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1、2014高考物理一轮复习课件,电磁感应中的电路问题,想一想,用均匀导线做成的正方形线框边长为 0.2 m，正方形的一半放在垂直于纸面向里 的匀强磁场中，如图931所示。在磁场 以10 T/s的变化率增强时，线框中a、b两点间的电势差是多少？,图931,1内电路和外电路 (1)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 。 (2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的 ，其余部分是 。 2电源电动势和路端电压 (1)电动势：EBlv或E 。 (2)路端电压：UIR 。,记一记,电源,内阻,外电路,EIr,试一试,图932,A通过电阻R的电流方向为PRM Ba、b两点间的电压为BLv C
2、a端电势比b端高 D外力F做的功等于电阻R上发出的焦耳热,答案：C,电磁感应的图象问题,想一想,圆形导线框固定在匀强磁场中，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纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图933所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，请画出it图象。,图933,记一记,1图象类型 (1)磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图象，即Bt图象、t图象、Et图象和It图象。 (2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随位移x变化的图象，即Ex图象和Ix的图象。,2问题类型 (1)由给定的电磁感应过程
3、判断或画出正确的图象。 (2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量。 (3)利用给出的图象判断或画出新的图象。,试一试 2.如图934所示，一闭合直角三角形 线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域。 从BC边进入磁场区开始计时，到A点 离开磁场区为止的过程中，线框内感应电流的情况(以逆时针方向为电流的正方向)是图935中的( ),图934,图935,解析：BC边刚进入磁场时，产生的感应电动势最大，由右手定则可判定电流方向为逆时针方向，是正值，随线框进入磁场，有效长度l逐渐减小，由EBlv得电动势均匀减小，即电流均匀减小；当线框刚出磁场时，切割磁感线的有效长度l最大，故电流最大，且为顺时
4、针方向，是负值，此后电流均匀减小，故只有A图象符合要求。 答案：A,电磁感应中的力学综合问题,记一记,Blv,FBIl,2安培力的方向 (1)先用 确定感应电流方向，再用 确定安培力方向。 (2)根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向 。,右手定则,左手定则,相反,试一试 3.如图936所示，ab和cd是位于水平 面内的平行金属轨道，轨道间距为l， 其电阻可忽略不计。ac之间连接一阻 值为R的电阻，ef为一垂直于ab和cd的金属杆，它与ab和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动，其电阻可忽略。整个装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直于图中纸面向里，磁感应强度为B。当施外力使杆ef以
5、速度v向右匀速运动时，杆ef所受的安培力为 ( ),图936,答案：A,电磁感应与电路知识的综合应用,1.对电磁感应电源的理解 (1)电源的正、负极可用右手定则或楞次定律判定。,2对电磁感应电路的理解 (1)在电磁感应电路中，相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能。 (2)“电源”两端的电压为路端电压，而不是感应电动势。,图937,审题指导 处理此类问题的关键在于：明确切割磁感线的导体相当于电源，其电阻是电源的内阻，其他部分为外电路，电源的正负极由右手定则来判定；画出等效电路图，并结合闭合电路欧姆定律等有关知识解决相关问题。,解决电磁感应中的电路问题三步曲,(2)分析电路结构(内
6、、外电路及外电路的串、并联关系)，画出等效电路图。 (3)利用电路规律求解。主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解。,电磁感应图象问题,电磁感应图象问题的解决方法 (1)明确图象的种类，即是Bt图象还是t图象，或Et图象、It图象等。 (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对应关系。 (4)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)判断图象(或画图象或应用图象解决问题)。,图938,图939,答案 C,电磁感应现象中的动力学问题,1.两种状态及处理方法,根
7、据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析,加速度不为零,非平衡态,根据平衡条件列式分析,加速度为零,平衡态,处理方法,特征,状态,2力学对象和电学对象的相互关系,4电磁感应中的动力学临界问题 (1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度求最大值或最小值的条件。,(2)两种常见类型,棒ab长l、质量m、电阻R，导轨光滑，电阻不计,棒ab长l、质量m、电阻R，导轨光滑水平，电阻不计,已知量,示意图,“动电动”型,“电动电”型,类型,“动电动”型,“电动电”型,类型,过程分析,例3 (2011海南高考)如图9310， ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金
8、属导轨， MN和MN是两根用细线连接的金属杆，其质 量分别为m和2m。竖直向上的外力F作用在杆 MN上，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触；两杆的总电阻为R，导轨间距为l。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略，重力加速度为g。在t0时刻将细线烧断，保持F不变，金属杆和导轨始终接触良好。求：,图9310,(1)细线烧断后，任意时刻两杆运动的速度之比； (2)两杆分别达到的最大速度。 审题指导 第一步：抓关键点,MN向上加速，MN向下加速,细线烧断，F不变,拉力F与两杆重力平衡,外力F作用在杆MN上，两杆水平静止,获取信息,关键点,第二步：找突破口 (1
9、)要求“两杆速度之比”可利用vat，速度之比等于加速度之比。 (2)要求“两杆达到的最大速度”两杆受力平衡。 尝试解题 (1)设任意时刻MN、MN杆的速度分别为v1、v2。 细线烧断前：Fmg2mg 对MN杆在任意时刻： FmgF安ma1,电磁感应中的能量问题,1.电能求解的三种主要思路 (1)利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功； (2)利用能量守恒或功能关系求解； (3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算。 2解题的一般步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路)； (2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互转化； (3)根据能量守恒定律列
10、式求解。,例4 (2012天津高考)如图9311 所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同 一水平面内，导轨间距l0.5 m，左端接 有阻值R0.3 的电阻。一质量m0.1 kg，电阻r0.1 的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4 T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2 m/s2的加速度做匀加速运动。当棒的位移x9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221。导轨足够长且电阻不计，棒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：,图9311,(1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电
11、荷量q； (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2； (3)外力做的功WF。,答案 (1)4.5 C (2)1.8 J (3)5.4 J,电磁感应与电路的综合问题，通常的情景是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源。本类压轴大题往往涉及楞次定律、法拉第电磁感应定律、右手定则、闭合电路或部分电路的欧姆定律、串并联知识、电功率的计算公式等，电路的分析计算是考查的重点。本类压轴大题知识综合性较强，涉及物理的主干知识多，是近几年高考命题的热点之一。,超链接,图9312,(1)当金属条ab进入“扇形”磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向； (2)当金属条
12、ab进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；,(3)从金属条ab进入“扇形”磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间t变化的Uabt图象； (4)若选择的是“1.5 V、0.3 A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度和张角等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价。,第一步：审题干，抓关键信息,金属条转动切割磁感线，产生电动势,金属条周期性的产生感应电动势,辐条是绝缘的，不产生感应电动势,金属外圈导电，可以作为连接电路的导线,产生的电动势不是连续的，是时断时续的,获取信息,关键点,第二
13、步：审设问，找问题的突破口,第三步：三定位，将解题过程步骤化,第四步：求规范，步骤严谨不失分,(2)通过分析，可得电路图为如图9313所示。,(3分),图934,(1分),(4)“闪烁”装置不能正常工作。(金属条的感应电动势只有4.9102 V)，远小于小灯泡的额定电压，因此无法工作。 B增大，E增大，但有限度； r2增大，E增大，但有限度； 增大，E增大，但有限度； 增大，E不变。(4分),学生易犯错误,名师叮嘱 (1)电阻的串并联关系不能只看连线，还要看电流方向，本例中四个灯泡的连接方式没有变化，但是各种情况的串并联关系并不相同。 (2)本题看似较难，其实所用知识很简单，情景也不复杂，只要
14、分析清楚电路结构结合电磁感应知识即可求解。,随堂巩固落实,1(2011江苏高考)如图9315所示， 固定的水平长直导线中通有电流 I， 矩形线框与导线在同一竖直平面内， 且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中 ( ) A穿过线框的磁通量保持不变 B线框中感应电流方向保持不变 C线框所受安培力的合力为零 D线框的机械能不断增大,图9315,解析：当线框由静止向下运动时，穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可得产生的感应电流的方向为顺时针且方向不发生变化，A错误，B正确；因线框上下两边所在处的磁场强弱不同，线框所受的安培力的合力一定不为零，C错误；整个线框所受的安培力的合力竖直向上，对线
15、框做负功，线框的机械能减小，D错误。 答案：B,2(2013福州模拟)如图9316所示，在 x0的区域内存在匀强磁场，磁场的方 向垂直于xOy平面(纸面)向里。具有一 定电阻的矩形线框abcd位于xOy平面内，线框的ab边与y轴重合。令线框从t0时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I(取逆时针方向为电流正方向)随时间t的变化图线(It图线)可能是图9317中的 ( ),图9316,图9317,答案：D,3如图9318所示，闭合金属线框从一 定高度自由下落进入匀强磁场中，磁场 足够大，从ab边开始进入磁场到cd边刚 进入磁场的这段时间内，线框运动的速度时间图象不可能是图9319中的 ( ),图9318,图9319,解析：当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力等于重力，则线框在从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场前做匀速运动，故A是可能的；当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力小于重力，则线框做加速度逐渐减小
