《版高考物理一轮复习 第九章 电磁感应 交变电流 课时2 电磁感应中的电路问题、图象问题课件 新人教版-新人教版高三全册物理课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《版高考物理一轮复习 第九章 电磁感应 交变电流 课时2 电磁感应中的电路问题、图象问题课件 新人教版-新人教版高三全册物理课件（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课时2电磁感应中的电路问题、图象问题基础梳理一、电磁感应中的电路问题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 。电源内阻外电路Blv(2)路端电压:U=IR= 。E-Ir 二、电磁感应的图象问题图图象类类型(1)磁感应应强度B、磁通量、感应电动势应电动势 E和感应电应电 流I随时间时间 t变变化的图图象,即B-t图图象、-t图图象、E-t图图象和I-t图图象(2)对对于切割磁感线产线产 生感应电动势应电动势 和感应电应电 流的情况,还还常涉及感应电动势应电动势 E和感应电应电 流I随位移x变变化的
2、图图象,即E-x 图图象和I-x图图象问题问题类类型(1)由给给定的电电磁感应过应过 程判断或画出正确的图图象(2)由给给定的有关图图象分析电电磁感应过应过 程,求解相应应的物理量(3)利用给给出的图图象判断或画出新的图图象应应用知识识左手定则则、安培定则则、右手定则则、楞次定律、法拉第电电磁感应应定律、欧姆定律、牛顿顿运动动定律、函数图图象知识识等考点一电磁感应中的电路问题1.对电源的理解:在电磁感应现象中,产生感应电动势的那部分导体就是电源。如切割磁感线的导体棒、内有磁通量变化的线圈等。这种电源将其他形式能转化为电能。2.对电路的理解:内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈,外电路
3、由电阻、电容等电学元件组成。夯实考点(2)分析电路结构(内、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。4.电路问题的分类(1)确定等效电源的正负极、感应电流的方向、电势高低、电容器极板带电性质等问题。(2)根据闭合电路求解电路中的总电阻、路端电压、电功率等问题。(1)判断感应电流和感应电动势的方向,都是利用“相当于电源”的部分根据右手定则或楞次定律判定的。实际问题中应注意外电路电流由高电势流向低电势,而内电路则相反。(2)在闭合电路中,“相当于电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样,等于路端电压,而不
4、等于感应电动势。特别提醒典例1 放在绝缘水平面上的两平行金属导轨MN和PQ之间宽度为L,导轨长度足够,置于垂直于导轨平面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中,导轨左端接有电阻R,右端接有电容器C,其余部分电阻不计,长为2L的金属棒ab与导轨接触良好。现将棒ab的a点固定,将ab棒自垂直于导轨位置开始沿导轨平面顺时针旋转90,旋转角速度恒为,在此过程中,(1)R上的最大电功率为多少?(2)通过电阻R的总电荷量为多少?变式1:如图所示,光滑的平行导轨P,Q相距l=1 m,处在同一水平面中,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C两极板间距离d=10 mm,定值电阻R1=R3=8 ,R2
5、=2 ,导轨电阻不计,磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场竖直向下穿过导轨平面,当金属棒ab沿导轨向右匀速运动(开关S断开)时,电容器两极板之间质量m=110-14 kg,带电荷量q=-110-15 C的粒子恰好静止不动;当S闭合时,粒子以加速度a=7 m/s2向下做匀加速运动,取g=10 m/s2,求:(1)金属棒ab运动动的速度多大;金属棒ab的电电阻多大。答案:(1)3 m/s2 (2)S闭合后,使金属棒ab做匀速运动的外力的功率多大。解析:(2)S闭合后,通过ab的电流I2=0.15 A,ab所受安培力F2=BLI=0.410.15 N=0.06 N,ab以速度v=3 m/s匀速运动时,
6、所受外力必与安培力F2大小相等,方向相反,即F=0.06 N,方向向右(与v同向),可见外力F的功率为P=Fv=0.063 W=0.18 W。答案:(2)0.18 W考点二电磁感应中的图象问题1.思路导图2.解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类,即是B-t图象还是-t图象,或者E-t 图象、i-t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)画图象或判断图象。(1)明确图象所描述的物理意义;明确各种“+”“-”的
7、含义;明确斜率的含义;明确图象和电磁感应过程之间的对应关系。特别提醒典例2 匀强磁场磁感应强度B=0.2 T,磁场宽度L=3 m,一正方形金属框边长ab=l=1 m,每边长电阻r=0.2 ,金属框以v=10 m/s的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感线方向垂直,如图所示。(1)画出金属框穿过磁场区的过程中,金属框内感应电流的I-t图线;答案:见解析(2)画出ab两端电压的U-t图线。解析:(2)线框进入磁场区ab两端电压为U1=I1r=2.50.2 V=0.5 V。线框在磁场中运动时,ab两端电压等于感应电动势,即U2=Blv=2 V。线框出磁场时ab两端电压为U3=E3-I3r=1.5
8、 V。由此得U-t图线如图乙所示。答案:见解析图象描绘的方法(1)分析电磁感应的具体过程。(2)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。(3)由函数关系和具体数值描绘出图象。特别提醒变式2:(多选)如图甲所示,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。t=0时刻,磁感应强度B的方向垂直纸面向里,设产生的感应电流顺时针方向为正,竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正。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( )AC考点三电磁感应中给出图象的分析与计算典例3 如图甲所示,
9、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乙所示,其中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:R=3.0 ,B=1.0 T,r=0.2 m。忽略圆盘、电流表和导线的电阻。(1)根据图图乙写出ab,bc段对应对应 的I与的关系式;答案:见解析(2)求出图图乙中b,c两点对应对应 的P两端的电压电压 Ub,Uc;答案:见解析(3)分别别求出ab,bc段流过过P的电电流IP与其两端电压电压 UP的关系式。答案:见解析给定
10、图象分析与计算的思路特别总结明确图象横轴、纵轴代表的物理量 清楚图象的物理意义 要善于从图象中挖掘隐含条件 借助有关的公式、定理和定律作出分析和判断 对于图象的定量计算要注意单位变式3:如图甲所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN,PQ被固定在水平面上,导轨间距l=0.6 m,两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想电压表V,电阻为r=2 的金属棒垂直于导轨静止在AB处;右端用导线连接电阻R2,已知R1=2 ,R2=1 ,导轨及导线电阻均不计。在矩形区域CDFE内有竖直向上的磁场,CE=0.2 m,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。开始时电压表有示数,当电压表示数变为零后,对金属棒施加一水平向
11、右的恒力F,使金属棒刚进入磁场区域时电压表的示数又变为原来的值,金属棒在磁场区域内运动的过程中电压表的示数始终保持不变。求:(1)t=0.1 s时电压表的示数;答案:(1)0.3 V (2)恒力F的大小;答案:(2)0.27 N (3)从t=0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量.答案:(3)0.09 J课堂训练1.如图所示,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”字形导轨,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
12、t的关系图线,可能正确的是( ) A2.(电磁感应中的电路分析)半径为a的圆形区域内有匀强磁场,磁感应强度为B=0.2 T,磁场方向垂直纸面向里,半径为b的金属圆环与磁场同心地放置,磁场与环面垂直,其中a=0.4 m,b=0.6 m,金属环上分别接有灯L1,L2,两灯的电阻均为R0=2 ,一金属棒MN与金属环接触良好,棒与环的电阻均忽略不计。(1)若棒以v0=5 m/s的速率在环环上向右匀速滑动动,求棒滑过圆环过圆环 直径OO的瞬间间(如图图所示)MN中的电动势电动势 和流过过灯L1的电电流。答案:(1)0.8 V0.4 A 答案:(2)1.2810-2 W3.(电磁感应的电路问题)如图甲所示
13、,水平放置的两根平行金属导轨,间距L=0.3 m,导轨左端连接R=0.6 的电阻,区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6 T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r=0.3 。导轨电阻不计。使金属棒以恒定速度v=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,并在图乙中画出。答案:见解析真题试做1.(2019全国卷,19)(多选)如图,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨,两相同的光
14、滑导体棒ab,cd静止在导轨上。t=0时,棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中,ab,cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1,v2表示,回路中的电流用I表示。下列图象中可能正确的是( )AC2.(2019全国卷,20)(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN所示,一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示;磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t=0到t=t1的时间间隔内( )BC3.(2019全国卷,21)(多选)如图,两条光滑平行金
15、属导轨固定,所在平面与水平面夹角为,导轨电阻忽略不计。虚线ab,cd均与导轨垂直,在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ,MN先后自导轨上同一位置由静止释放,两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始计时,到MN离开磁场区域为止,流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是( ) AD解析:若PQ进入磁场时刚好可以做匀速直线运动,且PQ出磁场时MN仍然没有进入磁场,则PQ出磁场后至MN进入磁场的这段时间,由于磁通量不变,无感应电流,PQ,MN由同一位置释放,MN进入磁场时与PQ进入磁场时的速度相同,所以感应电流大小相同,但流过PQ的电流方向相反,故A正确,B错误;若PQ出磁场前MN已经进入磁场,由于MN进入磁场时与PQ进入磁场时的速度相同,磁通量不变,无感应电流,PQ,MN均加速运动,PQ出磁场后的感应电流比PQ进入磁场时的感应电流大,感应电流会变小,故C错误,D正确。
