20xx人教版高中物理選修3-2專題二電磁感應(yīng)中的圖象問題(編輯修改稿)
2024-12-23 22:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 如圖所示，磁感應(yīng)強度為 B 的勻強磁場僅存在于邊長為 2 L 的正方形 abc d 中，在這個正 方形所在的同一平面內(nèi)，有一電阻為 R 、邊長為 L 的正方形導(dǎo)體線圈 ABCD ，以速度 v勻速通過磁場．從 BC 邊進入磁場開始計時，試回答下列問題，并用圖象表示出來： (1) 穿過線圈的磁通量 Φ 隨時間 t 如何變化？ (2) 線圈中電流 I 隨時間 t 如何變化？ (3) 線圈所受磁場力 F 隨時間 t 如何變化？ 甲 解析： (1) 由于本題中線圈的速度不變，可根據(jù)題意把整個過程從時間上分成 3 段，即 0 ～Lv( BC 邊進磁場到 AD 邊進磁場 ) 、Lv～2 Lv( 整個線圈都在磁場中 ) 、2 Lv～3 Lv( BC 邊出磁場直到AD 邊出磁場 ) ，根據(jù)磁通量的公式 Φ ＝ BS 可知，線圈的磁通量在第 1 段時間內(nèi)從零均勻增大到最大值，然后在第 2 段時間內(nèi)磁通量保持最大值不變，在第 3 段時間里開始均勻減小直到零．如圖甲所示． 乙 (2) 由法拉第電磁感應(yīng)定律可以知道，只有通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化才產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 BL v 和感應(yīng)電流BL vR，所以在第 1 段時間和第 3 段時 間里時才有感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，且由楞次定律可知，兩次的感應(yīng)電流大小相等但反向 ( 以逆時針為正方向 ) ，在第 2 段時間里無感應(yīng)電流．如圖乙所示． 丙 (3) 通過安培力計算公式 F ＝ B IL 及左手定則，在第 1 段時間和第 3 段時間里有磁場力，大小都等于B2L2vR且同向 ( 以水平向左為正方向 ) ，在第 2 段時間里無安培力．如圖丙所示． 畫出正確圖象的關(guān)鍵 (1) 畫圖象可以定性或定量地表示出所研究問題的 函數(shù)關(guān)系． (2) 作圖時要標(biāo)出坐標(biāo)的大?。? (3) 選好正方向． (4) 分析好過程抓住臨界點的變化規(guī)律??? 如題中的臨界點 t＝ 0 ，Lv， ???2 Lv，3 Lv. 3 － 1 ：勻強磁場磁感應(yīng)強度 B ＝ T ，磁場寬度 L ＝ 3 m ，一正方形金屬框邊長 ab ＝ l＝ 1 m ，每邊電阻 r ＝ Ω ，金屬框以 v ＝ 1 0 m /s 的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖所示，求： (1) 畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的I － t 圖線； (2) 畫出 ab 兩端電壓的 U － t 圖線． 解析： (1) 線框進入磁場區(qū)時， E1＝ Bl v ＝ 2 V ， I1＝E14 r＝ A ，方向沿逆時針，如圖甲中實線 abc d 所示，感應(yīng)電流持續(xù)的時間 t1＝lv＝ s ．線框在磁場中運動時， E2＝ 0 ， I2＝ 0 ，無電流的持續(xù)時間 t2＝L － lv＝ s ．線框穿出磁場區(qū)時， E3＝Bl v ＝ 2 V ， I3＝E34 r＝ A ，此電流的方向為順時針，如圖中虛線 abc d 所示，規(guī)定電流方向逆時針為正，得 I － t 圖線，如圖乙所示． 甲 乙 丙 (2) 線框進入磁場區(qū)， ab 兩端電壓 U 1 ＝ I 1 r ＝ V ＝ 0. 5 V ．線框在磁場中運動時， ab 兩端電壓等于感應(yīng)電動勢 U 2 ＝ Bl v＝ 2 V ．線框出磁場時， ab 兩端電壓 U 3 ＝ E － I 2 r ＝ V ，由此得 U －
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