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1、2012高三物理复习课件（导与练福建）第高三物理复习课件（导与练福建）第9章章第三课时电磁感应中的电路与图象问题第三课时电磁感应中的电路与图象问题1掌握电磁感应中的电路问题的处理方法2掌握电磁感应中的图象问题的特点及应用 当电路中有电流通过时导体棒或线圈两端的电压不等于感应电动势而等于路端电压2电磁感应中的图象问题 解决图象问题应注意：(1)图象的初始条件；(2)物理量的方向与正负的对应关系；(3)物理量的变化趋势；(4)物理量的增减或方向正、负的转折点 (对应学生用书第129130页)2(2010年广东卷)如图(甲)所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到
2、MN的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是图(乙)中的(A)解析：金属棒匀速切割磁感线时产生的感应电动势EBLv，因金属棒匀速运动，故E是恒量，故B、C错金属棒运动的初始阶段和最后阶段不切割磁感线，E0，故A对，D错 对电磁感应电路问题的理解1对电源的理解电源是将其他形式的能转化为电能的装置. 在电磁感应现象里，通过导体切割磁感线或线圈磁通量的变化而将其他形式的能转化为电能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，外电路由电阻等电学元件组成 (1)求解一段时间内的电荷量用电流平均值(2)求一段时间内的热量用电流的有效值(3)求瞬时功率要用瞬时值，求解平均
3、功率要用有效值【例1】 (10分)如图所示，把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，与圆环始终保持良好的接触当金属棒以恒定速度v向右移动，且经过圆心时，求：(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN；(2)在圆环和金属棒上消耗的总功率思路点拨：(1)弄清切割磁感线的有效长度(2)判断电源及内外电路的组成 (1)解决此类问题的关键是分清哪是内电路，哪是外电路；切割磁感线的导体或磁通量变化的线圈相当于电源(2)正确画出等效电路图是求解电路问题的前提针对训练11：如图所示，两个同心
4、金属环，大环半径为a，小环半径为b，两环间的半径方向均匀连接n根相同的直导线，每根直导线上都接一个阻值恒为R的相同小灯泡，在两环间存在一个固定的、形状和面积都与相邻两直导线间隔相同的匀强磁场，磁感应强度为B.环在外力作用下绕垂直两环面且过两环中心的轴匀速转动，设转动周期为T，且每个小灯泡都能发光除了灯泡电阻外其他电阻均不计(1)求产生的感应电动势的大小(2)求所有小灯泡的总功率 电磁感应图象问题分析1图象问题的特点考查方式比较灵活，有时根据电磁感应现象发生的过程，确定图象的正确与否，有时依据不同的图象，进行综合计算2解题关键弄清初始条件，正、负方向的对应，变化范围，所研究物理量的函数表达式，进
5、出磁场的转折点是解决问题的关键3解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是Bt图还是t图，或者Et图、It图等(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4方法归纳图【例2】 如图(甲)所示，LOOL为一折线，它所形成的两个角LOO和OOL均为45.折线的右边有一匀强磁场，其方向垂直于纸面向里一边长为l的正方形导线框沿垂直于OO的方向以速度v做匀速直线运动，在t0时刻恰好位于图(甲)中所示位置以逆时针方向为导线框中
6、电流的正方向，在图(乙)四幅图中能够正确表示电流时间(It)关系的是(时间以l/v为单位)()思路点拨：答案：D. (1)分时间段分别弄清有效切割长度；(2)应用楞次定律和右手定则结合判断电流方向针对训练21：(2010年浙江宁波模拟)如图(甲)所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l.t0时刻，bc边与磁场区域边界重合现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域取沿abcda的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是图(乙)中的()解析：由楞次定律知
7、，进入磁场时感应电流方向为逆时针方向，穿出时为顺时针方向；由EBLv中L为有效切割长度，应为进入时电流由大变小，穿出时由大变小，B正确答案：B.考点一：电磁感应中的电路问题【例1】 (基础题)如图所示，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aOb(在纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于Oa、Ob放置保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计现经历以下四个过程：以速率v移动d，使它与Ob的距离增大一倍；再以速率v移动c，使它与Oa的距离减小一半；然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；最后以速率2v移动d，使它也回到原处设上述四个过程中通过电阻R的电荷量
8、的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，则()AQ1Q2Q3Q4 BQ1Q22Q32Q4C2Q12Q2Q3Q4 DQ1Q2Q3Q4答案：A.考点二：电磁感应中的图象问题【例2】 (能力题)如图(甲)矩形导线框abcd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t变化的规律如图(乙)所示若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，图(丙)it图中正确的是()解析：磁感应强度大小均匀变化，产生大小恒定的感应电流，A错；第1 s内，磁场方向垂直于纸面向里且均匀增强，由楞次定律判断感应电流方向为逆时针方向，为负，C错，同理，第4 s内感应电流方向为逆时针方向
9、，为负，故B错，D正确答案：D.(2009年宁夏、辽宁卷，19)如图(甲)所示，一导体圆环位于纸面内，O为圆心环内两个圆心角为90的扇形区域内分别有匀强磁场，两磁场磁感应强度的大小相等，方向相反且均与纸面垂直导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触在圆心和圆环间连有电阻R.杆OM以匀角速度逆时针转动，t0时恰好在图示位置规定从a到b流经电阻R的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t0开始转动一周的过程中，电流随t变化的图象是图(乙)中的(C) (1)本题考查电磁感应中的图象问题(2)关键是正确应用右手定则判断电流方向【测控导航】 考点题号1.电路问题1、3、8、92.图
10、象问题2、4、5、6、71如图所示，水平导轨的电阻和摩擦忽略不计，金属棒ab和cd的电阻分别为Rab和Rcd，且RabRcd，处于匀强磁场中金属棒cd在外力F1作用下向右匀速运动；ab在外力F2作用下处于静止状态，下面说法正确的是(B)AUabUcd；F1F2 BUabUcd；F1F2CUabUcd；F1F2 DUabUcd；F1F2解析：导体棒cd相当于电源，ab棒为外电阻，所以ab棒两端的电压即为路端电压，因此UabUcd；ab棒静止，cd棒匀速运动，由牛顿第二定律可知，F1F2.故选项B正确2矩形导线框abcd固定在匀强磁场中(如图(甲)所示)，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场
11、的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图(乙)所示，则(A)A从0到t1时间内，导线框中电流的方向为adcbaB从0到t1时间内，导线框中电流越来越小C从t1到t2时间内，导线框中电流越来越大D从t1到t2时间内，导线框bc边受到安培力大小保持不变4(2010年宝鸡一检)一矩形线圈abcd位于一随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面向里(如图(甲)所示)，磁感应强度B随时间t变化的规律如图(乙)所示以I表示线圈中的感应电流(图(甲)中线圈上箭头方向为电流的正方向)，则(丙)图中能正确表示线圈中电流I随时间t变化规律的是(C)解析：01 s内磁感应强度均匀增大，根据楞
12、次定律和法拉第电磁感应定律可判定，感应电流为逆时针方向(为负值)、大小为定值，A、B错误；4 s5 s内磁感应强度恒定，穿出线圈abcd的磁通量不变化，无感应电流，D错误5(2010年抚顺模拟)如图(甲)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(乙)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(D)解析：进入磁场时，注意UAB是路端电压，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
13、Bav，穿出磁场时电压应该是电动势的四分之一，UABBav/4，方向始终相同，即AB，由以上分析可知D正确6如图(甲)所示，在匀强磁场中放一电阻不计的平行光滑金属导轨，导轨跟大线圈M相接，小闭合线圈N在大线圈M包围中，导轨上放一根光滑的金属杆ab，接触良好，磁感线垂直于导轨所在平面小闭合线圈N通有顺时针方向的电流，该电流按下列图(乙)中哪一种图线方式变化时，最初一小段时间t0内，金属杆ab将向右做加速度减小的变加速直线运动(A)7矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图(甲)所示磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图(乙)所示t0时刻，磁感应强
14、度的方向垂直线框平面向里，在04 s时间内，导线框ad边所受安培力随时间变化的图象(规定向左为安培力的正方向)可能是图(丙)中的(D)8(2010年广州模拟)如图(甲)所示的螺线管，横截面积为S，匝数为N，电阻为r，螺线管与一根电阻为2r的金属丝连接，向右穿过螺线管的匀强磁场随时间变化的规律如图(乙)所示求0至t0时间内：(1)通过金属丝的感应电流大小和方向；(2)金属丝中感应电流产生的焦耳热9(拓展探究题)如图(甲)所示，正方形导线框abcd匀速穿过一匀强磁场区域磁场区域的宽度为L、磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外；导线框的电阻为R，边长为2L，在穿过磁场的整个过程中，导线框ab、cd两边始终保持与磁场边界平行，导线框平面始终与磁场方向垂直；导线框的速度大小为v，方向垂直于cd边，规定电流沿abcda为正方向(1)请在图(乙)中作出cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程中，导线框中感应电流随位移变化的ix图象；(2)求在上述过程中导线框所产生的焦耳热Q.
