高考物理:三看、三明確——電磁感應中圖像問題的快速求解方法!

2020-12-12 高考數學速解張老師

電磁感應中圖像問題的快速求解方法

1.求解圖象問題時的「三看」「三明確」

對於圖像問題,應做到三看、三明確。

2.電磁感應中圖像問題的解題思路

(1)明確圖象的種類,是B-t圖象、Φ-t圖象、E-t圖象還是i-t圖象.對於切割磁感線產生感應電動勢和感應電流的情況,還常涉及E-x圖象和i-x圖象.

(2)分析電磁感應的具體過程.

(3)用右手定則或楞次定律確定方向對應關係.

(4)結合法拉第電磁感應定律、歐姆定律和牛頓運動定律等寫出函數關係式.

(5)根據函數關係式進行數學分析,如分析斜率的變化、截距等.

(6)判斷圖象(或描繪圖象、應用圖象分析解決問題).

3.求解圖像類選擇題的兩種常用方法

(1)排除法:定性分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢、均勻變化還是非均勻變化,特別是分析物理量的正負,以排除錯誤的選項.

(2)函數法:根據題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數關係,然後由函數關係對圖象進行分析和判斷.

經典例題

如圖甲所示,正三角形導線框abc固定在磁場中,磁場方向與線框平面垂直,磁感應強度B隨時間變化的關係如圖乙所示.t=0時刻,磁場方向垂直紙面向裡,在0~4 s時間內,線框ab邊所受安培力F隨時間t變化的關係(規定水平向左為力的正方向)可能是下圖中的()

解析:0~2 s內磁感應強度均勻變化,線框中產生的感應電流大小恆定,線框ab邊所受安培力大小隨磁感應強度大小正比例變化,規定水平向左為力的正方向,所以0~1 s內安培力的方向為正方向,1~2 s內安培力的方向為負方向.2~3 s內磁感應強度不變,線框無感應電流,線框ab邊不受安培力.3~4 s內磁感應強度均勻變化,線框感應電流大小恆定,線框ab邊所受安培力大小隨磁感應強度大小正比例變化,所以3~3.5 s內安培力的方向為正方向,3.5~4 s內安培力的方向為負方向,故A符合題意.

答案:A

總結:這類問題可先根據楞次定律的推論「增反減同」來判斷感應電流的磁場方向,再根據安培定則判斷感應電流方向,又F安=BIL,該題中磁場在0~2 s和3~4 s時間內是均勻變化的.即在相應時間段內I的大小是不變的,故在相應的時間段內F安∝B,從B的變化規律就能得出F安的變化規律.

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