(浙江选考)高考物理一轮复习第9章电磁感应专题课1电磁感应中的图象和电路问题学案

1、1专题课1电磁感应中的图象和电路问题乩孑丄电磁感应中的图象问题1. 图象类型(1)电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I等随时间变化的图象，即B-1图象、一t图象、E t图象和It图象。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，有时还常涉及感应电动势E和感应电流I等随位移变化的图象，即Ex图象和Ix图象等。2. 两类图象问题(1) 由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象。(2) 由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量。3. 解题关键弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点 等是解决此类问题的关键。4.电磁感应中图

2、象类选择题的两个常用方法排除法定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项。函数法根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系 对图象进行分析和判断。命题角度 1 磁感应强度变化的图象问题【例 1】 矩形导线框abed放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图象如图 1 所示。设t=0 时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，则在 04 s 时间内，选项图中能正确反映线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图象是解析 在 01s 内，由法拉第电磁感应定律可

3、知，产生的感应电流大小恒定，由楞次定律可得线框内产生的感应电流方向为顺时针方向，根据左手定则可判断出线框ab边所受安培2力方向向左(为正)，由F=BIL可知F随磁感应强度的减小而减小。在12 s 内，由楞次定律可得线框内产生的感应电流方向为顺时针方向，根据左手定则可判断出线框ab边所受安培力方向向右（为负），由F=BIL可知F随磁感应强度的增大而增大。同理在23 s 内，线框ab边所受安培力方向向左（为正），由F=BIL可知F随磁感应强度的减小而减小。在34 s 内，线框ab边所受安培力方向向右（为负），由F=BIL可知F随磁感应强度的增大而增 大，D正确。答案 D【变式训练 1】（多选）如图

4、 2 甲所示，一个刚性圆形线圈与电阻R构成闭合回路，线圈平面与所在处的匀强磁场方向垂直，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。下列关于线圈中产生的感应电动势e、电阻R消耗的功率P随时间t变化的图象，可能正确的有（）图 2ARCD解析 线圈的面积不变，磁场均匀变化，由e=nSB得感应电动势为定值，且磁场增强和磁场减弱导致产生的感应电动势的方向相反，选项A 错误，B 正确；对于电阻 R,流过的电流大小不变，消耗的功率恒定，选项C 错误，D 正确。答案 BD命题角度 2 导体切割磁感线的图象问题【例 2】（2018 东北三校联考）（多选）如图 3 所示，M N为同一水平面内的两条平行长直

5、导轨，左端串联电阻R,金属杆ab垂直导轨放置，金属杆和导轨的电阻不计，杆与导轨间 接触良好且无摩擦，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中。现对金属杆ab施加一个与其垂直的水平方向的恒力F,使金属杆从静止开始运动。 在运动过程中，金属杆的速度大小为v,R上消耗的总能量为E,则下列关于v、E随时间变化的图象可能正确的是（）图 33命題点电磁感应中的电路问题解析对金属杆ab施加一个与其垂直的水平方向的恒力F,使金属杆从静止开始运动。由于金属杆切割磁感线产生感应电动势和感应电流，受到随速度的增大而增大的安培力作用，所以金属杆做加速度逐渐减小的加速运动，当安培力增大到等于水平方向的恒力F时，金属杆做匀速直线

6、运动，vt图象 A 正确，B 错误；由功能关系知，开始水平方向的恒力F做的 功一部分使金属杆动能增大，另一部分转化为电能，被电阻R消耗掉；当金属杆匀速运动后，水平方向的恒力F所做的功等于R上消耗的总能量E,因此Et图象可能正确的是选项 D。 答案 AD【变式训练 2】（2018 全国卷H,18）如图 4,在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为I，磁感应强度大小相等、方向交替向3上向下。一边长为 ql的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是（）；KK；* *；K XK * 1 XX : *11；KX 2L SL

7、L* ! 1-rt亠 AAB7f1 1 1A-r i r1 1 1ftFfl7玄叫:比kB.耳亠 ya亠三aclBR=mg下边始终匀速切割磁感线，通过线框的感应电流的大小恒定为I0，方向不变，线框完全进入磁场后，安培力立即消失，线框仅在重力的作用下做匀加速运动，当线框下边刚出磁场时，线框的速度大于进入磁场时的速度，故电流大于 选项 A、C 错误；线框所受安培力大于重力，线框做减速运动，感应电流及安培力都减小，B2L2V可-mg所以线框的加速度a=m也减小，当加速度减小到 0 时，电流为丨0,选项 B、D 中在x=2L和x= 3L之间的曲线，分别对应着上边刚要出磁场时，线框的速度已减小到进入磁场

8、 时的速度和未减小到该速度两种情况，因此选项B D 正确。答案 BD解析线框刚进入磁场时,I0,149.（多选）如图 9 所示，一不计电阻的导体圆环，半径为r、圆心在O点，过圆心放置一长度为 2r、电阻为R的辐条，辐条与圆环接触良好，现将此装置放置于磁感应强度为B方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中，磁场边界恰与圆环直径在同一直线上，现使辐条以角速度R3绕0点逆时针转动，右侧电路通过电刷与圆环中心和环的边缘相接触，R= -, S 处于闭合状态，不计其他电阻，则下列判断正确的是()A. 通过R的电流方向为自下而上B. 感应电动势大小为 2Br1 2 3wC.理想电压表的示数为12Br236D.理想电

9、流表的示数为24Br33R解析 由右手定则可知圆环中心为电源的正极、圆环边缘为电源的负极，因此通过R的电流方向为自下而上，选项 A 正确；由题意可知，始终有长度为r的辐条在转动切割磁感线，因此感应电动势大小为 2Br2w，选项 B 错误；由图可知，在磁场内部的半根辐条相当于电源， 磁场外部的半根辐条与R并联，因此理想电压表的示数为-Br2,选项 C 正确；理想电流表6Br2w的示数为-3R-，选项 D 错误。答案 AC10.如图 10 所示，间距L= 1 m 的两根足够长的固定水平平行导轨间存在着匀强磁场，其磁 感应强度大小B= 1 T、方向垂直于纸面向里，导轨上有一金属棒MNf导轨垂直且在水

10、平拉力F作用下以v= 2 m/s 的速度水平向左匀速运动。R= 8Q, Ra= 12Q,C= 6 卩 F,导轨和棒的电阻及一切摩擦均不计。开关S、S2 闭合，电路稳定后，求：s.XX-XWKWSCMCzn1通过F2的电流I的大小和方向；2拉力 F 的大小；3开关 S 切断后通过 F2 的电荷量 Q15 1I%图 10解析 (1)开关 Si、S2闭合后，根据右手定则知棒中的感应电流方向是由MkN,所以通过R2的电流方向是由bkaMN中产生的感应电动势的大小E=BLv流过F2的电流I=ER十F2代入数据解得1= 0.1 A(2) 棒受力平衡有F=F安，F安=BIL代入数据解得F= 0.1 N(3)

11、 开关 S、S 闭合，电路稳定后，电容器所带电荷量Q=CIR2S切断后，流过R的电荷量Q等于电容器所带电荷量的减少量，即Q=Q0代入数据解得 Q= 7.2X106C答案 (1) 0.1 A，方向是bka(2) 0.1 N(3)7.2X106C11.在倾角为e= 37的斜面上，放置MN和PQ两根不等间距的光滑金属导轨，该装置放置 在垂直斜面向下的匀强磁场中。导轨M P端间接入阻值R= 30Q的电阻和理想电流表，NQ端间接阻值为6 Q 的电阻。质量为 m= 0.6 kg、长为L= 1.5 m 的金属棒放在导轨上以vo= 5 m/s 的初速度从ab处向右上方滑到ab处的时间为t= 0.5 s，滑过的距离I=0.5 m。ab处导轨间距Lab= 0.8 m ,ab处导轨间距Lab，= 1 m。若金属棒滑动时电流表 的读数始终保持不变，不计金属棒和导轨的电阻。sin37= 0.6 , cos 37= 0.8 ,g取 10m/s4 5 6，求：4此过程中电阻R上产生的热量；5此过程中电流表上的读数；6匀强磁场的磁感应强度。解析 (1)因电流表的读数始终保持不变，即感应电动势不变,故BLsbV0=BLabvab，代入数据可得vab= 4 m/s , 根据能量转化和守恒定律，161712 2得Q总=口( VoVa-