并

7、判斷電流方向；lB/T計(jì)算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱。0.4v0d0.30.20.1t/sLO1234圖甲圖乙課后練習(xí)：1一個(gè)圓形線圈位于一隨時(shí)間t變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直線圈所在的平面(紙面)，如圖(甲)所示，磁感覺強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖(乙)所示。以下關(guān)于感覺電流的大小和方向的判斷，正確的選項(xiàng)是()At3時(shí)刻的感覺電流最大Bt4時(shí)刻的感覺電流最大Ct1和t2時(shí)刻感覺電流方向相同Dt2和t4時(shí)刻感覺電流方向相同2如圖(甲)所示，在水平絕緣的桌面上，一個(gè)用電阻絲構(gòu)成的閉合矩形線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)垂直，磁感覺強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(乙)所示。圖1026中分別是線框中的

8、感覺電流i隨時(shí)間t變化的圖線和ab邊碰到的安培力F隨時(shí)間t變化的圖線，其中可能正確的選項(xiàng)是()3以下列圖，一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；一個(gè)邊長(zhǎng)也為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直；虛線框?qū)蔷€ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直，ba的延長(zhǎng)線均分導(dǎo)線框。在t0時(shí)，使導(dǎo)線框從圖示地址開始以恒定速度沿ab方向搬動(dòng)，直到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)所區(qū)。以i表示導(dǎo)線框中感覺電流的強(qiáng)度，取逆時(shí)針方向?yàn)檎?。以下表示it關(guān)系的圖示中，可能正確的選項(xiàng)是()4在PQ、QR地域中存在著磁感覺強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面。一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都互相垂直，

9、bc邊與磁場(chǎng)的界線P重合。導(dǎo)線框與磁場(chǎng)所區(qū)的尺寸以下列圖。從t0時(shí)刻開始，線框勻速向右穿過兩個(gè)磁場(chǎng)所區(qū)，以abcdef為線框中的電動(dòng)勢(shì)E的正方向，以下四個(gè)Et關(guān)系表示圖中正確的選項(xiàng)是()以下列圖，空間存在兩個(gè)磁場(chǎng)，磁感覺強(qiáng)度大小均為B，方向相反且垂直紙面，MN、PQ為其界線00為其對(duì)稱軸一導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)為l的正方形閉合線框abcd，線框在外力作用下由紙面內(nèi)圖示地址從靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，若以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，則從線框開始運(yùn)動(dòng)到曲邊剛進(jìn)入到PQ右側(cè)磁場(chǎng)的過程中，能反響線框中感覺電流隨時(shí)間變化規(guī)律的圖象是ABCD6如圖甲所示，兩固定的豎直圓滑金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)。兩質(zhì)量、長(zhǎng)度均相同的

10、導(dǎo)體棒c、d，置于界線水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方同一高度h處。磁場(chǎng)寬為c、dh3h，方向與導(dǎo)軌平面垂直。先由靜止釋放c，c剛進(jìn)入磁場(chǎng)即勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)再由3h靜止釋放，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌向來保持優(yōu)異接觸。用ac表示c的加速度，kd表示ddE的動(dòng)能，xc、xd分別表示c、d相對(duì)釋放點(diǎn)的位移。圖乙中正確的選項(xiàng)是圖甲acacEkdEkdOh2h3h4h5hxcOxcOh2h3h4h5hxdOh2h3h4h5hxdh2h3h4h5h圖乙ABCD7如圖（a）所示，圓滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L0.2m，電阻R0.4，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m0.1Kg，電阻r0.1的金屬桿，導(dǎo)軌電阻不計(jì)

11、，整個(gè)裝置處于磁感強(qiáng)度B0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下?，F(xiàn)在一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，若理想電壓表的示數(shù)U隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖（b）所示1）試解析說明金屬桿的運(yùn)動(dòng)情況；2）求第2s末外力F的瞬時(shí)功率。選做(只寫結(jié)果)以下列圖，豎直平面內(nèi)有一半徑為r、電阻為1、粗細(xì)均勻的光R滑半圓形金屬環(huán)，在、處與相距為2r、電阻不計(jì)的平行圓滑金屬軌道、相接，MNMENFEF之間接有電阻2，已知112，24。在上方及下方有水平方向的勻強(qiáng)磁RRRRRMNCD場(chǎng)I和，磁感覺強(qiáng)度大小均為?，F(xiàn)有質(zhì)量為、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒，從半圓環(huán)的Bmab最高點(diǎn)A處由靜止下落，在下落過程中導(dǎo)體棒向來保持水平，

12、與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸優(yōu)異，設(shè)平行軌道足夠長(zhǎng)。已知導(dǎo)體棒ab下落r/2時(shí)的速度大小為v1，下落到MN處的速度大小為v2。求導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時(shí)的加速度大小。(2)若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)后棒中電流大小向來不變，求磁場(chǎng)I和之間的距離h和R2上的電功率P2。若將磁場(chǎng)的CD界線略微下移，導(dǎo)體棒ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度大小為v3，要使其在外力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，求所加外力F隨時(shí)間變化的關(guān)系式。以下列圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩條水平放置的電阻可忽略的圓滑平行金屬軌道，軌道左端接一個(gè)阻值為R的電阻，R兩端與電壓傳感器相連。一根導(dǎo)體棒(電阻為r)垂直軌道放置，從t=0時(shí)刻起對(duì)其施加向來右的水平恒力F，使其由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。用電壓傳感器瞬時(shí)采集電阻R兩端的電壓，并用計(jì)算機(jī)繪制出-t圖象。若施加在導(dǎo)體棒上UU的水平恒力連續(xù)作用一段時(shí)間后撤去，那么計(jì)算機(jī)繪制的圖象可能是UUUU接電壓F電傳R感腦tottottottotABCD變式訓(xùn)練2、如圖953所示，中兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線間的距離為l，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，ad與bc間的距離也為l.t0時(shí)刻，bc邊與磁場(chǎng)所區(qū)界線重合(如圖)現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)所區(qū)界線的方向穿過磁場(chǎng)所區(qū)取沿abcda的感覺電流方向?yàn)檎?，則在線圈穿越磁