大一轮高考总复习物理（人教版）课件：微专题13 电磁感应中的电路和图象问题

1、 电磁感应 第十章 微专题13电磁感应中的电路和图象问题 栏 目 导 航 命题点一电磁感应中的电路问题命题点二电磁感应中的图象问题模拟演练 稳基提能课后回顾 高效练习 1 题型简述 在电磁感应问题中 切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源 该部分导体或线圈与其他电阻 灯泡 电容器等用电器构成了电路 在这类问题中 常涉及计算感应电动势大小 计算导体两端电压 通过导体的电流 产生的电势等 电磁感应中的电路问题 2 解决电磁感应中电路问题的 三部曲 注意 等效电源 两端的电压指的是路端电压 而不是电动势或内压降 2017 江苏卷 如图所示 两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内 其右端接一阻值为R的电阻 质量为m的金属杆静置在导轨上 其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B 方向竖直向下 当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后 金属杆的速度变为v 导轨和金属杆的电阻不计 导轨光滑且足够长 杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 求 1 MN刚扫过金属杆时 杆中感应电流的大小I 2 MN刚扫过金属杆时 杆的加速度大小a 3 PQ刚要离开金属杆时

2、 感应电流的功率P 本题的关键在于导体切割磁感线产生电动势E Blv 切割的速度 v 是导体与磁场的相对速度 分析这类问题 通常是先电后力 再功能 2015 北京卷 如图所示 足够长的平行光滑金属导轨水平放置 宽度L 0 4m一端连接R 1 的电阻 导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场 磁感应强度B 1T 导体棒MN放在导轨上 其长度恰好等于导轨间距 与导轨接触良好 导轨和导体棒的电阻均可忽略不计 在平行于导轨的拉力F作用下 导体棒沿导轨向右匀速运动 速度v 5m s 求 1 感应电动势E和感应电流I 2 在0 1s时间内 拉力的冲量If的大小 3 若将MN换为电阻r 1 的导体棒 其他条件不变 求导体棒两端的电压U 答案 1 E 2 0VI 2 0A 2 If 0 08 N S 3 U 1V 答案 BC 2 2017 哈尔滨期中 多选 在如图甲所示的电路中 螺线管匝数n 1500匝 横截面积S 20cm2 螺线管导线电阻r 1 R1 4 R2 5 C 30 F 在一段时间内 穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化 则下列说法中正确的是 A 螺线管中产生的感应电动势为1 2

3、VB 闭合S 电路中的电流稳定后电容器上极板带正电C 电路中的电流稳定后 电阻R1的电功率为5 10 2WD S断开后 通过R2的电荷量为1 8 10 5C AD 1 题型简述借助图象考查电磁感应的规律 一直是高考的热点 此类题目一般分为两类 1 由给定的电磁感应过程选出正确的图象 2 由给定的图象分析电磁感应过程 定性或定量求解相应的物理量或推断出其他图象 常见的图象有B t图 E t图 i t图 v t图及F t图等 2 解题关键弄清初始条件 正负方向的对应变化范围 所研究物理量的函数表达式 进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键 电磁感应中的图象问题 3 解决图象问题的一般步骤 1 明确图象的种类 即是B t图还是 t图 或者E t图 I t图等 2 分析电磁感应的具体过程 3 用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系 4 结合法拉第电磁感应定律 闭合电路欧姆定律 牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系式 5 根据函数关系式 进行数学分析 如分析斜率的变化 截距等 6 画图象或判断图象 4 求解电磁感应图象类选择题的两种常用方法 1 排除法 定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势

4、增大还是减小 变化快慢 均匀变化还是非均匀变化 特别是分析物理量的正负 以排除错误的选项 2 函数法 根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系 然后由函数关系对图象进行分析和判断 电磁感应中的图象选择如图所示 等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场 它的底边在x轴上且长为2L 高为L 纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域 在t 0时刻恰好位于图中所示的位置 以顺时针方向为导线框中电流的正方向 在下面四幅图中能够正确表示电流 位移 I x 关系的是 C 在对图象问题进行分析时 要通过明确磁通量的变化是否均匀 推知感应电动势 电流 是否大小恒定 再利用楞次定律判断出感应电动势 电流 的方向 从而确定其正负以及在坐标系中的范围 另外 有些图象问题要画出等效电路图来辅助分析 要根据图象的定义把图象反映的物理规律与实际运动过程相对应起来 并且还要能反过来将实际运动过程与图象对应 最终根据实际运动过程的物理规律进行判断 如图所示 有一等腰直角三角形的区域 其斜边长为2L 高为L 在该区域内分布着如图所示的磁场 左侧磁场方向垂直纸面向外 右侧磁场方向

5、垂直纸面向里 磁感应强度大小均为B 一边长为L 总电阻为R的正方形导线框abcd 从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域 取沿顺时针的感应电流方向为正 则图乙中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是 D A 图象的转换 1 问题类型 由一种电磁感应的图象分析求解出对应的另一种电磁感应图象的问题 2 解题关键 要明确已知图象表示的物理规律和物理过程 根据所求的图象和已知图象的联系 对另一图象做出正确的判断进行图象间的转换 如图甲所示 光滑导轨水平放置在斜向下且与水平方向夹角为60 的匀强磁场中 匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示 规定斜向下为B的正方向 导体棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好 除电阻R的阻值外 其余电阻不计 导体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状态 规定a b的方向为电流的正方向 水平向右的方向为外力的正方向 则在0 t1时间内 能正确反映流过导体棒ab的电流I和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是 D 解析 由楞次定律可判定回路中的电流方向始终为b a 由法拉第电磁感应定律可判定回路中的电流大小恒定 故A B两项错误

6、 由F安 BIL可得F安随B的变化而变化 在0 t0时间内 F安方向水平向右 故外力F与F安等值反向 方向水平向左为负值 在t0 t1时间内 F安方向改变 故外力F方向也改变为正值 综上所述 D项正确 BC D 3 2018 湖北省黄冈市黄冈中学模拟 如图甲所示 正三角形导线框abc固定在磁场中 磁场方向与线圈平面垂直 磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示 t 0时刻磁场方向垂直纸面向里 在0 4s时间内 线框ab边所受安培力F随时间t变化的关系 规定水平向左为力的正方向 可能是下图中的 A 4 在同一水平面中的光滑平行导轨P Q相距L 1m 导轨左端接有如图所示的电路 其中水平放置的平行板电容器两极板M N间距离d 10mm 定值电阻R1 R2 12 R3 2 金属棒ab电阻r 2 其它电阻不计 磁感应强度B 1T的匀强磁场竖直穿过导轨平面 当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时 悬浮于电容器两极板之间 质量m 1 10 14kg 带电量q 1 10 14C的微粒恰好静止不动 取g 10m s2 在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好 且运动速度保持恒定 试求 1 匀强磁场的方向 2 ab两端的路端电压 3 金属棒ab运动的速度 答案 1 竖直向下 2 0 4V 3 0 5m s 解析 1 带负电的微粒受到重力和电场力处于静止状态 因重力竖直向下 则电场力竖直向上 故M板带正电 ab棒向右切割磁感线产生感应电动势 ab棒等效于电源 感应电流方向由b a 其a端为电源的正极 由右手定则可判断 磁场方向竖直向下 课时综合训练 三十八 谢 谢 观 看

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