电磁感应中图像问题

摘 要：本文对高中物理电磁感应图像问题进行了分类举例分析，并对其方法作了提炼。

关键词：高中物理;电磁感应;图像;分类

高中物理电磁感应图象问题有两种：一是给出电磁感应过程选出或画出正确图象;二是由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量.其思路是：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，利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向，利用图象法直观，明确地表示出感应电流的大小和方向.掌握这种重要的物理方法。

应用图像法解题要求同学们能做到三会：（1）会识图：认识图像，理解图像的物理意义;（2）会作图：依据物理现象、物理过程、物理规律作出图像，且能对图像进行变形或转换;（3）会用图：能用图像分析实验.用图像描述复杂的物理过程，用图像法来解决物理问题.为进一步增强对图像的认识，本文将以电磁感应中的图像问题归为以下几类。

1 图像选择问题

例1，如图1，一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场;一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直; 虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba的延长线平分导线框.在t=0时， 使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域.以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正.图2中表示i-t关系的图示中，可能正确的是

解析：从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐增大，所以感应电流也逐渐拉增大，A项错误;从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界时，切割磁感线有效长度不变，故感应电流不变，B项错;当正方形线框下边离开磁场，上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中，磁通量减少的稍慢，故这两个过程中感应电动势不相等，感应电流也不相等，D项错，故正确选项为C。

求解物理图像的选择类问题可用“排除法”，即排除与题目要求相违背的图像，留下正确图像;也可用“对照法”，即按照题目要求画出正确草图，再与选项对照，选出正确选项。解决此类问题的关键就是把握图像特点、分析相关物理量的函数关系、分析物理过程的变化规律或是关键物理状态。

2 图像作画问题

例2，如图3所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L=0.3m.导轨左端连接R=0.6 Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2 m.细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为t=0.3 ，导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度r=1.0 m/s沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场（t=0）到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图4中画出。

解析：0-t1（0-0.2s）A1产生的感应电动势：

E=BD■=0.6×0.3×1.0=0.18V，

电阻R与A2并联阻值： R■=■=0.2Ω，

所以电阻R两端电压

U=■E=■×0.18=0.072Ω，

通过电阻R的电流： I■=■=■=0.12A;

t1-t2（0.2-0.4s）E=0， I2=0;

t2-t3（0.4-0.6s） 同理：I3=0.12A.电流随时间变化关系如图5所示。

求解物理图像的描绘问题的方法是，首先和解常规题一样，仔细分析物理现象，弄清物理过程，然后求解有关物理量或分析相关物理量间的函数关系，最后正确地作出图像。在描绘图像时，要注意物理量的单位，坐标轴标度的适当选择用函数图像的特征等。

3 图像变换问题

例3，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地面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，图7中正确的是（ ）

解析：0-1s内B垂直纸面向里均匀增大，则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线圈中产生恒定的感应电流，方

向为逆时针方向，排除A、C选项;2s-3s内，B垂直纸面向外均匀增大，同理可得线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向，排除B选项，D正确。

处理有关图像变换的问题，首先要识图，即读懂已知图像表示的物理规律或物理过程，然后再根据所求图像与已知图像的联系，进行图像间的变换。