《高考物理一轮复习 第9章 电磁感应 能力课时12 电磁感应中的电路和图象问题课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 第9章 电磁感应 能力课时12 电磁感应中的电路和图象问题课件（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、能力课时能力课时12电磁感应中的电路和图象问题电磁感应中的电路和图象问题突破一电磁感应中的电路问题突破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电磁感应中电路知识的关系图2.解决电磁感应中的电路问题三部曲解决电磁感应中的电路问题三部曲【例例1】如如图图1a所所示示，水水平平放放置置的的两两根根平平行行金金属属导导轨轨，间间距距L0.3 m，导导轨轨左左端端连连接接R0.6 的的电电阻阻。区区域域abcd内内存存在在垂垂直直于于导导轨轨平平面面B0.6 T的的匀匀强强磁磁场场，磁磁场场区区域域宽宽D0.2 m。细细金金属属棒棒A1和和A2用用长长为为2D0.4 m的的轻轻质质绝绝缘缘杆
2、杆连连接接，放放置置在在导导轨轨平平面面上上，并并与与导导轨轨垂垂直直。每每根根金金属属棒棒在在导导轨轨间间的的电电阻阻均均为为r0.3 ，导导轨轨电电阻阻不不计计。使使金金属属棒棒以以恒恒定定速速度度v1.0 m/s沿沿导导轨轨向向右右穿穿越越磁磁场场。计计算算从从金金属属棒棒A1进进入入磁磁场场(t0)到到A2离离开开磁磁场场的的时时间间内内，不同时间段通过电阻不同时间段通过电阻R的电流大小，并在图的电流大小，并在图b中画出。中画出。图图1这段时间内无感应电流产生。这段时间内无感应电流产生。从从A2进入磁场到进入磁场到A2离开磁场的时间离开磁场的时间t30.2 s，这段时间内产生的感应电动
3、势与这段时间内产生的感应电动势与t1时间内相时间内相同，其等效电路如图乙所示。通过同，其等效电路如图乙所示。通过R的电流的电流大小和方向也与大小和方向也与t1内相同。内相同。It图象如图丙所示图象如图丙所示。乙乙答案答案见解析见解析【拓展延伸】【拓展延伸】在在【例例1】中中其其他他条条件件不不变变，把把题题目目中中的的图图a改改成成如如图图2所所示示。则则通过通过R的电流又是多大？的电流又是多大？图图2解析解析由由【例【例1】可知可知(1)00.2 s内有内有I10.12 A；(2)0.20.4 s内有内有E0，I20；(3)0.40.6 s内有内有I30.12 A；(4)0.60.8 s内等
4、效电路图如图所示。内等效电路图如图所示。则则I40.12 A。答案答案见解析见解析反思总结反思总结电磁感应电路的五个等效问题电磁感应电路的五个等效问题【变式训练】【变式训练】1.(2016江江苏苏宿宿迁迁模模拟拟)如如图图3所所示示，边边长长L0.20 m的的正正方方形形导导线线框框ABCD由由粗粗细细均均匀匀的的同同种种材材料料制制成成，正正方方形形导导线线框框每每边边的的电电阻阻R01.0 ，金金属属棒棒MN与与正正方方形形导导线线框框的的对对角角线线长长度度恰恰好好相相等等，金金属属棒棒MN的的电电阻阻r0.20 。导导线线框框放放置置在在匀匀强强磁磁场场中中，磁磁场场的的磁磁感感应应强
5、强度度B0.50 T，方方向向垂垂直直导导线线框框所所在在平平面面向向里里。金金属属棒棒MN与与导导线线框框接接触触良良好好，且且与与导导线线框框对对角角线线BD垂垂直直放放置置在在导导线线框框上上，金金属属棒棒的的中中点点始始终终在在BD连连线线上上。若若金金属属棒棒以以v4.0 m/s的的速速度度向向右右匀匀速速运运动动，当当金金属属棒棒运运动动至至AC的的位位置置时时，求：求：(计算结果保留两位有效数字计算结果保留两位有效数字)图图3(1)金属棒产生的电动势大小；金属棒产生的电动势大小；(2)金属棒金属棒MN上通过的电流大小和方向；上通过的电流大小和方向；(3)导线框消耗的电功率。导线框
6、消耗的电功率。答案答案(1)0.57 V(2)0.48 A方向由方向由MN(3)0.23 W突破二电磁感应中的图象问题突破二电磁感应中的图象问题1.电磁感应中常见的图象问题电磁感应中常见的图象问题2.处理图象问题的方法处理图象问题的方法处处理理图图象象问问题题首首先先要要分分清清阶阶段段，然然后后对对每每个个阶阶段段的的导导体体切切割割情情况况或或回回路路磁磁通通量量变变化化情情况况进进行行详详细细分分析析，并并进进一一步步确确定定感感应应电电动动势势、感感应应电电流流等等物物理理量量的的变变化化规规律律，有有的的还还需需要要对对线线框框进进行行受受力力分分析析、运运动动分分析析；然然后后根根
7、据据图图象象的的纵纵、横横坐坐标标表表示的物理量，定性或定量地表示出所研究问题的函数关系。示的物理量，定性或定量地表示出所研究问题的函数关系。3.处理图象问题要做到处理图象问题要做到“四明确、一理解四明确、一理解”类型一类型一据电磁感应过程选择图象据电磁感应过程选择图象问题类型问题类型由给定的电磁感应过程选出正确的图象由给定的电磁感应过程选出正确的图象解题关键解题关键根据题意分析相关物理量的函数关系、分析物理过程中的转折点、根据题意分析相关物理量的函数关系、分析物理过程中的转折点、明确明确“、”号的含义，结合数学知识做正确的判断号的含义，结合数学知识做正确的判断【例例2】(2014新新课课标标
8、全全国国卷卷，18)如如图图4(a)，线线圈圈ab、cd绕绕在在同同一一软软铁铁芯芯上上，在在ab线线圈圈中中通通以以变变化化的的电电流流，用用示示波波器器测测得得线线圈圈cd间间电电压压如如图图(b)所所示示。已已知知线线圈圈内内部部的的磁磁场场与与流流经经线线圈圈的的电电流流成成正正比比，则则下下列列描描述述线线圈圈ab中中电电流流随随时时间间变变化化关关系系的的图图中中，可能正确的是可能正确的是 ()图图4解解析析由由题题图图(b)可可知知c、d间间的的电电压压大大小小是是不不变变化化的的，根根据据法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律可可判判断断出出线线圈圈cd中中磁磁通通量量的的变变化
9、化率率是是不不变变的的，又又因因已已知知线线圈圈内内部部的的磁磁场场与与流流经经线线圈圈的的电电流流成成正正比比，所所以以线线圈圈ab中中的的电流是均匀变化的，选项电流是均匀变化的，选项C正确，正确，A、B、D均错误。均错误。答案答案C方法提炼方法提炼1.解决图象问题的一般步骤解决图象问题的一般步骤(1)明明确确图图象象的的种种类类，即即是是Bt图图象象还还是是t图图象象，或或者者是是Et图象、图象、It图象等；图象等；(2)分析电磁感应的具体过程；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；用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系；(4)结结合合法法拉拉第第电电磁磁感
10、感应应定定律律、欧欧姆姆定定律律、牛牛顿顿运运动动定定律律等等规规律写出函数关系式；律写出函数关系式；(5)根根据据函函数数关关系系式式，进进行行数数学学分分析析，如如分分析析斜斜率率的的变变化化、截截距等；距等；(6)判断图象。判断图象。2.电磁感应中图象类选择题的两个常见解法电磁感应中图象类选择题的两个常见解法(1)排排除除法法：定定性性地地分分析析电电磁磁感感应应过过程程中中物物理理量量的的变变化化趋趋势势(增增大大还还是是减减小小)、变变化化快快慢慢(均均匀匀变变化化还还是是非非均均匀匀变变化化)，特特别别是是物理量的正负，排除错误的选项。物理量的正负，排除错误的选项。(2)函函数数法
11、法：根根据据题题目目所所给给条条件件定定量量地地写写出出两两个个物物理理量量之之间间的的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断。函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断。【变式训练】【变式训练】2.如图如图5甲所示，光滑导轨水平放置在斜向下且与水平方向夹角为甲所示，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的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间随时间t的变化规律的变化规律如图乙所示如图乙所示(规定斜向下为规定斜向下为B的正方向的正方向)，导体棒，导体棒ab垂直导轨放置垂直导轨放置且与导轨接触良好，除电阻且与导轨接触良好，除电阻R的阻值外，其余
12、电阻不计，导体棒的阻值外，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。规定在水平外力作用下始终处于静止状态。规定ab的方向为电的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0t1时间时间内，能正确反映流过导体棒内，能正确反映流过导体棒ab的电流的电流I和导体棒和导体棒ab所受水平外力所受水平外力F随时间随时间t变化的图象是变化的图象是()图图5解解析析由由楞楞次次定定律律可可判判定定回回路路中中的的电电流流方方向向始始终终为为ba，由由法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律可可判判定定回回路路中中的的电电流流大大小小恒恒定定，
13、故故A、B两两项项错错误误；由由F安安BIL可可得得F安安随随B的的变变化化而而变变化化，在在0t0时时间间内内，F安安方方向向水水平平向向右右，故故外外力力F与与F安安等等值值反反向向，方方向向水水平平向向左左为为负负值值；在在t0t1时时间间内内，F安安方方向向改改变变，故故外外力力F方方向向也也改改变变为为正正值，综上所述，值，综上所述，D项正确。项正确。答案答案D类型二类型二据图象分析判断电磁感应过程据图象分析判断电磁感应过程问题类型问题类型由电磁感应图象得出的物理量和规律分析求解动力学、电路等由电磁感应图象得出的物理量和规律分析求解动力学、电路等问题问题解题关键解题关键第一个关键是破
14、译，即解读图象中的关键信息第一个关键是破译，即解读图象中的关键信息(尤其是过程信息尤其是过程信息)，另一个关键是转换，即有效地实现物理信，另一个关键是转换，即有效地实现物理信息和数学信息的相互转换息和数学信息的相互转换【例例3】(2016四四川川成成都都新新津津中中学学月月考考)如如图图6甲甲所所示示，两两根根足足够够长长的的平平行行光光滑滑金金属属导导轨轨固固定定放放置置在在水水平平面面上上，间间距距L0.2 m，一一端端通通过过导导线线与与阻阻值值为为R1 的的电电阻阻连连接接；导导轨轨上上放放一一质质量量为为m0.5 kg的的金金属属杆杆，金金属属杆杆与与导导轨轨的的电电阻阻均均忽忽略略
15、不不计计，整整个个装装置置处处于于竖竖直直向向上上的的大大小小为为B0.5 T的的匀匀强强磁磁场场中中。现现用用与与导导轨轨平平行行的的拉拉力力F作作用用在在金金属属杆杆上上，金金属属杆杆运运动动的的vt图图象象如如图图乙乙所所示。示。(取重力加速度取重力加速度g10 m/s2)求：求：图图6(1)t10 s时拉力的大小；时拉力的大小；(2)t10 s时电路的发热功率。时电路的发热功率。答案答案(1)0.24 N(2)0.16 W【拓展延伸】【拓展延伸】在在【例【例3】中，若拉力中，若拉力F在在010 s内做功为内做功为4.53 J，则这，则这10 s内内R上产生的热量上产生的热量Q是多少。是
16、多少。答案答案0.53 J【变式训练】【变式训练】3.(多选多选)(2016山东临沂质检山东临沂质检)如图如图7所示，螺线管匝数所示，螺线管匝数n1 000匝，匝，横截面积横截面积S10 cm2，螺线管导线电阻，螺线管导线电阻r1 ，电阻，电阻R4 ，磁，磁感应强度感应强度B的的Bt图象如图乙所示图象如图乙所示(以向右为正方向以向右为正方向)，下列说法，下列说法正确的是正确的是()图图7A.通过电阻通过电阻R的电流是交变电流的电流是交变电流B.感应电流的大小保持不变感应电流的大小保持不变C.电阻电阻R两端的电压为两端的电压为6 VD.C点的电势为点的电势为4.8 V答案答案AB类型三类型三图象
17、的描绘图象的描绘 问题类型问题类型由题目给出的电磁感应现象画出所求物理量的图象由题目给出的电磁感应现象画出所求物理量的图象解题关键解题关键由题目给出的电磁感应过程结合所学物理规律求出所求物理量的函由题目给出的电磁感应过程结合所学物理规律求出所求物理量的函数关系式，然后在坐标系中做出相对应的图象数关系式，然后在坐标系中做出相对应的图象【例例4】(2014安安徽徽理理综综，23)如如图图8所所示示，匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度B为为0.5 T，其其方方向向垂垂直直于于倾倾角角为为30的的斜斜面面向向上上。绝绝缘缘斜斜面面上上固固定定有有“”形形状状的的光光滑滑金金属属导导轨轨MPN(电
18、电阻阻忽忽略略不不计计)，MP和和NP长长度度均均为为2.5 m，MN连连线线水水平平，长长为为3 m。以以MN中中点点O为为原原点点，OP为为x轴轴建建立立一一维维坐坐标标系系Ox。一一根根粗粗细细均均匀匀的的金金属属杆杆CD，长长度度d为为3 m、质质量量m为为1 kg、电电阻阻R为为0.3 ，在在拉拉力力F的的作作用用下下，从从MN处处以以恒恒定定速速度度v1 m/s在在导导轨轨上上沿沿x轴轴正正向向运运动动(金金属属杆杆与与导轨接触良好导轨接触良好)。g取取10 m/s2。图图8图图9(1)求求金金属属杆杆CD运运动动过过程程中中产产生生的的感感应应电电动动势势E及及运运动动到到x0.
19、8 m处电势差处电势差UCD；(2)推推导导金金属属杆杆CD从从MN处处运运动动到到P点点过过程程中中拉拉力力F与与位位置置坐坐标标x的的关系式，并在图关系式，并在图9中画出中画出Fx关系图象；关系图象；(3)求金属杆求金属杆CD从从MN处运动到处运动到P点的全过程产生的焦耳热。点的全过程产生的焦耳热。答案答案(1)1.5 V0.6 V(2)F12.53.75x(0x2)图象见解析图象见解析(3)7.5 J【变式训练】【变式训练】4.如图如图10所示，一宽为所示，一宽为l40 cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直于的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。一个边长为纸面向里。一个边长为a20 cm的
20、正方形导线框位于纸面内，的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度以垂直于磁场边界的恒定速度v20 cm/s通过该磁场区域，在运通过该磁场区域，在运动过程中，线框有一条边始终与磁场区域的边界平行。取它刚动过程中，线框有一条边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻进入磁场的时刻t0，试画出线框中感应电流随时间变化的规，试画出线框中感应电流随时间变化的规律。律。图图10答案答案1.如如图图11所所示示，两两平平行行的的虚虚线线间间的的区区域域内内存存在在着着有有界界匀匀强强磁磁场场，有有一一较较小小的的三三角角形形线线框框abc的的ab边边与与磁磁场场边边界界平平行行，现现使使此
21、此线线框框向向右右匀匀速速穿穿过过磁磁场场区区域域，运运动动过过程程中中始始终终保保持持速速度度方方向向与与ab边边垂垂直直。则则下下列列各各图图中中可可以以定定性性地地表表示示线线框框在在穿穿过过磁磁场场区区域域的的过过程程中中感感应应电电流流随随时时间间变变化化的的规规律律的的是是(规规定定逆逆时时针针方方向向为为感感应应电电流流的正方向的正方向)图图11解解析析根根据据法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律和和楞楞次次定定律律可可知知，可可以以定定性性地地表表示示线线框框在在穿穿过过磁磁场场区区域域的的过过程程中中感感应应电电流流随随时时间间变变化化规规律律的的是图是图D。答案答案D2.如
22、如图图12甲甲所所示示，和和是是两两个个平平行行共共轴轴放放置置的的环环形形线线圈圈，当当线线圈圈中中的的电电流流i1随随时时间间变变化化的的图图象象如如图图乙乙所所示示时时，若若规规定定两两电电流流方方向向如如图图甲甲所所示示的的方方向向为为正正方方向向，则则线线圈圈中中的的电电流流i2随随时时间间t变化的图象是图中的变化的图象是图中的()图图12解解析析在在第第一一阶阶段段原原电电流流减减少少，线线圈圈中中的的磁磁场场减减弱弱，感感应应电电流流产产生生磁磁场场与与中中电电流流产产生生磁磁场场方方向向相相同同，为为负负方方向向；在在第第二二阶阶段段，中中电电流流反反向向增增大大，线线圈圈中中
23、的的磁磁场场增增强强，感感应应电电流流磁磁场场与与中中电电流流产产生生磁磁场场方方向向相相反反，为为负负方方向向。故故A、B、C错误，错误，D正确。正确。答案答案D3.(多多选选)如如图图13甲甲所所示示，固固定定在在水水平平面面上上电电阻阻不不计计的的光光滑滑金金属属导导轨轨间间距距d0.5 m，导导轨轨右右端端连连接接一一阻阻值值为为R4 的的小小灯灯泡泡L。在在矩矩形形区区域域CDDC内内有有竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度B随随时时间间t变变化化的的关关系系如如图图乙乙所所示示，CC长长为为2 m。在在t0时时刻刻，电电阻阻为为r1 的的金金属属棒棒ab在在水
24、水平平恒恒力力F作作用用下下，由由静静止止开开始始沿沿导导轨轨向向右右运运动动，t4 s时时进进入入磁磁场场，并并恰恰好好以以v1 m/s的的速速度度在在磁磁场场中中匀匀速速运动。则运动。则()图图13A.在在04 s内小灯泡的功率为内小灯泡的功率为0.04 WB.金属棒所受到的恒力金属棒所受到的恒力F为为0.2 NC.金属棒进入磁场后小灯泡的功率为金属棒进入磁场后小灯泡的功率为0.6 WD.金属棒的质量为金属棒的质量为0.8 kg答案答案ABD图图14答案答案AC5.(2015福福建建理理综综，18)如如图图15，由由某某种种粗粗细细均均匀匀的的总总电电阻阻为为3R的的金金属属条条制制成成的
25、的矩矩形形线线框框abcd，固固定定在在水水平平面面内内且且处处于于方方向向竖竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场场B中中。一一接接入入电电路路电电阻阻为为R的的导导体体棒棒PQ，在在水水平平拉拉力力作作用用下下沿沿ab、dc以以速速度度v匀匀速速滑滑动动，滑滑动动过过程程PQ始始终终与与ab垂垂直直，且且与与线线框框接接触触良良好好，不不计计摩摩擦擦。在在PQ从从靠靠近近ad处处向向bc滑滑动的过程中动的过程中()图图15A.PQ中电流先增大后减小中电流先增大后减小B.PQ两端电压先减小后增大两端电压先减小后增大C.PQ上拉力的功率先减小后增大上拉力的功率先减小后增大D.线框消耗的电功率先减小后增大线框消耗的电功率先减小后增大答案答案C
