高考物理專題復習：電磁感應中的電路圖像問題3

第4頁共4頁高考專題復習：高考專題復習：電磁感應中的電路圖像問題【知識目標】1.能認識電磁感應現(xiàn)象中的電路結(jié)構(gòu)，并能計算電動勢、電壓、電流、電功等.2.能由給定的電磁感應過程判斷或畫出正確的圖象或由給定的有關圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量．3、在高考中法拉第電磁感應定律的理解與應用屬于Ⅱ級要求?！局R要點】考點一電磁感應中的電路問題1．對電源的理解：電磁感應現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就是電源．如：切割磁感線的導體棒、內(nèi)有磁通量變化的線圈等．這種電源將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能．2．對電路的理解：內(nèi)電路是切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈，外電路由電阻、電容等電學元件組成．3．問題分類(1)確定等效電源的正負極、感應電流的方向、電勢高低、電容器極板帶電性質(zhì)等問題．(2)根據(jù)閉合電路求解電路中的總電阻、路端電壓、電功率等問題．(3)根據(jù)電磁感應的平均感應電動勢求解電路中通過的電荷量：eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)，eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R總)，q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(nΔΦ,R總).特別提醒（1）.判斷感應電流和感應電動勢的方向，都是利用“相當于電源”的部分根據(jù)右手定則或楞次定律判定的．實際問題中應注意外電路電流由高電勢流向低電勢，而內(nèi)電路則相反．（2）．在閉合電路中，“相當于電源”的導體兩端的電壓與真實的電源兩端的電壓一樣，等于路端電壓，而不等于感應電動勢．【例1】如圖(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導軌，間距L＝0.3m，導軌左端連接R＝0.6Ω的電阻，區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導軌平面B＝0.6T的勻強磁場，磁場區(qū)域?qū)扗＝0.2m．細金屬棒A1和A2用長為2D＝0.4m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導軌平面上，并與導軌垂直，每根金屬棒在導軌間的電阻均為r＝0.3Ω.導軌電阻不計．使金屬棒以恒定速度v＝1.0m/s沿導軌向右穿越磁場．計算從金屬棒A1進入磁場(t＝0)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(b)中畫出．練習1：如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指拉直時兩端的電阻)，磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面，與環(huán)的最高點A鉸鏈連接的長度為2a、電阻為eq\f(R,2)的導體棒AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當擺到豎直位置時，B點的線速度為v，則這時AB兩端的電壓大小為()A.eq\f(Bav,3)B.eq\f(Bav,6)C.eq\f(2Bav,3)D．Bav練習2：如圖所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導軌，導軌光滑且電阻不計，勻強磁場與導軌平面垂直．阻值為R的導體棒垂直于導軌靜止放置，且與導軌接觸良好．t＝0時，將開關S由1擲到2.q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度．下列圖象正確的是()練習3：【2015山東-19】.如圖甲，R0為定值電阻，兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)。左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上，經(jīng)二極管整流后，通過R0的電流i始終向左，其大小按圖乙所示規(guī)律變化。規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢高于b端時，間的電壓為uab正，下列uab-t圖像可能正確的是【總結(jié)】練習1解決與電路相聯(lián)系的電磁感應問題的基本方法練習1(1)用法拉第電磁感應定律和楞次定律(或右手定則)確定感應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．二、電磁感應中的圖象問題1．圖象問題可以綜合法拉第電磁感應定律、楞次定律或右手定則、安培定則和左手定則，還有與之相關的電路知識和力學知識等．2．對于圖象問題，搞清物理量之間的函數(shù)關系、變化范圍、初始條件、斜率的物理意義等，往往是解題的關鍵．3．解決圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是B－t圖象還是Φ－t圖象，或者E－t圖象、I－t圖象等．(2)分析電磁感應的具體過程．(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)P系．(4)結(jié)合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關系式．(5)根據(jù)函數(shù)關系式，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等．(6)畫圖象或判斷圖象．第一類：導線框切割磁感線【例2】如圖，EOF和E′O′F′為空間一勻強磁場的邊界，其中EO∥E′O′，F(xiàn)O∥F′O′，且EO⊥OF；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的正方形導線框沿O′O方向勻速通過磁場，t＝0時刻恰好位于圖示位置．規(guī)定導線框中感應電流沿逆時針方向時為正，則感應電流i與時間t的關系圖線可能正確的是 第二類：綜合類圖象問題【例3】如圖所示，直角三角形ABC是由同種金屬材料制成的線框，線框位于跟有界勻強磁場垂直的平面內(nèi)．現(xiàn)用外力將線框ABC勻速向右拉進磁場，至AB邊進入磁場前，設線框中產(chǎn)生的感應電動勢為E、A、B兩點間的電勢差為U、線框受安培力的合力為F、回路中消耗的電功率為P，下列選項中畫出的是上述各物理量與圖示位移x的關系圖象，則與這一過程相符合的圖象是()【知識歸納】三、電磁感應中圖象與電路綜合問題【例4】如圖甲所示，水平面上的兩光滑金屬導軌平行固定放置，間距d＝0.5m，電阻不計，左端通過導線與阻值R＝2Ω的電阻連接，右端通過導線與阻值RL＝4Ω的小燈泡L連接．在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，CE長l＝2m，有一阻值r＝2Ω的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處．CDFE區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應強度B隨時間變化規(guī)律如圖乙所示．在t＝0至t＝4s內(nèi)，金屬棒PQ保持靜止，在t＝4s時使金屬棒PQ以某一速度進入磁場區(qū)域并保持勻速運動．已知從t＝0開始到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化．求：(1)通過小燈泡的電流；(2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大?。纠?】：如圖所示，水平設置的三條光滑平行金屬導軌、、位于同一水平面上，與、與相距均為=1m，導軌間橫跨一質(zhì)量為=1kg的金屬棒MN，棒與三條導軌垂直，且始終接觸良好。棒的電阻=2Ω，導軌的電阻忽略不計。在導軌間接一電阻為R=2Ω的燈泡，導軌間接一理想電壓表。整個裝置放在磁感應強度B=2T的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向下?，F(xiàn)對棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始運動。試求：(1)若施加的水平恒力F=8N，則金屬