《（全国通用版）2018高考物理大一轮复习 第十章 电磁感应（第3课时）电磁感应中的电路与图像问题课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国通用版）2018高考物理大一轮复习 第十章 电磁感应（第3课时）电磁感应中的电路与图像问题课件（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3课时电磁感应中的电路与图像问题 回扣教材 考点扫描 真题在线 回扣教材 梳理知识夯基础 知识整合 一 电磁感应中的电路问题1 电源 切割磁感线运动的导体或发生变化的回路相当于电源 电动势的计算 E 或E 2 电阻 产生感应电动势的导体或回路的电阻相当于电源的 其余部分是外电阻R 3 电路 闭合电路总电流 I 路端电压的计算 U IR 磁通量 Blv 内阻r E Ir 如图所示 MON是固定导轨 金属棒与导轨接触良好 在拉力F作用下向右运动 1 图中电路相当于电源的部分是 2 闭合电路中的感应电流方向沿方向 3 路端电压是闭合电路外电路的电压 等于该图中部分电路的分压 金属棒的ab部分 逆时
2、针 aOb 二 电磁感应中的图像问题 问题思考 选修3 2P21T3改编 设图中的磁感应强度B 1T 平行导轨宽l 1m 金属棒PQ以1m s的速度贴着导轨向右运动 R 1 金属棒的电阻r 1 其他电阻不计 1 说出图中的哪一部分可分别等效为闭合电路中的电源和外电路 并画出等效电路图 2 求出通过R的电流大小 指明方向 内电路消耗的电功率以及2s内通过R的电荷量 解析 1 金属棒PQ相当于电源 R相当于外电路 等效电路如图所示 答案 见解析 3 若金属棒在某时刻起开始向右做加速度为1m s2的匀加速直线运动 则2s内通过R的电荷量是多少 答案 见解析 4 试画出第 3 问中 电流随时间的变化图
3、像 顺时针为正 答案 见解析 解析 4 如图所示 考点扫描 重点透析通热点 考点一电磁感应中的电路问题 要点透析 1 电磁感应中电路知识的关系图 2 分析电磁感应电路问题的基本思路 典例突破 例1 2016 河北唐山模拟 在同一水平面上的光滑平行导轨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相距d 10mm 定值电阻R1 R2 12 R3 2 金属棒ab的电阻r 2 其他电阻不计 磁感应强度B 0 5T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的质量m 1 10 14kg 电荷量q 1 10 14C的微粒恰好
4、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 且速度保持恒定 试求 答案 1 竖直向下 1 匀强磁场的方向 解析 1 负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态 因为重力竖直向下 所以电场力竖直向上 故M板带正电 ab棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势 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 答案 2 0 4V 3 1m s 2 ab两端的路端电压 3 金属棒ab运动的速度v 3 由法拉第电磁感应定律得感应电动势E Blv由闭合电路欧姆定律得E Uab Ir 0 5V联立解得v 1m s 题后反思等效电源的感应电动势
5、及方向 1 对等效于电源的导体或线圈 两端的电压一般不等于感应电动势 只有在其电阻不计时才相等 2 沿等效电源中感应电流的方向 电势逐渐升高 1 电磁感应中电路问题 2016 河南焦作一模 多选 如图所示 两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置 间距为l 1m cd间 de间 cf间分别接着阻值R 10 的电阻 一阻值R 10 的导体棒ab以速度v 4m s匀速向左运动 导体棒与导轨接触良好 导轨所在平面存在磁感应强度大小B 0 5T 方向竖直向下的匀强磁场 下列说法中正确的是 A 导体棒ab中电流的流向为由b到aB cd两端的电压为1VC de两端的电压为1VD fe两端的电压为1V 即时巩固
6、 BD 2 导学号00622684 含容电磁感应电路问题 2016 河北邢台质检 如图所示 圆形线圈半径为r 电阻为R 线圈内磁感应强度大小B随时间t变化的关系为B kt 常数k 0 方向垂直纸面向里 回路中滑动变阻器的电阻为2R 其他定值电阻为R 不计回路中导线电阻 不考虑导线周围的磁场对线圈内磁场的影响 当闭合开关后 下列说法正确的是 A 电容器的上极板带正电B 圆形线圈两端的电压为k r2C 当滑片位于滑动变阻器的中央时 电容器两端的电压为k r2D 当把滑片置于滑动变阻器的最上端和中央时 与电容器串联的电阻热功率不同 C 考点二电磁感应中的图像问题 要点透析 1 图像类型电磁感应中主要
7、涉及的图像有B t图像 t图像 E t图像和I t图像 还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图像 即E x图像和I x图像 2 常见题型图像的选择 图像的转换 图像的应用 3 所用规律一般包括 左手定则 安培定则 楞次定律 法拉第电磁感应定律 欧姆定律 牛顿运动定律等 4 解决这类问题的基本方法 1 明确图像的种类 是B t图像还是 t图像 或者E t图像 I t图像等 2 分析电磁感应的具体过程 3 结合法拉第电磁感应定律 欧姆定律 牛顿运动定律等规律列出函数方程 4 根据函数方程进行数学分析 如斜率及其变化 两轴的截距 图线与横坐标轴所围图形的面积等代表的物理意义 5 画图像
8、或判断图像 多维突破 高考题型1 由电磁感应过程判断或画出正确的图像 例2 2016 湖北黄冈质检 如图 虚线P Q R间存在着磁感应强度大小相等 方向相反的匀强磁场 磁场方向均垂直于纸面 磁场宽度均为L 一等腰直角三角形导线框abc ab边与bc边长度均为L bc边与虚线边界垂直 现让线框沿bc方向匀速穿过磁场区域 从c点经过虚线P开始计时 以逆时针方向为导线框感应电流i的正方向 则下列四个图像中正确表示i t图像的是 核心点拨 1 判断导线框开始进入或离开磁场时感应电流的方向 并与给定图像比较排除选项 2 导线框进入两个磁场时 相当于两个同向的电源串联 解析 开始时只有ac边切割磁感线 随
9、着时间增加 切割的有效长度增加 感应电动势与感应电流逐渐增加 电流为逆时针方向 则为正 选项B错误 后来一部分进入到第二个磁场中 左右两部分均切割磁感线 两部分有效长度相等 而产生的电流从整个回路来看是同方向的 相当于原有电流增大为2倍 而电流方向是顺时针的 则为负 选项C D错误 最后完全进入到第二个磁场中 移出磁场时 产生的感应电流为逆时针 且电流大小变化与开始一样 故选项A正确 答案 A 题后反思动生感应电流的图像分析技巧 1 读题明确题目中规定的正方向 2 对切割磁感线的过程进行分段研究 利用排除法缩小目标 先分析电流方向后分析大小 3 对剩余的图像比对 找出其不同的部分再进行分析 最
10、后确定答案 针对训练1 导学号00622685 以导线框的形式运动图像问题 2013 全国 卷 16 如图 在光滑水平桌面上有一边长为L 电阻为R的正方形导线框 在导线框右侧有一宽度为d d L 的条形匀强磁场区域 磁场的边界与导线框的一边平行 磁场方向竖直向下 导线框以某一初速度向右运动 t 0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合 随后导线框进入并通过磁场区域 下列v t图像中 可能正确描述上述过程的是 D 解析 线框进入和离开磁场时 穿过线框的磁通量发生变化产生感应电流 磁场对线框的安培力阻碍线框运动 使线框速度减小 由E BLv I 及F BIL ma可知安培力减小 加速度减小 当线框完全
11、进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化 不产生感应电流 不受安培力 线框做匀速直线运动 故选项D正确 解析 导体棒在左半区域时 根据右手定则 通过棒的电流方向向上 电流由M经R到N 为正值 且逐渐变大 导体棒在右半区域时 根据右手定则 通过棒的电流方向向下 电流为负值 且逐渐减小 且满足经过分界线时感应电流大小突然加倍 选项A正确 B错误 第一段时间内安培力大小F BIL L2 第二段时间内F 2BIL L2 选项C正确 D错误 针对训练2 以导体棒的形式运动图像问题 多选 如图所示 导体棒沿两平行导轨从图中位置以速度v向右匀速通过一正方形abcd磁场区域 ac垂直于导轨且平行于导体棒 ac右侧的
12、磁感应强度是左侧的2倍且方向相反 导轨和导体棒的电阻均不计 下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图像正确的是 规定电流由M经R到N为正方向 安培力向左为正方向 AC 高考题型2 利用给出的图像判断或画出新的图像 例3 2013 山东卷 18 将一段导线绕成图 甲 所示的闭合回路 并固定在水平面 纸面 内 回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场 中 回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场 以向里为磁场 的正方向 其磁感应强度B随时间t变化的图像如图 乙 所示 用F表示ab边受到的安培力 以水平向右为F的正方向 能正确反映F随时间t变化的图像是 答案 B 题后反思感生电流的图像分析步骤 1
13、读题明确题目中规定的正方向 2 根据B t图像 将电磁感应分为几个阶段研究 分析出感应电流的方向 利用排除法缩小目标 先分析电流方向后分析大小 3 对剩余的图像比对 找出其不同的部分再进行分析 最后确定答案 针对训练 导学号00622686 2016 天津河西区一模 在水平桌面上 一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中 线框平面与磁场垂直 磁感应强度B随时间t的变化关系如图 甲 所示 0 1s内磁场方向垂直线框平面向下 圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接 导轨上放置一根导体棒 导体棒的长为L 电阻为R 且与导轨接触良好 导体棒处于另一匀强磁场中 如图 乙 所示 若导体棒始终保持静止 则其
14、所受的静摩擦力Ff随时间变化的图像是 设向右的方向为静摩擦力的正方向 B 解析 由图 甲 可知在0 1s内磁感应强度均匀增大 产生稳恒感应电流 根据楞次定律可判断感应电流的方向为逆时针 导体棒受到的安培力的方向是水平向左 棒静止不动 摩擦力方向水平向右 为正方向 同理 分析以后几秒内摩擦力的方向 从而得出Ff t图像为B图 故选项B正确 A C D错误 拓展题型 由图像分析电磁感应过程 求解相应物理量 例4 如图 甲 所示 两根足够长的平行光滑金属导轨固定放置在水平面上 间距L 0 2m 一端通过导线与阻值为R 1 的电阻连接 导轨上放一质量为m 0 5kg的金属杆 金属杆与导轨的电阻均忽略不
15、计 整个装置处于竖直向上的大小为B 0 5T的匀强磁场中 现用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上 金属杆运动的v t图像如图 乙 所示 取重力加速度g 10m s2 求 1 t 10s时拉力的大小 2 t 10s时电路的发热功率 答案 1 0 24N 2 0 16W 针对训练 导学号00622687 多选 如图 甲 所示 固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨间距d 0 5m 导轨右端连接一阻值为R 4 的小灯泡L 在矩形区域CDD C 内有竖直向上的匀强磁场 磁感应强度B随时间t变化的关系如图 乙 所示 CC 长为2m 在t 0时刻 电阻为r 1 的金属棒ab在水平恒力F作用下 由静止开始沿导轨
16、向右运动 t 4s时进入磁场 并恰好以v 1m s的速度在磁场中匀速运动 则 ABD A 在0 4s内小灯泡的功率为0 04WB 金属棒所受到的恒力F为0 2NC 金属棒进入磁场后小灯泡的功率为0 6WD 金属棒的质量为0 8kg 真题在线 体验高考提素能 1 2013 全国 卷 17 如图 在水平面 纸面 内有三根相同的均匀金属棒ab ac和MN 其中ab ac在a点接触 构成 V 字型导轨 空间存在垂直于纸面的均匀磁场 用力使MN向右匀速运动 从图示位置开始计时 运动中MN始终与 bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触 下列关于回路中电流i与时间t的关系图线 可能正确的是 A 2 2014 全国 卷 18 如图 a 线圈ab cd绕在同一软铁芯上 在ab线圈中通以变化的电流 用示波器测得线圈cd间电压如图 b 所示 已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比 则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中 可能正确的是 C 解析 由题可知线圈cd上的电压波形为方波 则选取0 5格时间内进行研究 其电压恒定 根据法拉第电磁感应定律 可知线圈ab内 cd内及铁芯中的磁场在均匀变化 由于线圈
