专题06 电磁感应、交流电中的图像---【模型与方法】备战2024年高考物理图像与方法

专题06 电磁感应、交流电中的图像 目录 一.电磁感应中的图像问题综述 1 二.根据B-t图像的规律，选择E-t图像、I-t图像 1 三.根据线圈穿越磁场的规律，选择图像、图像、图像或E－x图像、 3 U－x图像和I－x图像 3 四.根据自感、互感的规律，选择图像、图像、图像 8 五．借助图像分析电磁感应三定则一定律 11 六．应用图像分析电磁感应的综合问题 14 七．交流电的变化规律图像的应用 19 一.电磁感应中的图像问题综述 电磁感应现象中图像问题的分析，要抓住磁通量的变化，从而推知感应电动势（电流） 大小变化的规律，用楞次定律判断出感应电动势（或电流）的方向，从而确定其正负，以及 在坐标中的范围。 分析回路中的感应电动势或感应电流的大小及其变化规律，要利用法拉第电磁感应定律 来分析。有些问题还要画出等效电路来辅助分析。 另外，要正确解决图像问题，必须能根据图像的定义把图像反映的规律对应到实际过程 中去，又能根据实际过程的抽象规定对应到图像中去，最终根据实际过程的物理规律进行判 断，这样，才抓住了解决图像问题的根本。 解决这类问题的基本方法： （1）明确图像的种类，是图像还是图像，图像，或者图像。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图像和I－x图像。 （2）分析电磁感应的具体过程。 （3）结合楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、右手定则、安培定则、欧姆定律、牛顿运动定律等规律判断方向、列出函数方程。 （4）根据函数方程，进行数学分析，如斜率及其变化、两轴的截距等。 （5）画图像或判断图像。 二.根据B-t图像的规律，选择E-t图像、I-t图像 【分析要点】 电磁感应中线圈面积不变、磁感应强度均匀变化，产生的感应电动势为，磁感应强度的变化率是定值，感应电动势是定值，感应电流就是一个定值，在图像上就是水平直线。 【典例分析1】（2023下·江苏扬州·高三统考期中）在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环．规定导体环中电流的正方向如图所示，磁场方向向上为正。当磁感应强度B随时间t按乙图变化时，下列关于导体环中感应电流随时间变化的图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【典例分析2】（2023·北京西城·统考二模）如图1所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中．若磁感应强度B随时间t按如图2所示的规律变化，设图中磁感应强度垂直纸面向里的方向为正方向，环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则环中电流随时间变化的图象是 （ ） A． B． C． D． 三.根据线圈穿越磁场的规律，选择图像、图像、图像或E－x图像、 U－x图像和I－x图像 【分析要点】 线框匀速穿过方向不同的磁场，在刚进入或刚出磁场时，线框的感应电流大小相等，方向相同．当线框从一种磁场进入另一种磁场时，此时有两边分别切割磁感线，产生的感应电动势正好是两者之和，根据E=BLv，求出每条边产生的感应电动势，得到总的感应电动势．由闭合电路欧姆定律求出线框中的感应电流，此类电磁感应中图象的问题，近几年高考中出现的较为频繁，解答的关键是要掌握法拉第电磁感应定律、欧姆定律、楞次定律、安培力公式等等知识，要知道当线框左右两边都切割磁感线时，两个感应电动势方向相同，是串联关系． 【典例分析1】（2024上·四川攀枝花·高三统考期末）如图所示，在边长为的正三角形区域内有垂直直面向外的匀强磁场，一边长为的菱形单匝金属线框的底边与在同一直线上，菱形线框的。使线框保持恒定的速度沿平行于方向匀速穿过磁场区域。以边刚进磁场时为零时刻，规定导线框中感应电流沿顺时针方向时为正，则感应电流与时间的关系图线可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【典例分析2】（2023下·湖南邵阳·高三统考期末）如图所示，abcd是一个由粗细均匀的同种材料制成、边长为的正方形闭合线框，以恒定的速度沿轴正方向在纸面内运动，并穿过一宽度为、方向垂直纸面向里、大小为的匀强磁场区域，线框ab边距磁场左边界为时开始计时。下列选项分别为磁场对线框的作用力（以轴正方向为正）、ab两点间的电势差、线框中的感应电流i（以顺时针方向为正）及线框的焦耳热随时间的变化图像，其中可能正确的是（    ）    A．   B．   C．   D．   【典例分析3】（2023上·河北唐山·高三统考阶段练习）如图所示，一边长为L、电阻为R的正方形线框abcd在恒定的水平拉力作用下沿光滑水平面向右运动，并穿过图中所示磁感应强度为B的匀强磁场区域。以线框所在位置为原点，沿线框运动方向建立x轴，以x轴的正方向作为安培力的正方向。则线框所受的安培力随位置变化的图像可能正确的是（    ）    A．   B． C．   D．