2020年人教版高考物理一轮复习听课手册专题九电磁感应中的电路和图像问题

1、听课手册 专题九 电磁感应中的电路和图像问题热点题型探究O 热点一 电磁感应中的电路问题1.电磁感应中电路知识的关系图At旷R2分析电磁感应电路问题的基本思路例 1 如图 Z9-1 甲所示，水平放置的两根平行金属导轨间距L=0.3 m,导轨左端连接阻值 R=0.6Q的电阻，区域 abed 内存在垂直于导轨平面、磁感应强度 B=0.6 T的匀强磁场，磁场区域宽 D=0.2 m.细金属棒 Ai和A用长为 2D=0.4 m 的轻质绝 缘杆连接，放置在导轨平面上，均与导轨垂直且接触良好，每根金属棒在导轨间的 电阻均为 r=0.3Q.导轨电阻不计.使金属棒以恒定速度 v=1.0 m/s 沿导轨向右穿过磁

2、场计算从金属棒 A1进入磁场（t=0） 到 A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电 阻R 的电流，并在图乙中画出电杨矗电此U-Ir*电难PE昂堆门=馳A甲乙图 Z9-1 变式题(多选)2018陕西摸底半径分别为 r和 2r的同心圆形金属导轨固定 在同一水平面内，导轨电阻不计，一长为 r、电阻为 R 的均匀金属棒 AB 置于圆导 轨上面,BA 的延长线通过圆导轨中心 0,装置的俯视图如图 Z9-2 所示，整个装置位 于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为 B,方向竖直向下.在两导轨之间接有阻值为R 的定值电阻和电容为 C 的电容器金属棒在水平外力作用下以角速度3绕 0 逆时针匀速转动,在转动过程中始

3、终与导轨保持良好接触下列说法中正确的是()A. 金属棒中电流从 B 流向 AB. 金属棒两端电压为C.电容器的 M 板带负电D.电容器所带电荷量为-CBwr2要点总结(1)对电源的理解：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源 如:切割磁感线的导体棒、内有磁通量变化的线圈等(2)对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈；除电源外其余部分是外电路，外电路由电阻、电容器等电学元件组成在外电路中，电流从 高电势处流向低电势处；在内电路中，电流则从低电势处流向高电势处t 变化的图像是图 Z9-4 中的()0 热点二电磁感应中的图像问题考向一 感生类图像问题总结(1)

4、问题类型1给定电磁感应过程，选出或画出正确的图像2由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应物理量(2) 分析方法1电动势大小：E=n,取决于磁通量的变化率.2电动势方向：注意感应电流的实际方向是否与规定情况一致，同向取正，反向取负注意问题1关注初始时刻：如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向2关注变化过程：看电磁感应发生过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图像变化 相对应3关注大小、方向的变化趋势，看图像斜率大小、图像的曲直和物理过程是否相 对应4求 F-t 图像时，不但要注意 i-t 变化，还需要关注 B-t 变化有时 1 工 0,但 B=0,所以F=0.例 2 将一段导线绕成如图

5、Z9-3 甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内回 路的t 变化的图像是图 Z9-4 中的()ab 边置于垂直于纸面向里的匀强磁场中回路的圆环区域内有垂直于纸面的磁场匕以向里为磁场 0 的正方向，其磁感应强度 B 随时间 t 变化的图像如图乙所 示用 F 表示 ab 边受到的安培力，以水平向右为 F 的正方向，能正确反映 F 随时间图 Z9-3图 Z9-4变式题 侈选）2018全国卷川如图 Z9-5 甲所示，在同一平面内固定有一长直 导线 PQ 和一导线框 R,R 在 PQ 的右侧.导线 PQ 中通有正弦交流电 i,i 的变化女口 图乙所示，规定从 Q 到 P 为电流正方向.导线框 R 中

6、的感应电动势（ ）B. 在 t 二-时改变万向C. 在 t 二-时最大，且沿顺时针方向D. 在 t=T 时最大，且沿顺时针方向考向二动生类图像问题总结（1）问题类型由闭合线圈的运动过程画出 i-t 图像或 E-t 图像.（2）分析方法电动势大小：E=Blv.要注意是单边切割还是双边切割（感应电流同向相加、反向相减），等效长度为在磁场中导线首尾相连在垂直于速度方向的分量 电动势方向：用右手定则判断.例 3 如图 Z9-6 所示为两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为 B,方向分别垂直 于纸面向里和向外，磁场宽度均为 L,距磁场区域的左侧 L 处有一边长为 L 的正方 形导线框，总电阻为 R,且线框

7、平面与磁场方向垂直.现用外力 F 使线框以速度 v 匀 速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势 E 为 正，磁感线垂直于W-0&”X XX X X X图 Z9-6纸面向里时磁通量 的方向为正，外力 F 向右为正.如图 Z9-7 所示关于线框中的磁通量、感应电动势 E、外力 F 和电功率 P 随时间变化的图像中正确的是()图 Z9-8变式题 1 2018 江西联考如图 Z9-8 所示,导体棒沿两平行金属导轨从图中位置以速度 v 向右匀速通过一正方形匀强磁场区域 abed ,ac 垂直于导轨且平行于导体棒,ae 右侧的磁感应强度是左侧的2 倍且方向相反，导轨和

8、导体棒的电阻均不计如图 Z9-9 所示关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图像正确的是（规定电流从 M 经 R 到 N 为正方向，安培力向左为正方向）（）J17AFi114100010AKcD图 Z9-9z二t)1N图 Z9-10变式题 2 如图 Z9-10 所示的匀强磁场中有一根弯成 45。角的金属线 POQ,其所在 平面与磁场垂直，长直导线 MN 与金属线紧密接触，起始时 OA=lo,且 MN 丄 OQ 所 有导线单位长度电阻均为 r,MN 水平向右匀速运动的速度为 v,使 MN 匀速运动的 外力为F,则外力 F 随时间变化的规律图像正确的是图 Z9-11 中的（）图 Z9-11A

9、BCD例 4 匀强磁场的磁感应强度 B=0.2 T,磁场宽度 L=3 m,一正方形金属框边长 ab=l= 1 m,每边电阻 r=0.2 Q,金属框以 v=10 m/s 的速度匀速穿过磁场区域，其平 面始终保持与磁感线方向垂直，如图 Z9-12 所示.画出金属框穿过磁场区域的过程中金属框内感应电流的l-t 图像;(以逆时针方向为 I 的正方向)(2)画出 ab 两端电压的 U-t 图像.图 Z9-12变式题2018 浙江宁波模拟如图 Z9-13 甲所示，在水平桌面上固定着两根相 距L=20 cm、相互平行的无电阻金属轨道 P、Q,轨道一端固定一根电阻 R=0.02Q的导体棒 a,轨道上垂直放置一

10、根质量 m=40 g、电阻可忽略不计的金属棒 b,两棒 相距也为L=20 cm,该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强 磁场中.开始时，磁感应强度 B0=0.1 T.设棒与轨道间的最大静摩擦力等于滑动摩 擦力,g 取 10 m/s2.(1) 若保持磁感应强度 B0的大小不变，从 t=0 时刻开始，给 b 棒施加一个水平向右 的拉力，使它由静止开始做匀加速直线运动.此拉力 F 的大小随时间 t 变化关系如 图乙所示.求 b 棒做匀加速运动的加速度大小及 b 棒与轨道间的滑动摩擦力大小；(2) 接(1)问，若从 t=0 开始，磁感应强度 B 随时间 t 按图丙所示的规律变化，在金属棒

11、 b 开始运动前，求这个装置释放的热量.图 Z9-13三年高考一年碘拟-1.（多选）2016 四川卷M1XRXTX X X X XFBXXXX X X X XN图 Z9-14如图 Z9-14 所示，电阻不计、间距为 I 的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度 为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻 R.质量为 m、电阻为 r 的金属棒 MN 置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力 F 的作用由静止开始运动，外力 F 与金属棒速度v的关系是 F=Fo+kv （Fo、 k 是常量）,金属棒与导轨始终垂 直且接触良好金属棒中感应电流为 i,受到的安培力大小为 FA,电阻 R 两端的电压

12、 为 UR,感应电流的功率为 P,它们随时间 t 变化图像可能正确的是图 Z9-15 中的2.（多选）2016 上海卷如图 Z9-16 甲所示,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁 场，以图中箭头所示方向为其正方向螺线管与导线框 abed 相连,导线框内有一小 金属圆环 L,圆环与导线框在同一平面内.当螺线管内的磁感应强度 B 随时间按图乙所示规律变化时（）屮乙图 Z9-16A. 在 tit2时间内丄有收缩趋势B. 在 t2t3时间内丄有扩张趋势C. 在 t2t3时间内丄内有逆时针方向的感应电流D. 在 t3t4时间内,L 内有顺时针方向的感应电流3.（多选） 2018 宁夏石嘴山三中期末如图 Z

13、9-17 甲所示，光滑平行金属导轨 MN、 PQ 所在平面与水平面成B角,M、P 两端接一电阻 R,金属棒 ab 与导轨垂直且接 触良好，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.t=0 时对金属棒 ab施加一平行于导轨的外力F,使金属棒由静止开始沿导轨向上运动，金属棒电阻为r,导轨电阻忽略不计.已知通过电阻 R 的感应电流 I 随时间 t 变化的关系如图乙所 示.关于棒运动速度 V、外力 F、流过 R 的电荷量 q 以及穿过闭合回路的磁通量 的变化率一随时间变化的图像，正确的是图 Z9-18 中的（）图 Z9-184.（多选）2018 山西师大附中月考在水平放置的两条平行光滑直金属导轨

14、上放 有一与其垂直的金属棒 ab,匀强磁场与导轨平面垂直，磁场方向如图 Z9-196 所示, 导轨接有 Ri=5Q和 R2=6Q的两定值电阻及电阻箱 R,其余电阻不计.电路中的电 压表量程为 010 V,电流表的量程为 03A.现将 R 调至 30Q,用 F=40 N 的水平 向右的力使 ab 垂直导轨向右平移，当棒 ab 达到稳定状态时，两电表中有一表正好 达到满偏，而另一表未达到满偏.下列说法正确的是（）图 Z9-19A. 当棒 ab 达到稳定状态时，电流表满偏B. 当棒 ab 达到稳定状态时，电压表满偏C. 当棒 ab 达到稳定状态时，棒 ab 的速度大小是 1 m/sD. 当棒 ab 达到稳定状态时，棒 ab 的速度大小是 2 m/s5.2018三明质检如图 Z9-2