高三物理第一輪復(fù)習(xí) 第九章電磁感應(yīng)中的電路與圖象問題導(dǎo)學(xué)案46.doc

學(xué)案46 電磁感應(yīng)中的電路與圖象問題一、概念規(guī)律題組圖11用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長為0.2 m，正方形的一半放在垂直紙面向里的勻強磁場中，如圖1所示當(dāng)磁場以10 t/s的變化率增強時，線框中a、b兩點間的電勢差是()auab0.1 vbuab0.1 vcuab0.2 vduab0.2 v圖22如圖2所示，導(dǎo)體ab在做切割磁感線運動時，將產(chǎn)生一個感應(yīng)電動勢，設(shè)導(dǎo)體ab的電阻為r，導(dǎo)軌左端接有阻值為r的電阻，磁場磁感應(yīng)強度為b，導(dǎo)軌寬為d，導(dǎo)體ab勻速運動，速度為v.下列說法正確的是()a在本題中分析電路時，導(dǎo)體ab相當(dāng)于電源，且a端為電源正極bucdbdvcc、d兩點電勢關(guān)系為：ca3穿過閉合回路的磁通量隨時間t變化的圖象分別如圖3所示，下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的論述，正確的是()圖3a圖中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變b圖中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一直在變大c圖中，回路在0t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于在t1t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢d圖中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變小再變大二、思想方法題組4粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如下圖所示，則在移出過程中線框的一邊a、b兩點間電勢差絕對值最大的是()5如圖4甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在斜向下且與水平方向夾角為60的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度b隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻r的阻值外，其余電阻不計，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在0t時間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力f隨時間t變化的圖象是()圖4一、電磁感應(yīng)中的電路問題1內(nèi)電路和外電路(1)切割磁感線運動的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于電源，該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻(r)(2)除電源外其余部分是外電路2解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(或右手定則)確定感應(yīng)電動勢的大小和方向(2)畫等效電路圖(3)運用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率等公式求解3與上述問題相關(guān)的幾個知識點(1)電源電動勢：en或eblv.(2)閉合電路歐姆定律：i.部分電路歐姆定律：i.電源的內(nèi)電壓：u內(nèi)ir.電源的路端電壓：u外ireir.(3)消耗功率：p外iu，p總ie.(4)通過導(dǎo)體的電荷量：qitn.【例1】 (2008廣東單科18)如圖5(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng)0.3 m，導(dǎo)軌左端連接r0.6 的電阻區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向外、b0.6 t的勻強磁場，磁場區(qū)域?qū)抎0.2 m細金屬棒a1和a2用長為2d0.4 m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r0.3 ，導(dǎo)軌電阻不計使金屬棒以恒定速度v1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場，計算從金屬棒a1進入磁場(t0)到a2離開磁場的時間內(nèi)，不同時間段通過電阻r的電流強度，并在圖1(b)中畫出圖5二、電磁感應(yīng)中的圖象問題1圖象問題可以綜合法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律或右手定則、安培定則和左手定則，還有與之相關(guān)的電路知識和力學(xué)知識等2對于圖象問題，搞清物理量之間的函數(shù)關(guān)系、變化范圍、初始條件、斜率的物理意義等，往往是解題的關(guān)鍵3解決圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是bt圖象還是t圖象，或者et圖象、it圖象等(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等(6)畫圖象或判斷圖象【例2】圖6 (2011山東22)如圖6所示，兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長且電阻不計兩質(zhì)量、長度均相同的導(dǎo)體棒c、d，置于邊界水平的勻強磁場上方同一高度h處磁場寬為3h，方向與導(dǎo)軌平面垂直先由靜止釋放c，c剛進入磁場即勻速運動，此時再由靜止釋放d，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸用ac表示c的加速度，ekd表示d的動能，xc、xd分別表示c、d相對釋放點的位移下列圖中正確的是()規(guī)范思維圖7【例3】 (2010上海單科)如圖7所示，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強度大小均為b，方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強磁場，磁場寬度均為l.邊長為l的正方形線框abcd的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域，若以逆時針方向為電流的正方向，能反映線框中感應(yīng)電流變化規(guī)律的是圖()規(guī)范思維【基礎(chǔ)演練】1用相同導(dǎo)線繞制的邊長為l或2l的四個閉合導(dǎo)線框，以相同的速度勻速進入右側(cè)勻強磁場，如圖8所示在每個線框進入磁場的過程中，m、n兩點間的電壓分別為ua、ub、uc和ud.下列判斷正確的是()圖8auaubucud buaubuduccuaubucud dubuaudd.b、c項均錯誤3d4b設(shè)此題中磁感應(yīng)強度為b，線框邊長為l，速度為v，則四種情況的感應(yīng)電動勢都是blv，但b中ab為電源，a、b兩點間的電勢差為路端電壓uabblv，其他三種情況下，uabblv，故選b.5d由楞次定律可判定回路中的電流始終為ba方向，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路電流大小恒定，故a、b兩項錯；由f安bil可得f安隨b的變化而變化，在0t0時間內(nèi)，f安方向向右，故外力f與f安等值反向，方向向左為負值；在t0t時間內(nèi)，f安方向改變，故外力f方向也改變?yōu)檎?，綜上所述，d項正確思維提升1內(nèi)電路和外電路(1)切割磁感線運動的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于電源(2)該部分導(dǎo)體或線圈的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻，其余部分是外電路2電源電動勢和路端電壓(1)電動勢：en(n為線圈的匝數(shù))或eblv.(2)路端電壓：ueirir3在bt圖象中，正負表示磁場的方向，斜率表示磁感應(yīng)強度的變化率；在t圖象中斜率表示磁通量的變化率，與感應(yīng)電動勢的大小有關(guān)【核心考點突破】例1 見解析解析t10.2 s，t20.4 s，t30.6 s.0t1(00.2 s)時間內(nèi)，a1棒相當(dāng)于電源，a1棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢eblv0.60.31.0 v0.18 v電阻r與a2棒并聯(lián)，阻值為r并0.2 所以電阻r兩端電壓ue0.18 v0.072 v通過電阻r的電流i1 a0.12 at1t2(0.2 s0.4 s)時間內(nèi)穿過兩金屬棒之間的平面的磁通量不變，e0，i20.同理，t2t3(0.4 s0.6 s)時間內(nèi)，i30.12 a.不同時間段通過r的電流如圖所示規(guī)范思維電磁感應(yīng)中的電路問題，實質(zhì)是發(fā)生電磁感應(yīng)的部分相當(dāng)于電源對外供電，供電過程遵從電路中一切規(guī)律所以明確“電源”及電路結(jié)構(gòu)，畫等效電路圖是解題的關(guān)鍵例2 bdc棒下落h的過程為自由落體運動，ag.設(shè)進入磁場瞬間速度為v，則由勻速運動有f安mgbil，a0.此時釋放d棒，在d棒自由下落h的過程中，c棒在磁場中下落2h，此過程c一直做勻速運動，a0.當(dāng)d棒進入磁場后，c、d兩棒運動速度相同，穿過閉合回路磁通量不變，無感應(yīng)電流，無安培力，二者都做勻加速直線運動共同下落h后，此時c棒離開磁場，d棒進入磁場h的距離，此時c、d的速度都是v(vv)，d此時切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢eblv，f安bilblf安mg，d棒做減速運動，d棒離開磁場后c、d兩棒均以加速度ag做勻加速運動，故選項b、d正確規(guī)范思維分析清楚c、d兩棒在下述三個過程中的受力情況和運動情況是解決本題的關(guān)鍵c在磁場內(nèi)，d在磁場外c、d都在磁場內(nèi)c在磁場外，d在磁場內(nèi)例3 ac電流一開始為正，且ikt，所以電流隨時間均勻增大，a項正確；v，i，c項正確本題還要注意線圈進入第二個磁場前后感應(yīng)電流大小和方向不一樣規(guī)范思維對圖象的認識，應(yīng)從以下幾方面注意：(1)明確圖象所描述的物理意義，有必要需寫出函數(shù)表達式；(2)必須明確各種“”“”的含義；(3)必須明確斜率的含義；(4)必須建立圖象和電磁感應(yīng)過程之間的對應(yīng)關(guān)系思想方法總結(jié)1解決電磁感應(yīng)電路問題的基本步驟(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動勢的大小和方向：感應(yīng)電流的方向是電源內(nèi)部電流的方向(2)根據(jù)“等效電源”和電路中其他各元件的連接方式畫出等效電路(3)根據(jù)eblv或en結(jié)合閉合電路歐姆定律，串并聯(lián)電路知識和電功率、焦耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解2電磁感應(yīng)圖象問題的解決方法解決圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是bt圖還是t圖，或者et圖、it圖等(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運動定律等寫出函數(shù)關(guān)系式(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等(6)判斷圖象(畫圖象或應(yīng)用圖象解決問題)3對圖象的分析，應(yīng)做到“四明確一理解”：(1)明確圖象所描述的物理意義；明確各種“”、“”的含義；明確斜率的含義；明確圖象和電磁感應(yīng)過程之間的對應(yīng)關(guān)系(2)理解三個相似關(guān)系及其各自的物理意義：vv，bb，.【課時效果檢測】1b2.cd3.d4.c5.d6d導(dǎo)體棒做加速度減小的加速運動，直至勻速故qt圖象應(yīng)如圖甲所示，a錯；it圖象應(yīng)如圖乙所示，b錯；vt圖象應(yīng)如圖丙所示，c錯，d對7(1)0.2 n(2)2 w8(1)(2)解析(1)設(shè)ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e，回路中的電流為i，ab運動距離x所用時間為t，三個電阻r與電源串聯(lián)，總電阻為4r，則有eblv由閉合電路歐姆定律有it由焦耳定律有qi2(4r)t由上述方程得v.(2)設(shè)電容器兩極板間的電勢差為u，則有uir電容器所帶的電荷量qcu解得q.9(1)0.20 a(2)3.4102 n沿斜面向上(3)6102 w解析(1)02.0102 s時間內(nèi)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e1，感應(yīng)電流為i1，方向由dc，則e1i1代入數(shù)據(jù)解得e10.20 v，i10.20 a.(2)t1.0102 s，線框受到的安培力f1b1i1l，方向沿斜面向下，結(jié)合圖乙，代入數(shù)據(jù)得f14.0103 n設(shè)此時線框受到的摩擦力大小為ff，則由線框在斜面靜止得mgsin f1ff0代入數(shù)據(jù)得ff3.4102 n摩擦力方向沿斜面向上(3)在3.0102 s4.0102 s時間內(nèi)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e2代入數(shù)據(jù)得e20.40 v20102 s3.0102 s時間內(nèi)，e30.設(shè)磁場變化周期為t，線框中產(chǎn)生的平均電功率為p，則pt代入數(shù)據(jù)得p6102 w易錯點評1在第1題中，不理解umn的意義，不能對a、b、c、d四種情況進行統(tǒng)一分析，列相應(yīng)表達式是錯誤的主要原因2在第2題中，往往是把c項分析正確了，