电磁感应现象中的图像问题学案.doc

电磁感应的图像问题（学案）
【考点分析】
从近几年的高考试题来看，电磁感应的图像问题是热点之一，它能检测学生灵活处理物理新情景问题的能力，也能检测学生的应变能力．因此，高考命题专家总是通过选择不同视角，巧妙变化，全新包装，不断将此类问题重新“上市”。该考点在高考中的地位至关重要，在高三第二轮教学中，应该作为重点进行全面、系统的复习。
【教学目标】
1.知识与技能：通过复习掌握解决图像问题的方法。
2.过程与方法：培养学生的应变能力。
3.情感态度价值观：体会运用比较思想整理知识。
【重点难点】
重点：法拉第电磁感应定律，楞次定律和右手定则的应用
难点：解决图像问题的方法
【教学过程】
一、基础知识回顾
1.图像的种类：B—t 图像、φ—t 图像、E—t 图像、 I—t 图像、 E—x 图像……
2.图像问题：
（1）由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像
（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.方法技巧
（1）利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向。
（2）利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势、感应电流的大小。
二、实例分析
（一）动生电磁感应图像问题
1.线框（或导体棒）平动穿越单一磁场
【例1】（2011·海南卷6）如图1－5所示，EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的边界，其中EO∥E′O′，FO∥F′O′，且EO⊥OF；OO′为∠EOF的角平分线，OO′间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里．一边长为l的正方形导线框沿O′O方向匀速通过磁场，t＝0时刻恰好位于图示位置．规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是(　　) 图1——5

A
【方法提炼】_________________________________________________________________
2.线框(或导体棒)平动穿越组合磁场
【例2】如图1示，边长a=0.1m，电阻R=0.2Ω的正方形线框，以速度v=0.2m/s匀速穿过宽度均为a的两个匀强磁场，这两个磁场的方向相反，都和纸面垂直，磁感应强度B的大小均 为0.5T，线框运动方向与线框的一边平行且与磁场边缘垂直，取逆时针方向的电流为正方向，在穿过磁场的过程中，线框中产生的感应电流随时间变
的图像是图2中的 （ ）
【方法提炼】_________________________________________________________________
3.线框在磁场中转动
【例3】如图4—1(a)所示区域(图中直角坐标系xOy的1、3象限)内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于图面向里，大小为B，半径为l，圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度绕O点在图面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R．
(1)求线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的频率f．
(2)在图(b)中画出线框转一周的时间内感应电流I随时间t变化的图像．(规定在图(a)中线框的位置相应的时刻为t =0)

（二）感生电磁感应图像问题
1.线圈在变化磁场中（图像转换）
【例4】（2008全国卷）矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直低面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图11所示．若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是（      ）
【方法提炼】_________________________________________________________________
2.导体棒在变化磁场中（图像分析）
【例4】如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.20 m，电阻R=1.0 Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.5 Ｔ的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下.现在一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图所示.求杆的质量m和加速度a.

【方法提炼】________________________________________________________________
三、课后练习：
1、如左图所示，一矩形线圈置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如右图所示．则线圈产生的感应电动势的情况为：（　）
A、0时刻电动势最大　　　　　　 B、0时刻电动势为零
C、时刻电动势为0　　　　　　 D、～时间内电动势增大
2、竖直平面里有U形金属导轨，另有垂直导轨平面很大范围的匀强磁场（如图（a）），金属杆MN能呈水平状态导轨滑下，杆与导轨及电阻R组成闭合回路，其他电阻不计。当金属杆进入磁场后，其运动速度图像可能是图（b）中的哪几个（ ）

3、如图所示一闭合直角三角形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域．从BC边进入磁场区开始计时，到A点离开磁场区止的过程中，线框内感应电流的情况(以逆时针方向为电流的正方向)是如图所示中的 （ ）
4、铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置，如图所示，磁铁能产生匀强磁场，被安装在火车首节车厢下面，当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一种电信号，被控制中心接收，当火车以恒定速度通过线圈时，表示线圈两端的电压随时间变化的关系是图中的（ ）