《山东省济南市2015年高考物理一轮复习课件专题8电磁感应中的电路和图象问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省济南市2015年高考物理一轮复习课件专题8电磁感应中的电路和图象问题（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题八电磁感应中的电路和图象问题,一、电磁感应中的电路问题 1电磁感应中电路知识的关系图,2电磁感应中电路问题的题型特点 闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体做切割磁感线运动，在回路中将产生感应电动势和感应电流从而考题中常涉及电流、电压、电功等的计算，也可能涉及电磁感应与力学、电磁感应与能量的综合分析,3分析电磁感应电路问题的基本思路,【典例1】 (2013广东卷，36)如图1(a)所示，在垂直于匀强磁场B的平面内，半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴转动，圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接，电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件，流过电流表的电流I与圆盘角速度的关系如图(b)所示，其中
2、ab段和bc段均为直线，且ab段过坐标原点，0代表圆盘逆时针转动已知：R3.0 ，B1.0 T，r0.2 m忽略圆盘、电流表和导线的电阻,图1,(1)根据图(b)写出ab、bc段对应的I与的关系式； (2)求出图(b)中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc； (3)分别求出ab、bc流过P的电流IP与其两端电压UP的关系式,审题指导 审题图，抓转化 (1)审图(b),(2)审图(a),答案见解析,反思总结电磁感应电路的几个等效问题,即学即练1粗细均匀的电阻丝围成图2所示的线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感强度为B，方向垂直于线框平面，图中abbc2cd2de2ef2fa2L.现使线框以同样
3、大小的速度v匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直，则线框在通过如图所示位置时，下列说法中正确的是 (),Aab两点间的电势差图中最大 Bab两点间的电势差图中最大 C回路电流图中最大 D回路电流图中最小,图2,答案A,二、电磁感应中的图象问题 1图象类型 电磁感应中主要涉及的图象有B t图象、 t图象、E t图象和I t图象还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即E x图象和I x图象,2常见题型 图象的选择、图象的描绘、图象的转换、图象的应用 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
4、律等 4分析步骤 (1)明确图象的种类； (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写出函数方程；,(4)根据函数方程进行数学分析，例如分析斜率的变化、截距等； (5)画图象或判断图象 题型一图象的选择,【典例2】(2013全国新课标卷，17)如图3，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() 图3,答案A,
5、即学即练2如图4所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大小为B.一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置开始沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域，在图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离x的关系图象正确的是() 图4,解析进入磁场时，注意UAB是路端电压，大小应该是电动势的四分之三，此时EBav，所以UAB3Bav/4；完全进入后，没有感应电流，但有感应电动势，大小为Bav，穿出磁场时电压大小应该是电动势的四分之一，UABBav/4，方向始终是相同，即AB. 答案D,题型二图象的转换,【典例3】 (2013山东卷，18)将一段导线绕成图5甲所示的闭合
6、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环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变化的图象如图乙所示用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反应F随时间t变化的图象是(),图5,答案B,即学即练3如图6甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示t0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流以顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向以水平向左为正则下面关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图象正确的是(),图
7、6,解析02 s时间内，负方向的磁场在减弱，产生正方向的恒定电流，cd边受安培力向右且减小.2 s3 s时间内，电流仍是正方向，且大小不变，此过程cd边受安培力向左且增大.3 s6 s时间内，电流沿负方向，大小不变，cd边受安培力先向右后变为向左，故选A、C. 答案AC,题型三图象的应用,【典例4】 水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆(见图7甲)，金属杆与导轨的电阻忽略不计；磁场竖直向下用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如图乙(取
8、重力加速度g10 m/s2),图7,(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？ (2)若m0.5 kg，L0.5 m，R0.5 ，磁感应强度B为多大？ (3)由v F图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？,答案(1)变加速运动(2)1 T(3)见解析,反思总结(1)定性分析物理图象 要明确图象坐标轴的意义；借助有关的物理概念、公式、定理和定律做出分析判断 (2)定量计算 弄清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系；挖掘图象中的隐含条件，明确有关图线所包围的面积、图线的斜率(或其绝对值)、截距所表示的物理意义,即学即练4如图8甲所示，垂直纸面向里的有界匀强磁场的磁感应强度B1.0 T，质量m0.
9、04 kg、高h0.05 m、总电阻R5 、n100匝的矩形线圈竖直固定在质量M0.08 kg的小车上，小车与线圈的水平长度l相等线圈和小车一起沿光滑水平面运动，并以初速度v110 m/s进入磁场，线圈平面和磁场方向始终垂直若小车运动的速度v随位移x变化的v x图象如图乙所示，则根据以上信息可知 (),图8,A小车的水平长度l15 cm B磁场的宽度d35 cm C小车的位移x10 cm时线圈中的电流I7 A D线圈通过磁场的过程中线圈产生的热量Q1.92 J 解析从x5 cm开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，在安培力作用下小车做减速运动，速度v随位移x的增大而减小；当x15 cm时，线圈
10、完全进入磁场，小车做匀速运动小车的水平长度l10 cm，A项错；当x30 cm时，线圈开始离开磁场，则d30 cm5 cm25 cm，B项错；,答案C,即学即练5如图9甲所示，空间存在一宽度为2L的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框，其质量m1 kg、电阻R4 ，在水平向左的外力F作用下，以初速度v04 m/s匀减速进入磁场，线框平面与磁场垂直，外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示以线框右边刚进入磁场时开始计时,图9,(1)求匀强磁场的磁感应强度B； (2)求线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量q； (3)判断线框能否从右侧离开磁场？说明理由,
11、附：对应高考题组 1(2011海南单科，6)如图，EOF和EOF为空间一匀强磁场的边界，其中EOEO，FOFO，且EOOF；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OO方向匀速通过磁场，t0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 (),答案B,2(2011重庆理综，23)有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻R.绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，磁场中
12、始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U，求： (1)橡胶带匀速运动的速率； (2)电阻R消耗的电功率； (3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功,3(2012福建卷，18)如图所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则下图中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是(),解析闭合铜环在下落过程中穿过铜环的磁场方向始终向上，磁通量先增加后减少，由楞次定律可判断感应电流的方向要发生变化，D项错误；因穿过闭合铜环的磁通量的变化率不是均匀变化，所以感应电流随x的变化关系不可能是线性关系，A项错误；铜环由静止开始下落，速度较小，所以穿过铜环的磁通量的变化率较小，产生的感应电流的最大值较小，过O点后，铜环的速度增大，磁通量的变化率较大，所以感应电流的反向最大值大于正向最大值，故B项正确，C项错误 答案B,4(2012重庆理综，21)如图所示，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t0时刻，其四个顶点M、N、P、Q恰好在磁场边界中点下列图象中能反映线框所受安培力F的大小随时间t变化规律的是(),答案B,
