专题：电磁感应中的电路与图像问题课件 新人教版选修3-2

1、(对应学生用书对应学生用书P191)一、电磁感中的电路问题一、电磁感中的电路问题1内电路和外电路内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于相当于 (2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的的 ，其余部分是，其余部分是 电源电源 外电路外电路 内阻内阻 2电源电动势和路端电压电源电动势和路端电压(1)电动势：电动势：E 或或E .(2)路端电压：路端电压：UIR .Blv EIr 二、电磁感应图象问题二、电磁感应图象问题电磁感应现象中的图象及应用电磁感应现象中的图象及应用图象图象类型

2、类型(1)随随 变化的图象如变化的图象如Bt图象，图象，t图象、图象、Et图象和图象和It图象图象(2)随随 变化的图象如变化的图象如Ex图象和图象和Ix图象图象问题问题类型类型(1)由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量的物理量(用图象用图象)应用应用知识知识左手定则、安培定则、右手定则、左手定则、安培定则、右手定则、 、 、欧姆定律、牛顿定律、函、欧姆定律、牛顿定律、函数图象等知识数图象等知识.时间时间t 位移位移x 楞次定律楞次定律 法拉第电磁感应定

3、律法拉第电磁感应定律 关于电磁感应图象问题的关于电磁感应图象问题的“四明确一理解四明确一理解”(1)四个明确四个明确明确图象所描述的物理意义明确图象所描述的物理意义明确图象中各种正、负号的含义明确图象中各种正、负号的含义明确图象斜率的含义明确图象斜率的含义明确图象和电磁感应过程之间的对应关系明确图象和电磁感应过程之间的对应关系1.问题归类问题归类两种类型两种类型求解的物理量求解的物理量应用的物理规律应用的物理规律以闭合电以闭合电路欧姆定路欧姆定律为中心律为中心进行的求进行的求解解感应电动势感应电动势E、电流、电流I、路端电压、路端电压U、电、电路中通过的电荷量路中通过的电荷量q以及闭合电路中的

4、能以及闭合电路中的能量转化等量转化等法拉第电磁感应定法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆律、闭合电路的欧姆定律、电流的定义、定律、电流的定义、功能关系以及能量守功能关系以及能量守恒定律等恒定律等以部分电以部分电路欧姆定路欧姆定律为中心律为中心进行的求进行的求解解六个基本物理量六个基本物理量(电电压、电流、电阻、电压、电流、电阻、电功、电功率和电功、电功率和电热热)、电容器充电电、电容器充电电荷量等荷量等三条定律三条定律(部分电路部分电路欧姆定律、电阻定律欧姆定律、电阻定律和焦耳定律和焦耳定律)以及若以及若干基本规律干基本规律(串、并串、并联电路特点等联电路特点等)2一些常见的误区一些常见的误区(

5、1)误区一：不能正确分析感应电动势与感应电流方向误区一：不能正确分析感应电动势与感应电流方向的关系及内、外电路中电势的高低关系在电磁感应现象的关系及内、外电路中电势的高低关系在电磁感应现象中，电源内部的电流方向即为感应电动势的方向，内电路中中，电源内部的电流方向即为感应电动势的方向，内电路中电流由低电势流向高电势，而外电路中电流从高电势流向低电流由低电势流向高电势，而外电路中电流从高电势流向低电势电势(2)误区二：应用欧姆定律分析求解电路时，忘记了等误区二：应用欧姆定律分析求解电路时，忘记了等效电源内阻对电路的影响效电源内阻对电路的影响(3)误区三：对连接在电路中电表的测量不能正确地分误区三：

6、对连接在电路中电表的测量不能正确地分析，特别是并联在等效电源两端的电压表，它所测量的是路析，特别是并联在等效电源两端的电压表，它所测量的是路端电压，而不是等效电源的电动势端电压，而不是等效电源的电动势(1)调节调节RxR，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流时，求通过棒的电流I及棒的速率及棒的速率v.(2)改变改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电荷量为、带电荷量为q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的过，求此时的Rx.1.图象问题的特点图象问题的特点考

7、查方式比较灵活，有时根据电磁感应现象发生的过考查方式比较灵活，有时根据电磁感应现象发生的过程，确定图象的正确与否，有时依据不同的图象，进行综合程，确定图象的正确与否，有时依据不同的图象，进行综合计算计算2图象问题的求解类型图象问题的求解类型类型类型据电磁感应过程选图象据电磁感应过程选图象据图象分析判断据图象分析判断电磁感应过程电磁感应过程求求解解流流程程3.解题关键解题关键弄清初始条件，正、负方向的对应变化范围，所研究弄清初始条件，正、负方向的对应变化范围，所研究物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是解决问题的关物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是解决问题的关键键4解决图象问题的一般步骤解决

8、图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是明确图象的种类，即是Bt图象还是图象还是t图象，或图象，或者者Et图象、图象、It图象等图象等(2)分析电磁感应的具体过程分析电磁感应的具体过程(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系用右手定则或楞次定律确定方向对应关系(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式规律写出函数关系式(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等化、截距等(6)画图象或判断图象画图象或判断图象说明：对于图象问题，应做说明：对于图象问题，应做“三

9、看三看”、“三明确三明确”，即即(1)看轴看轴看清变量看清变量(2)看线看线看图象的形状看图象的形状(3)看点看点看特殊点和转折点看特殊点和转折点(4)明确图象斜率的物理意义明确图象斜率的物理意义(5)明确截距的物理意义明确截距的物理意义(6)明确明确“”“”“”的含义的含义现以现以b点为原点点为原点O，沿直角边，沿直角边bc作作x轴，让在纸面内与轴，让在纸面内与abc形状完全相同的金属线框形状完全相同的金属线框ABC的的BC边处在边处在x轴上，轴上，t0时时线框线框C点恰好位于原点点恰好位于原点O的位置让的位置让ABC沿沿x轴正方向以恒定的轴正方向以恒定的速度速度v穿过磁场，现规定逆时针方向

10、为线框中感应电流的正方穿过磁场，现规定逆时针方向为线框中感应电流的正方向，如下图所示四个向，如下图所示四个ix图象中，能正确表示感应电流随线框图象中，能正确表示感应电流随线框位移变化关系的是位移变化关系的是()尝试解答尝试解答在在x02L过程中，由于通过线框的磁通过程中，由于通过线框的磁通量始终为零，因此感应电流为零；在量始终为零，因此感应电流为零；在x2L3L过程中，感应过程中，感应电流先由电流先由2i0逐渐减小到零后又增大到逐渐减小到零后又增大到i0；在；在x3L4L过程过程中，感应电流从中，感应电流从i0逐渐减小到零，能正确表示感应电流随线逐渐减小到零，能正确表示感应电流随线框位移变化关

11、系的是图框位移变化关系的是图D.答案答案 D解题时一定要分析清楚运动过程，找出切割磁感线的解题时一定要分析清楚运动过程，找出切割磁感线的有效长度，要有全局观，同时搞清切割磁感线的有几部分导有效长度，要有全局观，同时搞清切割磁感线的有几部分导体注意每段导体中的感应电动势的方向利用感应电流方体注意每段导体中的感应电动势的方向利用感应电流方向和向和it图象里的面积表示电荷量进行选项排除是较便利的方图象里的面积表示电荷量进行选项排除是较便利的方法法答案答案 BC(对应学生用书对应学生用书P193)物理思维方法物理思维方法“等效法等效法”在电磁感应中的应用在电磁感应中的应用“等效法等效法”是从事物间的等

12、同效果出发来研究问题的是从事物间的等同效果出发来研究问题的科学思维方法运用等效法，可以在某种物理意义效果相同科学思维方法运用等效法，可以在某种物理意义效果相同的前提下，把实际的、复杂的物理现象、物理过程转化为理的前提下，把实际的、复杂的物理现象、物理过程转化为理想的、简单的、等效的物理现象、物理过程来处理在使用想的、简单的、等效的物理现象、物理过程来处理在使用等效法处理问题时应注意以下两点：等效法处理问题时应注意以下两点：1等效前和等效后的物理现象和物理过程应遵守相同等效前和等效后的物理现象和物理过程应遵守相同的物理规律的物理规律2等效法的实质是等效法的实质是“等同性等同性”，常见的等效法有三

13、，常见的等效法有三种：模型的等效、过程的等效、作用的等效种：模型的等效、过程的等效、作用的等效(22分分)(2012高考浙江卷高考浙江卷)为了提高自行车夜间行驶的为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种安全性，小明同学设计了一种“闪烁闪烁”装置如图所示，自装置如图所示，自行车后轮由半径行车后轮由半径r15.0102 m的金属内圈、半径的金属内圈、半径r20.40 m的金属外圈和绝缘辐条构成的金属外圈和绝缘辐条构成(2)当金属条当金属条ab进入进入“扇形扇形”磁场时，画出磁场时，画出“闪烁闪烁”装装置的电路图；置的电路图；(3)从金属条从金属条ab进入进入“扇形扇形”磁场时开始，经计算

14、画出磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间随时间t变化的变化的Uabt图象；图象；(4)若选择的是若选择的是“1.5 V0.3 A”的小灯泡，该的小灯泡，该“闪烁闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后、后轮外圈半径轮外圈半径r2、角速度、角速度和张角和张角等物理量的大小，优化前同学等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价的设计方案，请给出你的评价思维启迪思维启迪(1)ab边进入磁场时，边进入磁场时，ab边相当于电源，边相当于电源，其他三个边并

15、联相当于外电路；其他边进入磁场时，磁场中其他三个边并联相当于外电路；其他边进入磁场时，磁场中的那个边相当于电源，的那个边相当于电源，ab边与另外两个边并联相当于外电边与另外两个边并联相当于外电路不论哪一种情况，路不论哪一种情况，ab边的电压都等于路端电压边的电压都等于路端电压(2)电路中电流、电压的计算可参照以下思路进行：电路中电流、电压的计算可参照以下思路进行：(2)通过分析，可得电路图为通过分析，可得电路图为(3分分)在在T1 s内，金属条有四次进出，后三次与第一次相同内，金属条有四次进出，后三次与第一次相同由由可画出如下可画出如下Uabt图象图象(4分分)(4)“闪烁闪烁”装置不能正常工

16、作装置不能正常工作(金属条的感应电动势只金属条的感应电动势只有有4.9102 V，远小于小灯泡的额定电压，因此无法工作，远小于小灯泡的额定电压，因此无法工作)(4分分)B增大，增大，E增大，但有限度；增大，但有限度；r2增大，增大，E增大，但有限度；增大，但有限度；增大，增大，E增大，但有限度；增大，但有限度；增大，增大，E不变不变(2012苏州模拟苏州模拟)将一个矩形金属线框折成直角框架将一个矩形金属线框折成直角框架abcdefa，置于倾角为，置于倾角为37的斜面上，的斜面上，ab边与斜面的底线边与斜面的底线MN平行，如图所示平行，如图所示.(1)求线框中感应电流的大小，并指出求线框中感应电

17、流的大小，并指出ab段导线上感应段导线上感应电流的方向；电流的方向；(2)t为何值时框架的为何值时框架的ab边对斜面的压力恰为零；边对斜面的压力恰为零；(3)从从t0开始到该时刻通过开始到该时刻通过ab边的电荷量是多少边的电荷量是多少答案答案 (1)1.0 Aab(2)0.8 s(3)0.8 C令线框的令线框的cd边刚好与磁场左边界重合时，边刚好与磁场左边界重合时，t0，Uab0为正，为正，U0Blv.在下图中，关于线框中在下图中，关于线框中a、b两点间的电势差两点间的电势差Uab随线框随线框cd边的位移边的位移x变化的图象中正确的是变化的图象中正确的是()易错分析易错分析 本题出错原因在于过

18、程分析不全面，没有本题出错原因在于过程分析不全面，没有灵活运用闭合电路的特点，也没有分析内、外电路以及部分灵活运用闭合电路的特点，也没有分析内、外电路以及部分电路间的连接关系另外题目中规定的电路间的连接关系另外题目中规定的Uab0也要注意，不可也要注意，不可忽视弄清初始条件，正、负方向的对应变化范围，所研究忽视弄清初始条件，正、负方向的对应变化范围，所研究物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是解决问题的关物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是解决问题的关键键电磁感应中的图象问题的分析，要抓住磁通量的变电磁感应中的图象问题的分析，要抓住磁通量的变化，从而推知感应电动势化，从而推知感应电动势(电流

19、电流)大小变化的规律，用楞次定律大小变化的规律，用楞次定律判断出感应电动势判断出感应电动势(电流电流)的方向，从而确定其正负及其在坐标的方向，从而确定其正负及其在坐标系中的范围另外，要解决图象问题，必须能把图象反映的系中的范围另外，要解决图象问题，必须能把图象反映的规律对应到实际过程中去，最终根据实际过程的物理规律进规律对应到实际过程中去，最终根据实际过程的物理规律进行判断，才是解决图象问题的根本行判断，才是解决图象问题的根本如图所示，在如图所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面一导线等、方向相反的匀强磁场，磁场方

20、向均垂直于纸面一导线框框abcdefa位于纸面内，框的邻边都相互垂直，位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边与磁场的边界边界P重合导线框与磁场区域的尺寸如图所示从重合导线框与磁场区域的尺寸如图所示从t0时刻时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域以开始，线框匀速横穿两个磁场区域以abcdef为线为线框中的电动势框中的电动势E的正方向，则如图所示的四个的正方向，则如图所示的四个Et关系示意图关系示意图中正确的是中正确的是()解析解析由右手定则和由右手定则和EBlv判定水平位移从判定水平位移从0l时时EBlv；从；从l2l时，时，E0；从；从2l3l时，时，E3Blv；从；从3l4l时，时，E

21、2Blv，可知图，可知图C正确正确答案答案 C(对应学生用书对应学生用书P195)1矩形导线框矩形导线框abcd(如图如图(甲甲)放在匀强磁场中，磁感线放在匀强磁场中，磁感线方向与线框平面垂直，磁感应强度方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图随时间变化的图象如图(乙乙)所示所示t0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里若规定导线框中感应电流逆时针方向为正，则在若规定导线框中感应电流逆时针方向为正，则在04 s时间内，线框中的感应电流时间内，线框中的感应电流I以及线框的以及线框的ab边所受安培力边所受安培力F随随时间变化的图象为时间变化的图象为(安培力取向上为正方向安培力取向上为正方向)()答案答案 C2.如图所示，两根相距为如图所示，两根相距为l的平行直导轨的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计，导轨电阻可忽略不计MN为放在为放在ab和和cd上的一导体杆，与上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平，磁场方向垂直于导轨所在平面面(指向图中纸面内指向图中纸面内)现对现对MN施力使它沿导轨方向以速度施力使它沿导轨方向以速度v做做匀速运动令匀速运