2018屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問(wèn)題導(dǎo)學(xué)案1

1、電磁感應(yīng)中的電路和圖象問(wèn)題考點(diǎn)精練突破一電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題1.對(duì)電源的理解：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就是電源，如切割磁感線的導(dǎo)體棒、有磁通量變化的線圈等，這種電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.2.對(duì)電路的理解：內(nèi)電路是切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈，外電路由電阻、電容等電學(xué)元件組成.3.問(wèn)題分類(lèi)(1)確定等效電源的正負(fù)極、感應(yīng)電流的方向、電勢(shì)高低、電容器極板的帶電性質(zhì)等問(wèn)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(wèn)題.(3)根據(jù)電磁感應(yīng)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求解電路中通過(guò)的電荷量.對(duì)應(yīng)訓(xùn)練考向1電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的計(jì)算典例1如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，其

2、半徑為a，總電阻為2r(金屬環(huán)粗細(xì)均勻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面，環(huán)的最高點(diǎn)A處用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a、電阻為r的導(dǎo)體棒AB，AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，B點(diǎn)的線速度為v，則此時(shí)A、B兩端的電壓大小為()A.B0avB.B0av C.B0avD.B0av解題指導(dǎo)當(dāng)AB棒擺到豎直位置時(shí)，畫(huà)出等效電路圖，明確A、B兩端電壓是路端電壓而不是電源電動(dòng)勢(shì).解析棒擺到豎直位置時(shí)整根棒處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，切割磁感線的長(zhǎng)度為2a，導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EB02a，而，得EB02aB0av.外電路的總電阻R，根據(jù)閉合電路歐姆定律I，得總電流I.A、B兩端的電壓大小UI

3、RB0av，選項(xiàng)A正確.答案A變式1(2017山東濰坊統(tǒng)考)(多選)在如圖甲所示的電路中，電阻R1R22R，圓形金屬線圈半徑為r1，線圈導(dǎo)線的電阻為R，半徑為r2(r2Q2，q1q2 B.Q1Q2，q1q2C.Q1Q2，q1q2 D.Q1Q2，q1q2答案：A解析：設(shè)線框邊長(zhǎng)分別為l1、l2，線框中產(chǎn)生的熱量QI2Rt()2Rl1，由于lablbc，所以Q1Q2.通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量qtt，故q1q2，A選項(xiàng)正確.反思總結(jié)解決電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題的基本步驟(1)“源”的分析：用法拉第電磁感應(yīng)定律算出E的大小，用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向(感應(yīng)電流方向是電源內(nèi)部電流的方向)，從

4、而確定電源正負(fù)極，明確內(nèi)阻r.(2)“路”的分析：根據(jù)“等效電源”和電路中其他各元件的連接方式畫(huà)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(shí)、電功率、焦耳定律等相關(guān)關(guān)系式聯(lián)立求解.突破二電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題1.圖象問(wèn)題圖象類(lèi)型(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖象，即Bt圖象、t圖象、Et圖象和It圖象(2)對(duì)于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨導(dǎo)體位移x變化的圖象，即Ex圖象和Ix圖象問(wèn)題類(lèi)型(1)由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫(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

5、理量應(yīng)用知識(shí)右手定則、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(dòng)定律和相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)等2.圖象問(wèn)題的特點(diǎn)與求解(1)圖象問(wèn)題的特點(diǎn)考查方式比較靈活，有時(shí)根據(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)根據(jù)不同的圖象，進(jìn)行綜合計(jì)算.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 (2)圖象問(wèn)題的求解類(lèi)型對(duì)應(yīng)訓(xùn)練考向1根據(jù)圖象分析判斷電磁感應(yīng)過(guò)程典例3(多選)在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，線圈所圍的面積為0.1 m2，線圈電阻為1 .規(guī)定線圈中感應(yīng)電流I的正方向從上往下看是順時(shí)針?lè)较?，如圖甲所示.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙

6、所示.則以下說(shuō)法正確的是()甲乙A.在時(shí)間02 s內(nèi)，I的最大值為0.01 AB.在時(shí)間35 s內(nèi)，I的大小越來(lái)越小C.前2 s內(nèi)，通過(guò)線圈某截面的總電荷量為0.01 CD.第3 s內(nèi)，線圈的發(fā)熱功率最大解析02 s內(nèi)，t0時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率最大，電流最大，I0.01 A，A正確；35 s內(nèi)電流大小不變，B錯(cuò)誤；前2 s內(nèi)通過(guò)線圈的電荷量q0.01 C，C正確；第3 s內(nèi)感應(yīng)電流為零，D錯(cuò)誤.答案AC考向2根據(jù)電磁感應(yīng)過(guò)程選擇圖象典例4(2016四川卷)(多選)如圖所示，電阻不計(jì)、間距為l的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌左端接一定值電阻R.質(zhì)量為m、

7、電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，外力F與金屬棒速度v的關(guān)系是FF0kv(F0、k是常量)，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好.金屬棒中感應(yīng)電流為i，受到的安培力大小為FA，電阻R兩端的電壓為UR，感應(yīng)電流的功率為P，它們隨時(shí)間t變化的圖象可能正確的有()A BC D解題指導(dǎo)(1)圖線反映的關(guān)系都是瞬時(shí)關(guān)系，所以電流、電壓、功率都是瞬時(shí)值.(2)根據(jù)受力情況列出方程，再根據(jù)k的可能取值范圍，分析金屬棒可能的運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)而分析求解.解析設(shè)某時(shí)刻金屬棒的速度為v，根據(jù)牛頓第二定律FFAma，即F0kvma，即F0vma，如果k，則加速度與速度成線性關(guān)系，

8、且隨著速度增大，加速度越來(lái)越大，即金屬棒運(yùn)動(dòng)的vt圖象的切線斜率越來(lái)越大，由于FA，F(xiàn)At圖象的切線斜率也越來(lái)越大，感應(yīng)電流、電阻兩端的電壓及感應(yīng)電流的功率也會(huì)隨時(shí)間變化得越來(lái)越快，B項(xiàng)正確；如果k，則金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻增大，感應(yīng)電流、電阻兩端的電壓、安培力均隨時(shí)間均勻增大，感應(yīng)電流的功率與時(shí)間的二次方成正比，沒(méi)有選項(xiàng)符合；如果k0 。(1)若k，金屬棒水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。所以在此情況下沒(méi)有選項(xiàng)符合；(2)若k，F(xiàn)合隨v增大而增大，即a隨v增大而增大，說(shuō)明金屬棒在做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)四個(gè)物理量與速度的關(guān)系可知B選項(xiàng)符合；(3)若k，F(xiàn)合隨v增大而減小，即a隨

9、v增大而減小，說(shuō)明金屬棒在做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到加速度減小為0后金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)四個(gè)物理量與速度關(guān)系可知C選項(xiàng)符合。綜上所述，選項(xiàng)B、C符合題意。答案BC3.解析根據(jù)it圖象可知，在06 s內(nèi)MN邊都有大小恒定的電流通過(guò)，由FBIl可知，安培力的大小是恒定的，選項(xiàng)C、D均錯(cuò)；01 s、35 s內(nèi)電流的方向由NM；13 s、56 s內(nèi)電流的方向由MN，對(duì)以上情況可用左手定則判斷出MN邊的安培力方向，01 s、35 s內(nèi)安培力方向向上，13 s、56 s內(nèi)安培力方向向下，故選項(xiàng)B正確、A錯(cuò)誤。答案B4.解析(1)帶負(fù)電微粒受到重力和電場(chǎng)力而靜止，因重力豎直向下，則電場(chǎng)力方向豎直向上，故M板帶正電。ab棒向右切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，ab棒等效于電源，其a端為電源的正極，由右手定則可判斷，磁場(chǎng)方向豎直向下。(2)帶負(fù)電微粒受到重力和電場(chǎng)力而靜止，mgEqE所以UMN V0.1 VR3兩端電壓與電容器兩端電壓相等，由歐姆定