高考物理一輪復習第十二章電磁感應(yīng)第3講電磁感應(yīng)中的電路與圖像問題課件

第3講電磁感應(yīng)中的電路與圖像問題高考物理一輪復習第十二章電磁感應(yīng)第3講電磁感應(yīng)中的電路與圖像問題課件知識梳理

一、電磁感應(yīng)中的電路問題1.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)

生感應(yīng)電動勢,該導體或回路相當于①電源

。因此,電磁感應(yīng)問題

往往與電路問題聯(lián)系在一起。知識梳理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

②大小

和③方向

;(2)畫等效電路;(3)運用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律、電功率等相關(guān)知識求

解。2.解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法3.與上述問題相關(guān)的幾個知識點(1)電源電動勢E=Blv或E=n

。(2)閉合電路歐姆定律I=④

;部分電路歐姆定律I=⑤

;電源的內(nèi)電壓Ur=⑥

Ir

;電源的路端電壓U=IR=⑦

E-Ir

。(3)通過導體的電荷量q=IΔt=⑧

n

。3.與上述問題相關(guān)的幾個知識點二、電磁感應(yīng)中的圖像問題電磁感應(yīng)中常涉及①磁感應(yīng)強度B

、磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E和感

應(yīng)電流I隨時間t變化的圖像,即②

B-t圖像

、Φ-t圖

像、E-t圖像和I-t圖像。對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流

的情況,還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖像,即

E-x圖像和I-x圖像。

二、電磁感應(yīng)中的圖像問題1.如圖所示,一個邊長為L、電阻均勻分布的正方形線框abcd,在外力作

用下,以速度v勻速穿過寬度均為L的兩個勻強磁場。這兩個磁場的磁感

應(yīng)強度大小均為B,方向相反。線框運動方向與底邊平行且與磁場邊緣

垂直。取逆時針方向為電流正方向。1.如圖所示,一個邊長為L、電阻均勻分布的正方形線框abcd

若從圖示位置開始,線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i、導體ba段電壓uba與運動位移x之間的函數(shù)圖像如圖所示,則正確的是?(

)D?若從圖示位置開始,線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i、導體ba段電壓答案

D線框bc邊進入左側(cè)磁場時,E=BLv,i0=

,沿逆時針方向,uba=

BLv;當bc邊進入右側(cè)磁場時,ad邊同時進入左側(cè)磁場,此時E'=2BLv,i0'=2i0=

,沿順時針方向,uba=-

BLv=-

BLv,故D正確。答案

D線框bc邊進入左側(cè)磁場時,E=BLv,i0=2.如圖所示,PN和QM兩平行金屬導軌相距1m,電阻不計,兩端分別接有

電阻R1和R2,且R1=6Ω,ab導體桿的電阻為2Ω,在導軌上可無摩擦地滑動,

垂直穿過導軌平面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為1T。現(xiàn)ab以恒定速度v

=3m/s勻速向右移動,這時ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率

之和相等,求:(1)R2的阻值;(2)R1與R2消耗的電功率分別為多少;(3)拉ab桿的水平向右的外力F為多大。答案(1)3Ω(2)0.375W0.75W(3)0.75N2.如圖所示,PN和QM兩平行金屬導軌相距1m,電阻不計,解析(1)內(nèi)外功率相等,則內(nèi)外電阻相等:

=2Ω解得R2=3Ω(2)E=BLv=1×1×3V=3V總電流I=

=

A=0.75A路端電壓U=IR外=0.75×2V=1.5VP1=

=

W=0.375WP2=

=

W=0.75W(3)F=F安=BIL=1×0.75×1N=0.75N解析(1)內(nèi)外功率相等,則內(nèi)外電阻相等:?=2Ω深化拓展考點一電磁感應(yīng)電路問題考點二電磁感應(yīng)圖像問題分析考點三綜合應(yīng)用電路和圖像分析電磁感應(yīng)問題深化拓展考點一電磁感應(yīng)電路問題考點二電磁感應(yīng)圖像問題分析深化拓展考點一電磁感應(yīng)電路問題1.電磁感應(yīng)中電路知識的關(guān)系圖

深化拓展2.解電磁感應(yīng)中電路問題時關(guān)注以下幾點(1)明確電源的電動勢。E=n

=nS

=nB

,E=BLv,E=

BL2ω。(2)明確電源的正、負極:根據(jù)電源內(nèi)部電流的方向是從負極流向正極,

即可確定電源的正、負極。(3)明確電源的內(nèi)阻:即相當于電源的那部分電路的電阻。(4)明確電路關(guān)系:即構(gòu)成回路的各部分電路的串、并聯(lián)關(guān)系。(5)結(jié)合閉合電路歐姆定律和電功、電功率等能量關(guān)系列方程求解。

2.解電磁感應(yīng)中電路問題時關(guān)注以下幾點1-1如圖,由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框

abcd,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強磁場B中。一接入電

路電阻為R的導體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動,

滑動過程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計摩擦。在PQ從靠近

ad處向bc滑動的過程中

()

A.PQ中電流先增大后減小B.PQ兩端電壓先減小后增大C.PQ上拉力的功率先減小后增大D.線框消耗的電功率先減小后增大C1-1如圖,由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形答案

C由題意知,題目情形可等效為如圖所示的電路問題,其中R左+

R右=3R,E=BLv,r=R,當PQ向右運動時,R左增大,R右減小,兩者并聯(lián)的總電阻

R外先增大后減小,當PQ運動到線框正中央位置時,R外最大,故流過PQ的

電流先減小后增大,A項錯誤;PQ兩端電壓U=E-Ir,故U的變化為先增大

后減小,B項錯誤;拉力的功率P=P總=EI,故拉力的功率先減小后增大,C項

正確;線框作為外電路,總電阻最大值為R總=

×

=

<R,則導體棒PQ的電阻始終大于線框的總電阻,當導體棒向右運動的過程中電路中的總

電阻先增大后減小,線框消耗的電功率先增大后減小,故D正確。答案

C由題意知,題目情形可等效為如圖所示的電路問題1-2為了提高自行車夜間行駛的安全性,小明同學設(shè)計了一種“閃

爍”裝置。如圖所示,自行車后輪由半徑r1=5.0×10-2m的金屬內(nèi)圈、半

徑r2=0.40m的金屬外圈和絕緣輻條構(gòu)成。后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔

地接有4根金屬條,每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈

泡。在支架上裝有磁鐵,形成了磁感應(yīng)強度B=0.10T、方向垂直紙面向

外的“扇形”勻強磁場,其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ=

。后輪以角速度ω=2πrad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。若不計其他電阻,忽略磁場的邊

緣效應(yīng)。(1)當金屬條ab進入“扇形”磁場時,求感應(yīng)電動勢E,并指出ab上的電流

方向;(2)當金屬條ab進入“扇形”磁場時,畫出“閃爍”裝置的電路圖;1-2為了提高自行車夜間行駛的安全性,小明同學設(shè)計了一種“高考物理一輪復習第十二章電磁感應(yīng)第3講電磁感應(yīng)中的電路與圖像問題課件(3)從金屬條ab進入“扇形”磁場時開始,經(jīng)計算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過程

中,內(nèi)圈與外圈之間電勢差Uab隨時間t變化的Uab-t圖像;(4)若選擇的是“1.5V、0.3A”的小燈泡,該“閃爍”裝置能否正常工

作?有同學提出,通過改變磁感應(yīng)強度B、后輪外圈半徑r2、角速度ω和

張角θ等物理量的大小,優(yōu)化前同學的設(shè)計方案,請給出你的評價。

答案見解析(3)從金屬條ab進入“扇形”磁場時開始,經(jīng)計算畫出輪子轉(zhuǎn)一解析(1)金屬條ab在磁場中切割磁感線時,所構(gòu)成的回路的磁通量變

化。設(shè)經(jīng)過時間Δt,磁通量變化量為ΔΦ,由法拉第電磁感應(yīng)定律E=

①ΔΦ=BΔS=B

②由①、②式并代入數(shù)值得:E=

=

Bω(

-

)=4.9×10-2V③根據(jù)右手定則(或楞次定律),可得感應(yīng)電流方向為b→a。

④(2)通過分析,可得電路圖為解析(1)金屬條ab在磁場中切割磁感線時,所構(gòu)成的回路的磁

(3)設(shè)電路中的總電阻為R總,根據(jù)電路圖可知,R總=R+

R=

R

⑤ab兩端電勢差Uab=E-IR=E-

R=

E=1.2×10-2V⑥

設(shè)ab離開磁場區(qū)域的時刻為t1,下一根金屬條進入磁場區(qū)域的時刻為t2t1=

=

s⑦t2=

=

s⑧設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的時間為TT=

=1s⑨在T=1s內(nèi),金屬條有四次進出,后三次與第一次相同

⑩由⑥、⑦、⑧、⑨、⑩式可畫出如下Uab-t圖像。設(shè)ab離開磁場區(qū)域的時刻為t1,下一根金屬條進入磁場區(qū)域的時

(4)“閃爍”裝置不能正常工作。(金屬條的感應(yīng)電動勢只有4.9×10-2V,

遠小于小燈泡的額定電壓,因此無法工作。)B增大,E增大,但有限度;r2增大,E增大,但有限度;ω增大,E增大,但有限度;θ增大,E不變。

考點二電磁感應(yīng)圖像問題分析1.圖像問題大體可分為兩類(1)由給出的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像。(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程,求解相應(yīng)物理量。不管是哪種類型,電磁感應(yīng)中圖像問題常需利用右手定則、楞次定律和

法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析解決?？键c二電磁感應(yīng)圖像問題分析2.一般解題步驟(1)明確圖像的種類,即是B-t圖像還是Φ-t圖像,或者E-t圖像、I-t圖像

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、閉合電路歐姆定律、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)學分析,如分析斜率的變化、截距等。(6)畫圖像或判斷圖像。

2.一般解題步驟2-1在空間存在著豎直向上的各處均勻的磁場,將一個不變形的單匝

金屬圓線圈放入磁場中,規(guī)定線圈中感應(yīng)電流方向如圖甲所示的方向為

正。當磁場的磁感應(yīng)強度B豎直向上其大小隨時間t的變化規(guī)律如圖乙

所示時,

2-1在空間存在著豎直向上的各處均勻的磁場,將一個不變形的圖丙中能正確表示線圈中感應(yīng)電流隨時間變化的圖線是(

)

丙B圖丙中能正確表示線圈中感應(yīng)電流隨時間變化的圖線是(

答案

B從乙圖知,0~1s,磁感應(yīng)強度B均勻增加,根據(jù)楞次定律,線圈

中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流(從上往下看),再根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定

律知,感應(yīng)電流大小不變,1s~2s磁感應(yīng)強度B不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流;2s~

4s磁感應(yīng)強度B均勻減小,故線圈中產(chǎn)生逆時針方向電流,且大小應(yīng)為0~

1s時間段內(nèi)感應(yīng)電流的一半,故B項正確。答案

B從乙圖知,0~1s,磁感應(yīng)強度B均勻增加,2-2如圖所示,寬度為L的有界勻強磁場的方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)

強度的大小為B。閉合等腰直角三角形導線框abc的直角邊ab長為2L。

線框總電阻為R。規(guī)定沿abca方向為感應(yīng)電流的正方向。導線框以速

度v勻速向右穿過磁場的過程中,感應(yīng)電流隨時間變化規(guī)律的圖像是

()

D2-2如圖所示,寬度為L的有界勻強磁場的方向垂直紙面向里,答案

D由右手定則可判斷出,在0~L位移范圍內(nèi),感應(yīng)電流的方向為

逆時針,故A、B錯;由于導線框為等腰直角三角形,故在L~2L位移范圍

內(nèi)切割磁感線的有效長度一定,一直為L,所以導線框中的感應(yīng)電流一直

為

,故C錯、D對。答案

D由右手定則可判斷出,在0~L位移范圍內(nèi),感應(yīng)考點三綜合應(yīng)用電路和圖像分析電磁感應(yīng)問題圖像既是提供信息的途徑,也是分析問題的手段。在電磁感應(yīng)問題

中,不僅要把產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的回路視為電路,畫出等效電路圖,結(jié)合

電路知識分析解決問題,而且要準確分析題中圖像,提取有效信息運用

到解題過程中去,如下為圖像和電路的對應(yīng)關(guān)系:

E=n

E=BLv考點三綜合應(yīng)用電路和圖像分析電磁感應(yīng)問題E=BLv

3-1如圖(a)所示,在垂直于勻強磁場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通的電子元件。流過電流表的電流I與

圓盤角速度ω的關(guān)系如圖(b)所示,其中ab段和bc段均為直線,且ab段過坐

標原點。ω>0代表圓盤逆時針轉(zhuǎn)動。已知:R=3.0Ω,B=1.0T,r=0.2m。

忽略圓盤、電流表和導線的電阻。(1)根據(jù)圖(b)寫出ab、bc段對應(yīng)的I與ω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段流過P的電流IP與其兩端電壓UP的關(guān)系式。

圖(a)

圖(b)答案見解析??答案見解析解析(1)由圖像可知,在ab段I=

(-45rad/s≤ω≤15rad/s)在bc段I=

-0.05(15rad/s<ω≤45rad/s)(2)由題意可知,P兩端的電壓UP等于圓盤產(chǎn)生的電動勢,UP=

Br2ωb點時ωb=15rad/sUb=

Br2ωb=0.3Vc點時ωc=45rad/sUc=

Br2ωc=0.9V(3)由圖像中電流變化規(guī)律可知電子元件P在b點時開始導通,則:解析(1)由圖像可知,在ab段在ab段IP=0(-0.9V≤UP≤0.3V)在bc段IP=I-

而I=

-0.05UP=

Br2ω聯(lián)立可得IP=

-0.05(0.3V<UP≤0.9V)在ab段編后語常?？梢姷竭@樣的同學，他們在下課前幾分鐘就開始看表、收拾課本文具，下課鈴一響，就迫不及待地“逃離”教室。實際上，每節(jié)課剛下課時的幾分鐘是我們對上課內(nèi)容查漏補缺的好時機。善于學習的同學往往懂得抓好課后的“黃金兩分鐘”。那么，課后的“黃金時間”可以用來做什么呢？一、釋疑難對課堂上老師講到的內(nèi)容自己想不通卡殼的問題，應(yīng)該在課堂上標出來，下課時，在老師還未離開教室的時候，要主動請老師講解清楚。如果老師已經(jīng)離開教室，也可以向同學請教，及時消除疑難問題。做到當堂知識，當堂解決。二、補筆記上課時，如果有些東西沒有記下來，不要因為惦記著漏了的筆記而影響記下面的內(nèi)容，可以在筆記本上留下一定的空間。下課后，再從頭到尾閱讀一遍自己寫的筆記，既可以起到復習的作用，又可以檢查筆記中的遺漏和錯誤。遺漏之處要補全，錯別字要糾正，過于潦草的字要寫清楚。同時，將自己對講課內(nèi)容的理解、自己的收獲和感想，用自己的話寫在筆記本的空白處。這樣，可以使筆記變的更加完整、充實。三、課后“靜思2分鐘”大有學問我們還要注意課后的及時思考。利用課間休息時間，在心中快速把剛才上課時剛講過的一些關(guān)鍵思路理一遍，把老師講解的題目從題意到解答整個過程詳細審視一遍，這樣，不僅可以加深知識的理解和記憶，還可以輕而易舉地掌握一些關(guān)鍵的解題技巧。所以，2分鐘的課后靜思等于同一學科知識的課后復習30分鐘。2022/12/30精選最新中小學教學課件編后語常?？梢姷竭@樣的同學，他們在下課前幾分鐘就開始看表、thankyou!2022/12/30精選最新中小學教學課件thankyou!2022/12/30精選最新中小學教學課第3講電磁感應(yīng)中的電路與圖像問題高考物理一輪復習第十二章電磁感應(yīng)第3講電磁感應(yīng)中的電路與圖像問題課件知識梳理

一、電磁感應(yīng)中的電路問題1.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)

生感應(yīng)電動勢,該導體或回路相當于①電源

。因此,電磁感應(yīng)問題

往往與電路問題聯(lián)系在一起。知識梳理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

②大小

和③方向

;(2)畫等效電路;(3)運用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律、電功率等相關(guān)知識求

解。2.解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法3.與上述問題相關(guān)的幾個知識點(1)電源電動勢E=Blv或E=n

。(2)閉合電路歐姆定律I=④

;部分電路歐姆定律I=⑤

;電源的內(nèi)電壓Ur=⑥

Ir

;電源的路端電壓U=IR=⑦

E-Ir

。(3)通過導體的電荷量q=IΔt=⑧

n

。3.與上述問題相關(guān)的幾個知識點二、電磁感應(yīng)中的圖像問題電磁感應(yīng)中常涉及①磁感應(yīng)強度B

、磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E和感

應(yīng)電流I隨時間t變化的圖像,即②

B-t圖像

、Φ-t圖

像、E-t圖像和I-t圖像。對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流

的情況,還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖像,即

E-x圖像和I-x圖像。

二、電磁感應(yīng)中的圖像問題1.如圖所示,一個邊長為L、電阻均勻分布的正方形線框abcd,在外力作

用下,以速度v勻速穿過寬度均為L的兩個勻強磁場。這兩個磁場的磁感

應(yīng)強度大小均為B,方向相反。線框運動方向與底邊平行且與磁場邊緣

垂直。取逆時針方向為電流正方向。1.如圖所示,一個邊長為L、電阻均勻分布的正方形線框abcd

若從圖示位置開始,線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i、導體ba段電壓uba與運動位移x之間的函數(shù)圖像如圖所示,則正確的是?(

)D?若從圖示位置開始,線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i、導體ba段電壓答案

D線框bc邊進入左側(cè)磁場時,E=BLv,i0=

,沿逆時針方向,uba=

BLv;當bc邊進入右側(cè)磁場時,ad邊同時進入左側(cè)磁場,此時E'=2BLv,i0'=2i0=

,沿順時針方向,uba=-

BLv=-

BLv,故D正確。答案

D線框bc邊進入左側(cè)磁場時,E=BLv,i0=2.如圖所示,PN和QM兩平行金屬導軌相距1m,電阻不計,兩端分別接有

電阻R1和R2,且R1=6Ω,ab導體桿的電阻為2Ω,在導軌上可無摩擦地滑動,

垂直穿過導軌平面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為1T?，F(xiàn)ab以恒定速度v

=3m/s勻速向右移動,這時ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率

之和相等,求:(1)R2的阻值;(2)R1與R2消耗的電功率分別為多少;(3)拉ab桿的水平向右的外力F為多大。答案(1)3Ω(2)0.375W0.75W(3)0.75N2.如圖所示,PN和QM兩平行金屬導軌相距1m,電阻不計,解析(1)內(nèi)外功率相等,則內(nèi)外電阻相等:

=2Ω解得R2=3Ω(2)E=BLv=1×1×3V=3V總電流I=

=

A=0.75A路端電壓U=IR外=0.75×2V=1.5VP1=

=

W=0.375WP2=

=

W=0.75W(3)F=F安=BIL=1×0.75×1N=0.75N解析(1)內(nèi)外功率相等,則內(nèi)外電阻相等:?=2Ω深化拓展考點一電磁感應(yīng)電路問題考點二電磁感應(yīng)圖像問題分析考點三綜合應(yīng)用電路和圖像分析電磁感應(yīng)問題深化拓展考點一電磁感應(yīng)電路問題考點二電磁感應(yīng)圖像問題分析深化拓展考點一電磁感應(yīng)電路問題1.電磁感應(yīng)中電路知識的關(guān)系圖

深化拓展2.解電磁感應(yīng)中電路問題時關(guān)注以下幾點(1)明確電源的電動勢。E=n

=nS

=nB

,E=BLv,E=

BL2ω。(2)明確電源的正、負極:根據(jù)電源內(nèi)部電流的方向是從負極流向正極,

即可確定電源的正、負極。(3)明確電源的內(nèi)阻:即相當于電源的那部分電路的電阻。(4)明確電路關(guān)系:即構(gòu)成回路的各部分電路的串、并聯(lián)關(guān)系。(5)結(jié)合閉合電路歐姆定律和電功、電功率等能量關(guān)系列方程求解。

2.解電磁感應(yīng)中電路問題時關(guān)注以下幾點1-1如圖,由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框

abcd,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強磁場B中。一接入電

路電阻為R的導體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動,

滑動過程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計摩擦。在PQ從靠近

ad處向bc滑動的過程中

()

A.PQ中電流先增大后減小B.PQ兩端電壓先減小后增大C.PQ上拉力的功率先減小后增大D.線框消耗的電功率先減小后增大C1-1如圖,由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形答案

C由題意知,題目情形可等效為如圖所示的電路問題,其中R左+

R右=3R,E=BLv,r=R,當PQ向右運動時,R左增大,R右減小,兩者并聯(lián)的總電阻

R外先增大后減小,當PQ運動到線框正中央位置時,R外最大,故流過PQ的

電流先減小后增大,A項錯誤;PQ兩端電壓U=E-Ir,故U的變化為先增大

后減小,B項錯誤;拉力的功率P=P總=EI,故拉力的功率先減小后增大,C項

正確;線框作為外電路,總電阻最大值為R總=

×

=

<R,則導體棒PQ的電阻始終大于線框的總電阻,當導體棒向右運動的過程中電路中的總

電阻先增大后減小,線框消耗的電功率先增大后減小,故D正確。答案

C由題意知,題目情形可等效為如圖所示的電路問題1-2為了提高自行車夜間行駛的安全性,小明同學設(shè)計了一種“閃

爍”裝置。如圖所示,自行車后輪由半徑r1=5.0×10-2m的金屬內(nèi)圈、半

徑r2=0.40m的金屬外圈和絕緣輻條構(gòu)成。后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔

地接有4根金屬條,每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈

泡。在支架上裝有磁鐵,形成了磁感應(yīng)強度B=0.10T、方向垂直紙面向

外的“扇形”勻強磁場,其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ=

。后輪以角速度ω=2πrad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。若不計其他電阻,忽略磁場的邊

緣效應(yīng)。(1)當金屬條ab進入“扇形”磁場時,求感應(yīng)電動勢E,并指出ab上的電流

方向;(2)當金屬條ab進入“扇形”磁場時,畫出“閃爍”裝置的電路圖;1-2為了提高自行車夜間行駛的安全性,小明同學設(shè)計了一種“高考物理一輪復習第十二章電磁感應(yīng)第3講電磁感應(yīng)中的電路與圖像問題課件(3)從金屬條ab進入“扇形”磁場時開始,經(jīng)計算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過程

中,內(nèi)圈與外圈之間電勢差Uab隨時間t變化的Uab-t圖像;(4)若選擇的是“1.5V、0.3A”的小燈泡,該“閃爍”裝置能否正常工

作?有同學提出,通過改變磁感應(yīng)強度B、后輪外圈半徑r2、角速度ω和

張角θ等物理量的大小,優(yōu)化前同學的設(shè)計方案,請給出你的評價。

答案見解析(3)從金屬條ab進入“扇形”磁場時開始,經(jīng)計算畫出輪子轉(zhuǎn)一解析(1)金屬條ab在磁場中切割磁感線時,所構(gòu)成的回路的磁通量變

化。設(shè)經(jīng)過時間Δt,磁通量變化量為ΔΦ,由法拉第電磁感應(yīng)定律E=

①ΔΦ=BΔS=B

②由①、②式并代入數(shù)值得:E=

=

Bω(

-

)=4.9×10-2V③根據(jù)右手定則(或楞次定律),可得感應(yīng)電流方向為b→a。

④(2)通過分析,可得電路圖為解析(1)金屬條ab在磁場中切割磁感線時,所構(gòu)成的回路的磁

(3)設(shè)電路中的總電阻為R總,根據(jù)電路圖可知,R總=R+

R=

R

⑤ab兩端電勢差Uab=E-IR=E-

R=

E=1.2×10-2V⑥

設(shè)ab離開磁場區(qū)域的時刻為t1,下一根金屬條進入磁場區(qū)域的時刻為t2t1=

=

s⑦t2=

=

s⑧設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的時間為TT=

=1s⑨在T=1s內(nèi),金屬條有四次進出,后三次與第一次相同

⑩由⑥、⑦、⑧、⑨、⑩式可畫出如下Uab-t圖像。設(shè)ab離開磁場區(qū)域的時刻為t1,下一根金屬條進入磁場區(qū)域的時

(4)“閃爍”裝置不能正常工作。(金屬條的感應(yīng)電動勢只有4.9×10-2V,

遠小于小燈泡的額定電壓,因此無法工作。)B增大,E增大,但有限度;r2增大,E增大,但有限度;ω增大,E增大,但有限度;θ增大,E不變。

考點二電磁感應(yīng)圖像問題分析1.圖像問題大體可分為兩類(1)由給出的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像。(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程,求解相應(yīng)物理量。不管是哪種類型,電磁感應(yīng)中圖像問題常需利用右手定則、楞次定律和

法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析解決?？键c二電磁感應(yīng)圖像問題分析2.一般解題步驟(1)明確圖像的種類,即是B-t圖像還是Φ-t圖像,或者E-t圖像、I-t圖像

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、閉合電路歐姆定律、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)學分析,如分析斜率的變化、截距等。(6)畫圖像或判斷圖像。

2.一般解題步驟2-1在空間存在著豎直向上的各處均勻的磁場,將一個不變形的單匝

金屬圓線圈放入磁場中,規(guī)定線圈中感應(yīng)電流方向如圖甲所示的方向為

正。當磁場的磁感應(yīng)強度B豎直向上其大小隨時間t的變化規(guī)律如圖乙

所示時,

2-1在空間存在著豎直向上的各處均勻的磁場,將一個不變形的圖丙中能正確表示線圈中感應(yīng)電流隨時間變化的圖線是(

)

丙B圖丙中能正確表示線圈中感應(yīng)電流隨時間變化的圖線是(

答案

B從乙圖知,0~1s,磁感應(yīng)強度B均勻增加,根據(jù)楞次定律,線圈

中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流(從上往下看),再根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定

律知,感應(yīng)電流大小不變,1s~2s磁感應(yīng)強度B不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流;2s~

4s磁感應(yīng)強度B均勻減小,故線圈中產(chǎn)生逆時針方向電流,且大小應(yīng)為0~

1s時間段內(nèi)感應(yīng)電流的一半,故B項正確。答案

B從乙圖知,0~1s,磁感應(yīng)強度B均勻增加,2-2如圖所示,寬度為L的有界勻強磁場的方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)

強度的大小為B。閉合等腰直角三角形導線框abc的直角邊ab長為2L。

線框總電阻為R。規(guī)定沿abca方向為感應(yīng)電流的正方向。導線框以速

度v勻速向右穿過磁場的過程中,感應(yīng)電流隨時間變化規(guī)律的圖像是

()

D2-2如圖所示,寬度為L的有界勻強磁場的方向垂直紙面向里,答案

D由右手定則可判斷出,在0~L位移范圍內(nèi),感應(yīng)電流的方向為

逆時針,故A、B錯;由于導線框為等腰直角三角形,故在L~2L位移范圍

內(nèi)切割磁感線的有效長度一定,一直為L,所以導線框中的感應(yīng)電流一直

為

,故C錯、D對。答案

D由右手定則可判斷出,在0~L位移范圍內(nèi),感應(yīng)考點三綜合應(yīng)用電路和圖像分析電磁感應(yīng)問題圖像既是提供信息的途徑,也是分析問題的手段。在電磁感應(yīng)問題

中,不僅要把產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的回路視為電路,畫出等效電路圖,結(jié)合

電路知識分析解決問題,而且要準確分析題中圖像,提取有效信息運用

到解題過程中去,如下為圖像和電路的對應(yīng)關(guān)系:

E=n

E=BLv考點三綜合應(yīng)用電路和圖像分析電磁感應(yīng)問題E=BLv

3-1如圖(a)所示,在垂直于勻強磁場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通的電子元件。流過電流表的電流I與

圓盤角速度ω的關(guān)系如圖(b)所示