高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題8 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題課件 新人教版

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1、專題八電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題一、電磁感應(yīng)中的電路問題1電磁感應(yīng)中電路知識的關(guān)系圖2電磁感應(yīng)中電路問題的題型特點閉合電路中磁通量發(fā)生變化或有部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動，在回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流從而考題中常涉及電流、電壓、電功等的計算，也可能涉及電磁感應(yīng)與力學(xué)、電磁感應(yīng)與能量的綜合分析3分析電磁感應(yīng)電路問題的基本思路【典例1】 (2013廣東卷，36)如圖1(a)所示，在垂直于勻強(qiáng)磁場B的平面內(nèi)，半徑為r的金屬圓盤繞過圓心O的軸轉(zhuǎn)動，圓心O和邊緣K通過電刷與一個電路連接，電路中的P是加上一定正向電壓才能導(dǎo)通的電子元件，流過電流表的電流I與圓盤角速度的關(guān)系如圖(b)所示，其中ab段和bc

2、段均為直線，且ab段過坐標(biāo)原點，0代表圓盤逆時針轉(zhuǎn)動已知：R3.0 ，B1.0 T，r0.2 m忽略圓盤、電流表和導(dǎo)線的電阻圖圖1(1)根據(jù)圖(b)寫出ab、bc段對應(yīng)的I與的關(guān)系式；(2)求出圖(b)中b、c兩點對應(yīng)的P兩端的電壓Ub、Uc；(3)分別求出ab、bc流過P的電流IP與其兩端電壓UP的關(guān)系式審題指導(dǎo)審題圖，抓轉(zhuǎn)化(1)審圖(b)(2)審圖(a)答案見解析反思總結(jié)電磁感應(yīng)電路的幾個等效問題即學(xué)即練1粗細(xì)均勻的電阻絲圍成圖2所示的線框，置于正方形有界勻強(qiáng)磁場中，磁感強(qiáng)度為B，方向垂直于線框平面，圖中abbc2cd2de2ef2fa2L.現(xiàn)使線框以同樣大小的速度v勻速沿四個不同方向平

3、動進(jìn)入磁場，并且速度方向始終與線框先進(jìn)入磁場的那條邊垂直，則線框在通過如圖所示位置時，下列說法中正確的是 ()Aab兩點間的電勢差圖中最大Bab兩點間的電勢差圖中最大C回路電流圖中最大D回路電流圖中最小圖圖2答案A二、電磁感應(yīng)中的圖象問題1圖象類型電磁感應(yīng)中主要涉及的圖象有B t圖象、 t圖象、E t圖象和I t圖象還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖象，即E x圖象和I x圖象2常見題型圖象的選擇、圖象的描繪、圖象的轉(zhuǎn)換、圖象的應(yīng)用3所用規(guī)律一般包括：左手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律等4分析步驟(1)明確圖象的種類；(2)分析電磁感應(yīng)的

4、具體過程；(3)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律等規(guī)律寫出函數(shù)方程；(4)根據(jù)函數(shù)方程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，例如分析斜率的變化、截距等；(5)畫圖象或判斷圖象題型一圖象的選擇問題類型問題類型由給定的電磁感應(yīng)過程選出正確的圖象由給定的電磁感應(yīng)過程選出正確的圖象解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵根據(jù)題意分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系、分根據(jù)題意分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系、分析物理過程中的轉(zhuǎn)折點、明確析物理過程中的轉(zhuǎn)折點、明確“、”號的含義，結(jié)合數(shù)學(xué)知識做正確的判斷號的含義，結(jié)合數(shù)學(xué)知識做正確的判斷【典例2】(2013全國新課標(biāo)卷，17)如圖3，在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其中ab、ac在

5、a點接觸，構(gòu)成“V”字型導(dǎo)軌空間存在垂直于紙面的均勻磁場用力使MN向右勻速運(yùn)動，從圖示位置開始計時，運(yùn)動中MN始終與bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸下列關(guān)于回路中電流i與時間t的關(guān)系圖線，可能正確的是()圖3 答案A即學(xué)即練2如圖4所示，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的區(qū)域?qū)挾葹?a，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.一邊長為a、電阻為4R的正方形均勻?qū)Ь€框ABCD從圖示位置開始沿水平向右方向以速度v勻速穿過磁場區(qū)域，在圖中線框A、B兩端電壓UAB與線框移動距離x的關(guān)系圖象正確的是 ()圖4解析進(jìn)入磁場時，注意UAB是路端電壓，大小應(yīng)該是電動勢的四分之三，此時EBav，所以UAB3Bav/4；完全進(jìn)入后，沒

6、有感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢，大小為Bav，穿出磁場時電壓大小應(yīng)該是電動勢的四分之一，UABBav/4，方向始終是相同，即AB.答案D題型二圖象的轉(zhuǎn)換問題問題類型類型由一種電磁感應(yīng)的圖象分析求解出對應(yīng)的另一種由一種電磁感應(yīng)的圖象分析求解出對應(yīng)的另一種電磁感應(yīng)圖象的問題電磁感應(yīng)圖象的問題解題解題關(guān)鍵關(guān)鍵(1)要明確已知圖象表示的物理規(guī)律和物理過程；要明確已知圖象表示的物理規(guī)律和物理過程；(2)根據(jù)所求的圖象和已知圖象的聯(lián)系，對另一圖根據(jù)所求的圖象和已知圖象的聯(lián)系，對另一圖象做出正確的判斷進(jìn)行圖象間的轉(zhuǎn)換象做出正確的判斷進(jìn)行圖象間的轉(zhuǎn)換【典例3】 (2013山東卷，18)將一段導(dǎo)線繞成圖5甲所示的閉

7、合回路，并固定在水平面(紙面)內(nèi)回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場，以向里為磁場的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的圖象如圖乙所示用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反應(yīng)F隨時間t變化的圖象是()圖圖5答案B即學(xué)即練3如圖6甲所示，正六邊形導(dǎo)線框abcdef放在勻強(qiáng)磁場中靜止不動，磁場方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示t0時刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直紙面向里，設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流以順時針方向為正、豎直邊cd所受安培力的方向以水平向左為正則下面關(guān)于感應(yīng)電流i和cd邊所受安培力F隨時間t變化的圖象正確的是()圖圖6

8、解析02 s時間內(nèi)，負(fù)方向的磁場在減弱，產(chǎn)生正方向的恒定電流，cd邊受安培力向右且減小.2 s3 s時間內(nèi)，電流仍是正方向，且大小不變，此過程cd邊受安培力向左且增大.3 s6 s時間內(nèi)，電流沿負(fù)方向，大小不變，cd邊受安培力先向右后變?yōu)橄蜃?，故選A、C.答案AC題型三圖象的應(yīng)用問題問題類型類型由電磁感應(yīng)圖象得出的物理量和規(guī)律分析求由電磁感應(yīng)圖象得出的物理量和規(guī)律分析求解動力學(xué)、電路等問題解動力學(xué)、電路等問題解題解題關(guān)鍵關(guān)鍵從圖象上讀取有關(guān)信息是求解本題的關(guān)鍵，從圖象上讀取有關(guān)信息是求解本題的關(guān)鍵，圖象是數(shù)理綜合的一個重要的窗口，在運(yùn)用圖象是數(shù)理綜合的一個重要的窗口，在運(yùn)用圖象解決物理問題時，

9、第一個關(guān)鍵是破譯，圖象解決物理問題時，第一個關(guān)鍵是破譯，即解讀圖象中的關(guān)鍵信息即解讀圖象中的關(guān)鍵信息(尤其是過程信息尤其是過程信息)，另一個關(guān)鍵是轉(zhuǎn)換，即有效地實現(xiàn)物理信息另一個關(guān)鍵是轉(zhuǎn)換，即有效地實現(xiàn)物理信息和數(shù)學(xué)信息的相互轉(zhuǎn)換和數(shù)學(xué)信息的相互轉(zhuǎn)換.【典例4】 水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿(見圖7甲)，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計；磁場豎直向下用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動當(dāng)改變拉力的大小時，相對應(yīng)的勻速運(yùn)動速度v也會變化，v與F的關(guān)系如圖乙(取重力加速度g10 m/s2)圖圖7(1

10、)金屬桿在勻速運(yùn)動之前做什么運(yùn)動？(2)若m0.5 kg，L0.5 m，R0.5 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？(3)由v F圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？答案(1)變加速運(yùn)動(2)1 T(3)見解析反思總結(jié)(1)定性分析物理圖象要明確圖象坐標(biāo)軸的意義；借助有關(guān)的物理概念、公式、定理和定律做出分析判斷(2)定量計算弄清圖象所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關(guān)系；挖掘圖象中的隱含條件，明確有關(guān)圖線所包圍的面積、圖線的斜率(或其絕對值)、截距所表示的物理意義即學(xué)即練4如圖8甲所示，垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0 T，質(zhì)量m0.04 kg、高h(yuǎn)0.05 m、總電阻R5 、n100匝的

11、矩形線圈豎直固定在質(zhì)量M0.08 kg的小車上，小車與線圈的水平長度l相等線圈和小車一起沿光滑水平面運(yùn)動，并以初速度v110 m/s進(jìn)入磁場，線圈平面和磁場方向始終垂直若小車運(yùn)動的速度v隨位移x變化的v x圖象如圖乙所示，則根據(jù)以上信息可知 ()圖圖8A小車的水平長度l15 cmB磁場的寬度d35 cmC小車的位移x10 cm時線圈中的電流I7 AD線圈通過磁場的過程中線圈產(chǎn)生的熱量Q1.92 J解析從x5 cm開始，線圈進(jìn)入磁場，線圈中有感應(yīng)電流，在安培力作用下小車做減速運(yùn)動，速度v隨位移x的增大而減??；當(dāng)x15 cm時，線圈完全進(jìn)入磁場，小車做勻速運(yùn)動小車的水平長度l10 cm，A項錯；當(dāng)

12、x30 cm時，線圈開始離開磁場，則d30 cm5 cm25 cm，B項錯； 答案C即學(xué)即練5如圖9甲所示，空間存在一寬度為2L的有界勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里在光滑絕緣水平面內(nèi)有一邊長為L的正方形金屬線框，其質(zhì)量m1 kg、電阻R4 ，在水平向左的外力F作用下，以初速度v04 m/s勻減速進(jìn)入磁場，線框平面與磁場垂直，外力F大小隨時間t變化的圖線如圖乙所示以線框右邊剛進(jìn)入磁場時開始計時圖圖9(1)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；(2)求線框進(jìn)入磁場的過程中，通過線框的電荷量q；(3)判斷線框能否從右側(cè)離開磁場？說明理由附：對應(yīng)高考題組 1(2011海南單科，6)如圖，EOF和EOF為空間一勻強(qiáng)

13、磁場的邊界，其中EOEO，F(xiàn)OFO，且EOOF；OO為EOF的角平分線，OO間的距離為l；磁場方向垂直于紙面向里一邊長為l的正方形導(dǎo)線框沿OO方向勻速通過磁場，t0時刻恰好位于圖示位置規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時針方向時為正，則感應(yīng)電流i與時間t的關(guān)系圖線可能正確的是 ()答案B2(2011重慶理綜，23)有人設(shè)計了一種可測速的跑步機(jī)，測速原理如圖所示該機(jī)底面固定有間距為L、長度為d的平行金屬電極電極間充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且接有電壓表和電阻R.絕緣橡膠帶上鍍有間距為d的平行細(xì)金屬條，磁場中始終僅有一根金屬條，且與電極接觸良好，不計金屬電阻若橡膠帶勻速運(yùn)動時，電壓表讀數(shù)

14、為U，求：(1)橡膠帶勻速運(yùn)動的速率；(2)電阻R消耗的電功率；(3)一根金屬條每次經(jīng)過磁場區(qū)域克服安培力做的功3(2012福建卷，18)如圖所示，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合若取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點，建立豎直向下為正方向的x軸，則下圖中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖象是()解析閉合銅環(huán)在下落過程中穿過銅環(huán)的磁場方向始終向上，磁通量先增加后減少，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向要發(fā)生變化，D項錯誤；因穿過閉合銅環(huán)的磁通量的變化率不是均勻變化，所以感應(yīng)電流隨x的變化關(guān)系不可能是線性關(guān)系，A項錯誤；銅環(huán)由靜止開始下落，速度較小，所以穿過銅環(huán)的磁通量的變化率較小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值較小，過O點后，銅環(huán)的速度增大，磁通量的變化率較大，所以感應(yīng)電流的反向最大值大于正向最大值，故B項正確，C項錯誤答案B4(2012重慶理綜，21)如圖所示，正方形區(qū)域MNPQ內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場在外力作用下，一正方形閉合剛性導(dǎo)線框沿QN方向勻速運(yùn)動，t0時刻，其四個頂點M、N、P、Q恰好在磁場邊界中點下列圖象中能反映線框所受安培力F的大小隨時間t變化規(guī)律的是()答案B