高考物理总复习第11单元电磁感应专题9电磁感应中的电路和图像

专题9电磁感应中的电路和图像热点题型探究

教师备用习题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热点题型探究

热点题型探究例1

[2021·福建龙岩模拟]如图甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5m,电阻不计,左端通过导线与阻值R=2Ω的电阻连接,右端通过导线与阻值RL=4Ω的小灯泡L连接.在CDFE矩形区域内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,CE长l=2m,有一阻值r=2Ω的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处(恰好不在磁场中).CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示.在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,在t=4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动.已知从t=0开始到金属棒PQ运动到磁场边界EF处的整个过程中,小灯泡的亮度没有发生变化.求:热点题型探究

(1)通过小灯泡的电流;热点题型探究

(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小.热点题型探究(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、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棒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.热点题型探究要点总结热点二电磁感应中的图像问题热点题型探究

例2

(多选)[2021·上海长宁区模拟]如图甲所示,一个刚性圆形导线圈与电阻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.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变化的图像,图中可能正确的是(

)BD热点题型探究

热点题型探究变式

图甲是同种规格的电阻丝制成的闭合线圈,其中有垂直于线圈平面的匀强磁场,图乙为线圈中的磁感应强度B(取垂直线圈平面向内为正方向)随时间t变化的关系图像.则下列关于线圈中的感应电动势E、感应电流i、磁通量Φ及线圈bc边所受的安培力F随时间变化的关系图像中正确的是(取顺时针方向为感应电流与感应电动势的正方向,水平向左为安培力的正方向)(

)D热点题型探究[解析]

由乙图可知,0~1s内,磁感应强度B增大,线圈所包围区域中的Φ增大,由楞次定律可知,感应电流沿逆时针方向,为负值;1~2s内,磁通量不变,无感应电流;2~3s内,磁感应强度B的方向垂直纸面向里,B减小,Φ减小,由楞次定律可知,感应电流沿顺时针方向,为正值;3~4s内,B的方向垂直纸面向外,B增大,Φ增大,由楞次定律可知,感应电流沿顺时针方向,感应电流为正值,A、B、C错误.由左手定则可知,在0~1s内,bc边受到的安培力方向水平向左,是正值,根据F=BIL,可知安培力均匀增加;1~2s内无感应电流,bc边不受安培力,2~3s,安培力方向水平向右,是负值且逐渐减小;3~4s,安培力方向水平向左,是正值且逐渐变大,D正确.热点题型探究热点题型探究考向二

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①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.②电动势方向:用右手定则判断.例3

[2021·广东湛江模拟]某空间中存在一个有竖直边界的水平方向的匀强磁场区域,现将一个等腰梯形闭合导线圈从图示位置垂直于磁场方向匀速向右拉过这个区域,尺寸如图所示,能正确反映该过程线圈中感应电流随时间变化的图像的是图中的(

)B热点题型探究

热点题型探究热点三电磁感应中电路与图像的综合热点题型探究热点题型探究

BC热点题型探究

变式

[2021·广东佛山二模]如图所示,光滑平行金属导轨与水平面成一定角度,两导轨上端用一定值电阻相连,该装置处于一匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上.现有一金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v0从导轨底端开始运动,然后又返回到出发位置.在运动过程中,ab与导轨垂直且接触良好,不计ab和导轨的电阻,则在下列图像中,能正确描述金属杆ab的速度与时间关系的是图中的(

)D热点题型探究

热点题型探究1.如图所示,正方形MNPQ内的两个三角形区域充满匀强磁场,形状与MNPQ完全相同的闭合导线框M'N'P'Q'在外力作用下沿轴线OO'水平向左匀速运动.设通过导线框的感应电流为i,逆时针方向为电流的正方向,当t=0时M'Q'与NP重合,在M'Q'从NP处到临近MQ处的过程中,下列图像中能反映i随时间t变化规律的是(

)B教师备用习题[解析]闭合导线框M'N'P'Q'匀速向左运动过程中,穿过回路的磁通量不断增大,根据楞次定律可知,回路中的电流一直是逆时针的,所以电流一直为正.线框向左匀速运动过程中,切割磁感线的有效长度先减小,后增大,所以感应电流先减小,后增大,故B正确.教师备用习题2.如图所示,边长为L的单匝均匀金属线框置于光滑水平桌面上,在拉力作用下以恒定速度通过宽度为D(D>L)、方向竖直向下的有界匀强磁场.在整个过程中线框的ab边始终与磁场的边界平行,若以F表示拉力大小、以Uab表示线框a、b两点间的电势差、I表示通过线框的电流(以逆时针方向为正方向)、P表示拉力的功率,则下列反映这些物理量随时间变化的图像中可能正确的是 (

)C教师备用习题

教师备用习题线框进入磁场时,根据右手定则可知线框中电流为逆时针方向,线框离开磁场时,电流为顺时针方向,结合上述分析可知,C正确;线框完全进入磁场运动过程中,拉力为0,根据P=Fv可知拉力功率为0,D错误.教师备用习题3.(多选)如图所示,在平面直角坐标系的第一和第四象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于平面的匀强磁场.有一位于Oxy平面内的硬质导体框ABCDE,形状和大小如图所示,图中虚线小方格边长为l.导体框在外力作用下以恒定速率v沿x轴正方向运动(不发生转动).从图示位置开始计时,到BC边刚好进入磁场.在此过程中,导体框内产生的感应电流的大小为I,AB边所受安培力的大小为FAB,二者与时间t的关系图像可能正确的是 (

)教师备用习题AD

教师备用习题4.(多选)如图所示,匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度的大小为B,磁场在y轴方向足够宽,在x轴方向宽度为l.一直角三角形导线框abc(bc边的长度为l)从图示位置向右匀速穿过磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在下图中线框中感应电流I、bc两端的电势差Ubc、bc边受到的安培力的大小F与线框移动的距离

x的关系图像正确的是 (

)教师备用习题BC

教师备用习题

教师备用习题ACD

教师备用习题

教师备用习题

教师备用习题6.如图所示,一个总阻值r=10Ω,匝数n=1000的正方形金属线圈,与阻值R=20Ω的定值电阻连成闭合回路.线圈的边长L=0.1m,其内部空间(包括边界处)充满了垂直线圈平面向外的匀强磁场.磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图所示.导线电阻不计,则:(1)t=0时刻,穿过线圈的磁通量为多大?教师备用习题[答案]6×10-5Wb

[解析]当t=0时,穿过线圈的磁通量为Φ=B0S=6×10-3×0.12Wb=6×10-5Wb6.如图所示,一个总阻值r=10Ω,匝数n=1000的正方形金属线圈,与阻值R=2