届高三物理大一轮复习专题8电磁感应中的电路和图象问题

专题八电磁感应中电路和图象问题第1页一、电磁感应中电路问题1．电磁感应中电路知识关系图第2页2．电磁感应中电路问题题型特点 闭合电路中磁通量发生改变或有部分导体做切割磁感线运动，在回路中将产生感应电动势和感应电流．从而考题中常包括电流、电压、电功等计算，也可能包括电磁感应与力学、电磁感应与能量综合分析．第3页3．分析电磁感应电路问题基本思绪第4页第5页【典例1】

(·广东卷，36)如图1(a)所表示，在垂直于匀强磁场B平面内，半径为r金属圆盘绕过圆心O轴转动，圆心O和边缘K经过电刷与一个电路连接，电路中P是加上一定正向电压才能导通电子元件，流过电流表电流I与圆盘角速度ω关系如图(b)所表示，其中ab段和bc段均为直线，且ab段过坐标原点，ω＞0代表圆盘逆时针转动．已知：R＝3.0Ω，B＝1.0T，r＝0.2m．忽略圆盘、电流表和导线电阻．第6页图1第7页(1)依据图(b)写出ab、bc段对应I与ω关系式；(2)求出图(b)中b、c两点对应P两端电压Ub、Uc；(3)分别求出ab、bc流过P电流IP与其两端电压UP关系式．第8页审题指导审题图，抓转化(1)审图(b)第9页(2)审图(a)第10页第11页第12页答案看法析第13页反思总结电磁感应电路几个等效问题第14页即学即练1粗细均匀电阻丝围成图2所表示线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感强度为B，方向垂直于线框平面，图中ab＝bc＝2cd＝2de＝2ef＝2fa＝2L.现使线框以一样大小速度v匀速沿四个不一样方向平动进入磁场，而且速度方向一直与线框先进入磁场那条边垂直，则线框在经过如图所表示位置时，以下说法中正确是()．第15页A．ab两点间电势差图①中最大B．ab两点间电势差图②中最大C．回路电流图③中最大D．回路电流图④中最小图2第16页答案A第17页二、电磁感应中图象问题1．图象类型 电磁感应中主要包括图象有B­t图象、Φ­t图象、E­t图象和I­t图象．还常包括感应电动势E和感应电流I随线圈位移x改变图象，即E­x图象和I­x图象．第18页2．常见题型 图象选择、图象描绘、图象转换、图象应用．3．所用规律 普通包含：左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等．4．分析步骤 (1)明确图象种类； (2)分析电磁感应详细过程； (3)结正当拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数方程；第19页 (4)依据函数方程进行数学分析，比如分析斜率改变、截距等； (5)画图象或判断图象．题型一图象选择问题类型由给定电磁感应过程选出正确图象解题关键依据题意分析相关物理量函数关系、分析物理过程中转折点、明确“＋、－”号含义，结合数学知识做正确判断第20页【典例2】(·全国新课标卷Ⅰ，17)如图3，在水平面(纸面)内有三根相同均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，组成“V”字型导轨．空间存在垂直于纸面均匀磁场．用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN一直与∠bac平分线垂直且和导轨保持良好接触．以下关于回路中电流i与时间t关系图线，可能正确是 ()．图3第21页答案A第22页即学即练2如图4所表示，垂直纸面向里匀强磁场区域宽度为2a，磁感应强度大小为B.一边长为a、电阻为4R正方形均匀导线框ABCD从图示位置开始沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域，在图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离x关系图象正确是 ()．图4第23页第24页解析进入磁场时，注意UAB是路端电压，大小应该是电动势四分之三，此时E＝Bav，所以UAB＝3Bav/4；完全进入后，没有感应电流，但有感应电动势，大小为Bav，穿出磁场时电压大小应该是电动势四分之一，UAB＝Bav/4，方向一直是相同，即φA>φB.答案D第25页题型二图象转换问题类型由一个电磁感应图象分析求解出对应另一个电磁感应图象问题解题关键(1)要明确已知图象表示物理规律和物理过程；(2)依据所求图象和已知图象联络，对另一图象做出正确判断进行图象间转换第26页【典例3】

(·山东卷，18)将一段导线绕成图5甲所表示闭合回路，并固定在水平面(纸面)内．回路ab边置于垂直纸面向里匀强磁场Ⅰ中．回路圆环区域内有垂直纸面磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ正方向，其磁感应强度B随时间t改变图象如图乙所表示．用F表示ab边受到安培力，以水平向右为F正方向，能正确反应F随时间t改变图象是 ()．图5第27页第28页答案B第29页即学即练3如图6甲所表示，正六边形导线框abcdef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改变关系如图乙所表示．t＝0时刻，磁感应强度B方向垂直纸面向里，设产生感应电流以顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力方向以水平向左为正．则下面关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t改变图象正确是 ()．第30页图6第31页第32页解析0～2s时间内，负方向磁场在减弱，产生正方向恒定电流，cd边受安培力向右且减小.2s～3s时间内，电流仍是正方向，且大小不变，此过程cd边受安培力向左且增大.3s～6s时间内，电流沿负方向，大小不变，cd边受安培力先向右后变为向左，故选A、C.答案AC第33页题型三图象应用问题类型由电磁感应图象得出物理量和规律分析求解动力学、电路等问题解题关键从图象上读取相关信息是求解本题关键，图象是数理综合一个主要窗口，在利用图象处理物理问题时，第一个关键是破译，即解读图象中关键信息(尤其是过程信息)，另一个关键是转换，即有效地实现物理信息和数学信息相互转换.第34页【典例4】水平面上两根足够长金属导轨平行固定放置，间距为L，一端经过导线与阻值为R电阻连接；导轨上放一质量为m金属杆(见图7甲)，金属杆与导轨电阻忽略不计；磁场竖直向下．用与导轨平行恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动．当改变拉力大小时，相对应匀速运动速度v也会改变，v与F关系如图乙．(取重力加速度g＝10m/s2)第35页图7第36页(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？(2)若m＝0.5kg，L＝0.5m，R＝0.5Ω，磁感应强度B为多大？(3)由v­F图线截距可求得什么物理量？其值为多少？第37页答案(1)变加速运动(2)1T(3)看法析第38页反思总结

(1)定性分析物理图象①要明确图象坐标轴意义；②借助相关物理概念、公式、定理和定律做出分析判断．(2)定量计算①搞清图象所揭示物理规律或物理量间函数关系；②挖掘图象中隐含条件，明确相关图线所包围面积、图线斜率(或其绝对值)、截距所表示物理意义．第39页即学即练4如图8甲所表示，垂直纸面向里有界匀强磁场磁感应强度B＝1.0T，质量m＝0.04kg、高h＝0.05m、总电阻R＝5Ω、n＝100匝矩形线圈竖直固定在质量M＝0.08kg小车上，小车与线圈水平长度l相等．线圈和小车一起沿光滑水平面运动，并以初速度v1＝10m/s进入磁场，线圈平面和磁场方向一直垂直．若小车运动速度v随位移x改变v­x图象如图乙所表示，则依据以上信息可知 ()．第40页图8第41页A．小车水平长度l＝15cmB．磁场宽度d＝35cmC．小车位移x＝10cm时线圈中电流I＝7AD．线圈经过磁场过程中线圈产生热量Q＝1.92J解析从x＝5cm开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，在安培力作用下小车做减速运动，速度v随位移x增大而减小；当x＝15cm时，线圈完全进入磁场，小车做匀速运动．小车水平长度l＝10cm，A项错；当x＝30cm时，线圈开始离开磁场，则d＝30cm－5cm＝25cm，B项错；

第42页答案C第43页即学即练5如图9甲所表示，空间存在一宽度为2L有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．在光滑绝缘水平面内有一边长为L正方形金属线框，其质量m＝1kg、电阻R＝4Ω，在水平向左外力F作用下，以初速度v0＝4m/s匀减速进入磁场，线框平面与磁场垂直，外力F大小随时间t改变图线如图乙所表示．以线框右边刚进入磁场时开始计时．第44页图9第45页(1)求匀强磁场磁感应强度B；(2)求线框进入磁场过程中，经过线框电荷量q；(3)判断线框能否从右侧离开磁场？说明理由．第46页第47页第48页附：对应高考题组

1．(·海南单科，6)如图，EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场边界，其中EO∥E′O′，FO∥F′O′，且EO⊥OF；OO′为∠EOF角平分线，OO′间距离为l；磁场方向垂直于纸面向里．一边长为l正方形导线框沿O′O方向匀速经过磁场，t＝0时刻恰好位于图示位置．要求导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t关系图线可能正确是()．第49页第50页答案B第51页2．(·重庆理综，23)有些人设计了一个可测速跑步机，测速原理如图所表示．该机底面固定有间距为L、长度为d平行金属电极．电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里匀强磁场，且接有电压表和电阻R.绝缘橡胶带上镀有间距为d平行细金属条，磁场中一直仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻．若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U，求： (1)橡胶带匀速运动速率； (2)电阻R消耗电功率； (3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做功．第52页第53页第54页3．(·福建卷，18)如图所表示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂条形磁铁，铜环中心轴线与条形磁铁中轴线一直保持重合．若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向x轴，则下列图中最能正确反应环中感应电流i随环心位置坐标x改变关系图象是 ()．第55页解析闭合铜环在下落过程中穿过铜环磁场方向一直向上，磁通量先增加后降低，由楞次定律可判断感应电流方向要发生改变，D项错误；因穿过闭合铜环磁通量改变率不是均匀改变，所以感应电流随x改变关系不可能是线性关系，A项错误；铜环由静止开始下落，速度较小，所以穿过铜环磁通量改变率较小，产生感应电流最大值较小，