專(zhuān)題：電磁感應(yīng)中的電路和圖像問(wèn)題課件-新人教版選修3-2剖析

(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P191)一、電磁感中的電路問(wèn)題1．內(nèi)電路和外電路(1)切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變更的線(xiàn)圈都相當(dāng)于．(2)該部分導(dǎo)體的電阻或線(xiàn)圈的電阻相當(dāng)于電源的，其余部分是．電源外電路內(nèi)阻2．電源電動(dòng)勢(shì)和路端電壓(1)電動(dòng)勢(shì)：E＝

或E＝

.(2)路端電壓：U＝IR＝

.Blv

E－Ir

二、電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的圖象及應(yīng)用圖象類(lèi)型(1)隨

變化的圖象如B－t圖象，Φ－t圖象、E－t圖象和I－t圖象(2)隨

變化的圖象如E－x圖象和I－x圖象問(wèn)題類(lèi)型(1)由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程判斷或畫(huà)出正確的圖象(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量(用圖象)應(yīng)用知識(shí)左手定則、安培定則、右手定則、

、

、歐姆定律、牛頓定律、函數(shù)圖象等知識(shí).時(shí)間t位移x楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律關(guān)于電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的“四明確一理解”(1)四個(gè)明確①明確圖象所描述的物理意義．②明確圖象中各種正、負(fù)號(hào)的含義．③明確圖象斜率的含義．④明確圖象和電磁感應(yīng)過(guò)程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系．1.問(wèn)題歸類(lèi)兩種類(lèi)型求解的物理量應(yīng)用的物理規(guī)律以閉合電路歐姆定律為中心進(jìn)行的求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E、電流I、路端電壓U、電路中通過(guò)的電荷量q以及閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化等法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路的歐姆定律、電流的定義、功能關(guān)系以及能量守恒定律等以部分電路歐姆定律為中心進(jìn)行的求解六個(gè)基本物理量(電壓、電流、電阻、電功、電功率和電熱)、電容器充電電荷量等三條定律(部分電路歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)以及若干基本規(guī)律(串、并聯(lián)電路特點(diǎn)等)2．一些常見(jiàn)的誤區(qū)(1)誤區(qū)一：不能正確分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流方向的關(guān)系及內(nèi)、外電路中電勢(shì)的凹凸關(guān)系．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，電源內(nèi)部的電流方向即為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，內(nèi)電路中電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì)，而外電路中電流從高電勢(shì)流向低電勢(shì)．(2)誤區(qū)二：應(yīng)用歐姆定律分析求解電路時(shí)，遺忘了等效電源內(nèi)阻對(duì)電路的影響．(3)誤區(qū)三：對(duì)連接在電路中電表的測(cè)量不能正確地分析，特殊是并聯(lián)在等效電源兩端的電壓表，它所測(cè)量的是路端電壓，而不是等效電源的電動(dòng)勢(shì)．(1)調(diào)整Rx＝R，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，求通過(guò)棒的電流I及棒的速率v.(2)變更Rx，待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過(guò)，求此時(shí)的Rx.1.圖象問(wèn)題的特點(diǎn)考查方式比較靈敏，有時(shí)依據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的過(guò)程，確定圖象的正確與否，有時(shí)依據(jù)不同的圖象，進(jìn)行綜合計(jì)算．2．圖象問(wèn)題的求解類(lèi)型類(lèi)型據(jù)電磁感應(yīng)過(guò)程選圖象據(jù)圖象分析判斷電磁感應(yīng)過(guò)程求解流程3.解題關(guān)鍵弄清初始條件，正、負(fù)方向的對(duì)應(yīng)變更范圍，所探討物理量的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)出磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵．4．解決圖象問(wèn)題的一般步驟(1)明確圖象的種類(lèi)，即是B－t圖象還是Φ－t圖象，或者E－t圖象、I－t圖象等．(2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)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、牛頓定律等規(guī)律寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系式．(5)依據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變更、截距等．(6)畫(huà)圖象或推斷圖象．說(shuō)明：對(duì)于圖象問(wèn)題，應(yīng)做“三看”、“三明確”，即(1)看軸——看清變量．(2)看線(xiàn)——看圖象的形態(tài)．(3)看點(diǎn)——看特殊點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)．(4)明確圖象斜率的物理意義．(5)明確截距的物理意義．(6)明確“＋”“－”的含義．現(xiàn)以b點(diǎn)為原點(diǎn)O，沿直角邊bc作x軸，讓在紙面內(nèi)與abc形態(tài)完全相同的金屬線(xiàn)框ABC的BC邊處在x軸上，t＝0時(shí)線(xiàn)框C點(diǎn)恰好位于原點(diǎn)O的位置．讓ABC沿x軸正方向以恒定的速度v穿過(guò)磁場(chǎng)，現(xiàn)規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)榫€(xiàn)框中感應(yīng)電流的正方向，如下圖所示四個(gè)i－x圖象中，能正確表示感應(yīng)電流隨線(xiàn)框位移變更關(guān)系的是 ()[嘗試解答]在x＝0～2L過(guò)程中，由于通過(guò)線(xiàn)框的磁通量始終為零，因此感應(yīng)電流為零；在x＝2L～3L過(guò)程中，感應(yīng)電流先由2i0漸漸減小到零后又增大到－i0；在x＝3L～4L過(guò)程中，感應(yīng)電流從－i0漸漸減小到零，能正確表示感應(yīng)電流隨線(xiàn)框位移變更關(guān)系的是圖D.[答案]D解題時(shí)確定要分析清晰運(yùn)動(dòng)過(guò)程，找出切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度，要有全局觀，同時(shí)搞清切割磁感線(xiàn)的有幾部分導(dǎo)體．留意每段導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向．利用感應(yīng)電流方向和i－t圖象里的面積表示電荷量進(jìn)行選項(xiàng)解除是較便利的方法．[答案]BC(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P193)物理思維方法——“等效法”在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用“等效法”是從事物間的等同效果動(dòng)身來(lái)探討問(wèn)題的科學(xué)思維方法．運(yùn)用等效法，可以在某種物理意義效果相同的前提下，把實(shí)際的、困難的物理現(xiàn)象、物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為志向的、簡(jiǎn)潔的、等效的物理現(xiàn)象、物理過(guò)程來(lái)處理．在運(yùn)用等效法處理問(wèn)題時(shí)應(yīng)留意以下兩點(diǎn)：1．等效前和等效后的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程應(yīng)遵守相同的物理規(guī)律．2．等效法的實(shí)質(zhì)是“等同性”，常見(jiàn)的等效法有三種：模型的等效、過(guò)程的等效、作用的等效．(22分)(2012·高考浙江卷)為了提高自行車(chē)夜間行駛的平安性，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一種“閃爍”裝置．如圖所示，自行車(chē)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．(2)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)，畫(huà)出“閃爍”裝置的電路圖；(3)從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)起先，經(jīng)計(jì)算畫(huà)出輪子轉(zhuǎn)一圈過(guò)程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢(shì)差Uab隨時(shí)間t變更的Uab－t圖象；(4)若選擇的是“1.5V0.3A”的小燈泡，該“閃爍”裝置能否正常工作？有同學(xué)提出，通過(guò)變更磁感應(yīng)強(qiáng)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(xué)的設(shè)計(jì)方案，請(qǐng)給出你的評(píng)價(jià)．[思維啟迪](1)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab邊相當(dāng)于電源，其他三個(gè)邊并聯(lián)相當(dāng)于外電路；其他邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)中的那個(gè)邊相當(dāng)于電源，ab邊與另外兩個(gè)邊并聯(lián)相當(dāng)于外電路．不論哪一種狀況，ab邊的電壓都等于路端電壓．(2)電路中電流、電壓的計(jì)算可參照以下思路進(jìn)行：(2)通過(guò)分析，可得電路圖為 (3分)在T＝1s內(nèi)，金屬條有四次進(jìn)出，后三次與第一次相同⑩由⑥⑦⑧⑨⑩可畫(huà)出如下Uab－t圖象 (4分)(4)“閃爍”裝置不能正常工作(金屬條的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只有4.9×10－2V，遠(yuǎn)小于小燈泡的額定電壓，因此無(wú)法工作)(4分)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．(2012·蘇州模擬)將一個(gè)矩形金屬線(xiàn)框折成直角框架abcdefa，置于傾角為α＝37°的斜面上，ab邊與斜面的底線(xiàn)MN平行，如圖所示.(1)求線(xiàn)框中感應(yīng)電流的大小，并指出ab段導(dǎo)線(xiàn)上感應(yīng)電流的方向；(2)t為何值時(shí)框架的ab邊對(duì)斜面的壓力恰為零；(3)從t＝0起先到該時(shí)刻通過(guò)ab邊的電荷量是多少．[答案](1)1.0A

a→b

(2)0.8s

(3)0.8C令線(xiàn)框的cd邊剛好與磁場(chǎng)左邊界重合時(shí)，t＝0，Uab>0為正，U0＝Blv.在下圖中，關(guān)于線(xiàn)框中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab隨線(xiàn)框cd邊的位移x變更的圖象中正確的是 ()[易錯(cuò)分析]本題出錯(cuò)緣由在于過(guò)程分析不全面，沒(méi)有靈敏運(yùn)用閉合電路的特點(diǎn)，也沒(méi)有分析內(nèi)、外電路以及部分電路間的連接關(guān)系．另外題目中規(guī)定的Uab>0也要留意，不行忽視．弄清初始條件，正、負(fù)方向的對(duì)應(yīng)變更范圍，所探討物理量的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)出磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵．電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題的分析，要抓住磁通量的變更，從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)大小變更的規(guī)律，用楞次定律推斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)的方向，從而確定其正負(fù)及其在坐標(biāo)系中的范圍．另外，要解決圖象問(wèn)題，必需能把圖象反映的規(guī)律對(duì)應(yīng)到實(shí)際過(guò)程中去，最終依據(jù)實(shí)際過(guò)程的物理規(guī)律進(jìn)行推斷，才是解決圖象問(wèn)題的根本．如圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面．一導(dǎo)線(xiàn)框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場(chǎng)的邊界P重合．導(dǎo)線(xiàn)框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如圖所示．從t＝0時(shí)刻起先，線(xiàn)框勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域．以a→b→c→d→e→f為線(xiàn)框中的電動(dòng)勢(shì)E的正方向，則如圖所示的四個(gè)E－t關(guān)系示意圖中正確的是 ()[解析]

由右手定則和E＝Blv判定水平位移從0～l時(shí)E＝－Blv；從l～2l時(shí)，E＝0；從2l～3l時(shí)，E＝3Blv；從3l～4l時(shí)，E＝－2Blv，可知圖C正確．[答案]C(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P195)1．矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcd(如圖(甲))放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線(xiàn)方向與線(xiàn)框平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變更的圖象如圖(乙)所示．t＝0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面對(duì)里．若規(guī)定導(dǎo)線(xiàn)框中感應(yīng)電流逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，則在0～4s時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)框中的感應(yīng)電流I以及線(xiàn)框的ab邊所受安培力F隨時(shí)間變更的圖象為(安培力取向上為正方向) ()[答案]C2.如圖所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽視不計(jì)．MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R.整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))．現(xiàn)對(duì)MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)．令U表示MN兩端電壓的大小，則 ()[答案]A3．(2012·東城一模)如圖所示正方形閉合導(dǎo)線(xiàn)框處于磁感應(yīng)強(qiáng)度恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，C、E、D、F為線(xiàn)框中的四個(gè)頂點(diǎn)，圖(甲)中的線(xiàn)框繞E點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，圖(乙)中的線(xiàn)框向右平動(dòng)，磁場(chǎng)足夠大．下列推斷正確的是 ()A．圖(甲)線(xiàn)框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，C點(diǎn)電勢(shì)比D點(diǎn)低B．圖(甲)線(xiàn)框中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，C、D兩點(diǎn)電勢(shì)相等C．圖(乙)線(xiàn)框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，C點(diǎn)電勢(shì)比D點(diǎn)低D．圖(