湖南届高三物理一轮复习电磁感应中的电路与图象问题课件新人教版

1、12 1电磁感应与电路相结合的问题 解答：在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：3 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向，当切割磁感线的导体棒匀速运动或磁通量均匀变化时，感应电动势不变，是恒定电流的问题当切割磁感线的导体棒变速运动或磁通量非均匀变化则是变化电流的问题 (2)画出等效电路，对整个回路分析清楚哪一部分是电源，哪一部分为负载以及负载的连接性质4 (3)运用全电路欧姆定律，串、并联电路性质，电功率公式联立求解这一部分知识涉

2、及基础知识和基本概念较多，要深刻理解物理概念，熟练运用楞次定律、电磁感应定律和欧姆定律、电阻定律、焦耳定律以及能量的转化及守恒规律5(4).(1).qnRtqqItEnnEnqIttttRR tRnqRnR的分析与应用在电磁感应现象中，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流，设在时间 内通过导线截面的电荷量为 ，则根据电流定义式 及法拉第电磁感应定律，得 如果闭合电路是一个单匝线圈 ，则 上式中 为线圈的匝数，为磁通量的变化， 为闭合电路的总电阻6 2电磁感应中的图象问题 解答：(1)图象问题是一种半定量分析，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

3、随时间变化的图象，即Bt图象、t图象、Et图象和It图象，此外还有切割磁感线产生感应电动势和电流I随线圈位移变化的图象，即Ex图象和Ix图象7 (2)这些图象问题大体可分为两类：由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图象由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应物理量不管是哪种类型，电磁感应中图象问题常需利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决8 (3)电磁感应现象中图象问题的分析，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势(电流)大小是否恒定用楞次定律判断出感应电动势(或电流)的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围 (4)回路中的感应电动势或感应电流的大小及其变化规律，

4、要利用法拉第电磁感应定律来分析，有些图象问题还要画出等效电路来辅助分析9 (5)要正确理解图象问题，必须既能根据图象的定义把图象反映的规律对应到实际过程中去，又能根据实际过程的抽象规律对应到图象中去，最终根据实际过程的物理规律进行判断这样，才抓住了解决图象问题的根本 10 图931 1电磁感应和电路相结合的问题例1：如图931所示，金属圆环的半径为r，阻值为2R.金属杆Oa一端可绕环的圆心O旋转，另一端a搁在环上，电阻值为R.另一金属杆Ob一端固定在O点，另一端b固定在环上，电阻值也是R.加一个垂直圆环的磁感应强度为B的匀强磁场，并使Oa杆以角速度匀速旋转如果所有触点接触良好，Ob不影响Oa的

5、转动，求流过Oa的电流的范围 1122min2m22ax12/52.50/5/ 2/44/OaEB rOaEIB rRROaObB rRIIB rRERB rR旋转时产生动生电动势，大小为： 当到最高点时，等效电路如图甲所示：当与重解析：合时，环的电阻为 ，所以 等效电路如图乙所示：12 方法点拨：方法点拨：本题要正确区分导体杆旋转和平动产生的感应电动势；对于电学问题首先要分析电路画电路图，养成好的解题习惯13 变式训练1：如图932所示，粗细均匀金属环的电阻为R，可转动的金属杆OA的电阻为R/4，杆长为L，A端与环相接触，电刷D和D分别与杆的端点O及环边接触杆OA在垂直于环面向里的、磁感应强

6、度为B的匀强磁场中，以角速度沿顺时针方向转动，外电路上接有一电阻R/2.则电路中总电流的最小值为_，最大值为_.22BLR223BLR14 图933 2电磁感应的图象问题 例2：在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图933(a)所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图(b)变化时，选项中正确表示线圈感应电动势E变化的是()15161111122112222112123452AA2sBESsttsBssBBESBttBttEE在第 内，由楞次定律可判定电流为正，其产生的感应电动势 ，在第和第内，磁场 不变化，线圈中无感应电流，在第和第 内， 减小

7、，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动势 ，由于，故解析：选项正确，由此可知，【答案】17 方法点拨：方法点拨：此类型的题目大体上可以分为两大类：由给定的电磁感应过程是选出或画出正确的图象；或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量解决这些问题常常要利用右手定则，楞次定律和法拉第电磁感应定律来分析求解18 变式训练2:如图934所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度均为a，一正三角形(高度为a)导线框ABC从图示位置沿图示方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下图中感应电流I与线框移动距离x的关系图象正确的是( )图934

8、1920 解析：由楞次定律可判断，线圈在xa的区域内沿x正方向运动的过程中，线框中的磁通量增加，产生逆时针方向的电流，因此B项错误； 线圈在ax2a之间运动的过程中，线框中向纸面内的磁通量减少，而向纸面外的磁通量增加，这两种磁通量变化情况使线框中产生的电流方向一致，均为顺时针方向，而且磁通量变化率随线框移动距离x的增大而增大，所以电流增大，导线框向右运动在2ax3a的过程中易得电流逆时针，变化规律与0a过程相同，所以A、D项错误，C选项正确21 3.电磁感应结合图象的综合问题例3：如图935所示，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻区域cdef内存在垂直轨

9、道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s.一质量为m，电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F0.5v0.4(N)(v为金属棒运动速度)的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大(已知l1m，m1kg，R0.3，r0.2，s1m)图93522 2 20(1)23()4)BvxB lvvxefm RrF分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；求磁感应强度 的大小；若撤去外力后棒的速度 随位移 的变化规律满足 ，且棒在运动到处时恰好静止，则外力 作用的时间为多少？若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图

10、线23 2 22 22 22120.50.4(0.5)0.40.4/(0.50)0.5RUIEvUvB l vFmaFvRrB lvmaRrB lavBam sRrT金属棒做匀加速运动， 两端电压， 随时间均匀增大，即 随时间均匀增大，加速度为恒量，以 代入得与 无关，所以解析：则金属棒在磁场中做，得匀加速直线运动：24 2 221021222 22132()1()20.20.8110B lxatvxatxxsm Rrm RratatsB lsttt， ， ，所以 ，得：25(4)可能图线如下：26 方法点拨：方法点拨：闭合线框在磁场中运动时产生的感应电流随线框的位置变化而发生的变化涉及楞次定律、法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律等多个主干知识，是每年高考必现的热点问题其中感应电流的大小和方向判断是解题要点，牢记楞次定律中“结果阻碍原因”的应用规律 27 变式训练3: 如图936(甲)所示，圆形金属框与一个平行金属导轨相连接，并置于水平桌面上圆形金属框面积为S，内有垂直于线框平面的磁场，磁感应强度B1