物理第十章 電磁感應 專題7 電磁感應現(xiàn)象中的電路和圖象問題 新人教版

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1、專題7電磁感應現(xiàn)象中的電路和圖象問題-2-知識梳理考點自診一、電磁感應現(xiàn)象中的電路問題1.內電路和外電路(1)切割磁感線運動的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當于 電源。(2)該部分導體的電阻或線圈的電阻相當于電源的 內阻,其余部分是 外電路。2.電源電動勢和路端電壓(1)電動勢:E= Blv或E= n。(2)路端電壓:U=IR= E-Ir。-3-知識梳理考點自診二、電磁感應現(xiàn)象中的圖象問題 -4-知識梳理考點自診-5-知識梳理考點自診1.(多選)用均勻導線做成的正方形線圈邊長為l,正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強磁場中,導線的電阻為r,如圖所示,當磁場以的變化率增強時,則() 答案解析解析

2、關閉 答案解析關閉-6-知識梳理考點自診2.(2017河南洛陽一模)如圖甲所示,光滑導軌水平放置在與水平方向夾角為60的斜向下的勻強磁場中,勻強磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向),導體棒ab垂直導軌放置,除電阻R的阻值外,其余電阻不計,導體棒ab在水平外力F作用下始終處于靜止狀態(tài)。規(guī)定ab的方向為電流的正方向,水平向右的方向為外力F的正方向。則在0t1時間內,選項圖中能正確反映流過導體棒ab的電流i和導體棒ab所受水平外力F隨時間t變化的是() 答案解析解析關閉 答案解析關閉-7-命題點一命題點二電磁感應中的電路問題電磁感應中的電路問題1.對電磁感應電路的理解

3、(1)在電磁感應電路中,相當于電源的部分把其他形式的能通過電流做功轉化為電能。(2)“電源”兩端的電壓為路端電壓,而不是感應電動勢。(3)電源的正負極、感應電流的方向、電勢的高低、電容器極板帶電問題,均可用右手定則或楞次定律判定。2.電磁感應中電路知識的關系圖-8-命題點一命題點二例1(2017天津和平區(qū)期中)如圖所示,由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內且處于方向豎直向下的勻強磁場B中。一接入電路電阻為R的導體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動,滑動過程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中

4、()A.PQ中電流先增大后減小B.PQ兩端電壓先減小后增大C.PQ上拉力的功率先減小后增大D.線框消耗的電功率先減小后增大 答案解析解析關閉 答案解析關閉-9-命題點一命題點二思維點撥(1)運動過程中,外電路電阻如何變化?(2)閉合電路中,內、外電阻符合什么條件時,外電路的功率最大?提示:外電路電阻先增大,后減小。提示:當內、外電路電阻相等時,輸出電功率最大,即外電路功率最大。-10-命題點一命題點二電磁感應現(xiàn)象中電路問題的處理方法1.“源”的分析:根據(jù)E=Blv或E=n算出E的大小,用楞次定律或右手定則確定感應電動勢的方向(感應電流方向是電源內部電流的方向),從而確定電源正負極,明確內阻r。

5、2.“路”的分析:根據(jù)“等效電源”和電路中其他各元件的連接方式畫出等效電路。3.“解”:主要應用閉合電路的歐姆定律及串、并聯(lián)電路的基本性質等列方程求解。-11-命題點一命題點二即學即練即學即練1.(多選)(2017海南七校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示,在一豎直平面內的三條平行導線上串有兩個電阻R1和R2,導體棒PQ與三條導線均接觸良好,勻強磁場的方向垂直紙面向里,導體棒的電阻可忽略。若導體棒向左加速運動,則()A.流經R1的電流方向向上 B.流經R2的電流方向向下C.流經R1的電流方向向下 D.流經R2的電流方向向上 答案解析解析關閉導體棒PQ向左切割磁感線運動時,由右手定則可判斷出導體棒與R1組成的回

6、路中產生的感應電流是順時針方向,即流經R1的電流方向向上,選項A正確;導體棒與電阻R2組成的回路中產生的感應電流是逆時針方向,即流經R2的電流方向向上,選項D正確。 答案解析關閉AD-12-命題點一命題點二2.(2017廣東四校第一次聯(lián)考)如圖所示,在一磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中,垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為l=0.1m的平行金屬導軌MN和PQ,導軌電阻忽略不計,在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R=0.3的電阻。導軌上放置金屬棒ab,ab始終與導軌垂直且接觸良好,其有效電阻r=0.2。當金屬棒在水平拉力作用下以速度v=4.0m/s向左做勻速運動時()A.ab棒所受安培力大小為

7、0.02NB.N、Q間電壓為0.2VC.a端電勢比b端電勢低D.回路中感應電流大小為1A 答案解析解析關閉 答案解析關閉-13-命題點一命題點二3.(多選)(2017廣東廣州六校第一次聯(lián)考)在如圖甲所示的電路中,螺線管匝數(shù)n=1500匝,橫截面積S=20cm2。螺線管導線電阻r=1,R1=4,R2=5,C=30F。在一段時間內,穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。則下列說法正確的是()A.螺線管中產生的感應電動勢為1.2VB.閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正電C.電路中的電流穩(wěn)定后,電阻R1的電功率為510-2WD.S斷開后,通過R2的電荷量為1.810-5C 答案

8、解析解析關閉 答案解析關閉-14-命題點一命題點二電磁感應中的圖象問題電磁感應中的圖象問題1.圖象類型-15-命題點一命題點二2.分析方法 -16-命題點一命題點二例2(多選)(2017全國卷)兩條平行虛線間存在一勻強磁場,磁感應強度方向與紙面垂直。邊長為0.1m、總電阻為0.005的正方形導線框abcd位于紙面內,cd邊與磁場邊界平行,如圖甲所示。已知導線框一直向右做勻速直線運動,cd邊于t=0時刻進入磁場。線框中感應電動勢隨時間變化的圖線如圖乙所示(感應電流的方向為順時針時,感應電動勢取正)。下列說法正確的是()-17-命題點一命題點二A.磁感應強度的大小為0.5TB.導線框運動速度的大小

9、為0.5m/sC.磁感應強度的方向垂直于紙面向外D.在t=0.4s至t=0.6s這段時間內,導線框所受的安培力大小為0.1N 答案解析解析關閉 答案解析關閉-18-命題點一命題點二思維點撥此題關鍵是能通過給出的E-t圖象獲取信息,得到線圈在磁場中的運動情況,結合法拉第電磁感應定律及楞次定律進行解答。-19-命題點一命題點二例3(多選)(2016四川卷)如圖所示,電阻不計、間距為l的光滑平行金屬導軌水平放置于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中,導軌左端接一定值電阻R。質量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導軌上,受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運動,外力F與金屬棒速度v的關系是F=

10、F0+kv(F0、k是常量),金屬棒與導軌始終垂直且接觸良好。金屬棒中感應電流為i,受到的安培力大小為FA,電阻R兩端的電壓為UR,感應電流的功率為P,它們隨時間t變化圖象可能正確的有()BC-20-命題點一命題點二-21-命題點一命題點二-22-命題點一命題點二思維點撥對金屬棒受力分析,根據(jù)法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律和牛頓第二定律得出F合表達式,分三種情況討論加速度的變化情況,勻加速運動,加速度減小的加速,加速度增加的加速,再結合圖象具體分析。-23-命題點一命題點二1.解決電磁感應圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類,是B-t圖還是-t圖、E-t圖或者I-t圖等。(2)分析電磁

11、感應的具體過程。(3)用右手定則或楞次定律確定方向的對應關系。(4)結合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定律等知識寫出函數(shù)關系式。(5)根據(jù)函數(shù)關系式,進行數(shù)學分析,如分析斜率的變化、截距等。(6)畫圖象或判斷圖象。-24-命題點一命題點二2.電磁感應中圖象類選擇題的兩個常用方法(1)排除法:定性地分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化),特別是分析物理量的正負,以排除錯誤的選項。(2)函數(shù)法:根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關系,然后由函數(shù)關系對圖象進行分析和判斷。-25-命題點一命題點二即學即練即學即練4.(2016云南一檢

12、)如圖甲所示,線圈ABCD固定于勻強磁場中,磁場方向垂直紙面向外,當磁場變化時,線圈AB邊所受安培力向右且變化規(guī)律如圖乙所示,則磁場的變化情況可能是下列選項中的() 答案解析解析關閉由安培力向右知電流方向為順時針,由楞次定律知磁場增強,C錯誤;由題圖乙知安培力不變,根據(jù)F=BIl知,B增大,I必減小,即電動勢減小,故B的變化率減小,因此A、B錯誤,D正確。 答案解析關閉D-26-命題點一命題點二5.(多選)(2017廣西四市適應性檢測)矩形導線框abcd放在勻強磁場中處于靜止狀態(tài),如圖甲所示。磁場的磁感線方向與導線框所在平面垂直,磁感應強度的大小B隨時間t變化的圖象如圖乙所示。t=0時刻,磁感

13、應強度的方向垂直導線框平面向里,在04s時間內,導線框ad邊所受安培力F安隨時間t變化的圖象(規(guī)定向左為安培力的正方向)及導線框中的感應電流I隨時間t變化的圖象(規(guī)定順時針方向為電流的正方向)可能是圖中的()-27-命題點一命題點二 答案解析解析關閉由法拉第電磁感應定律,02s和24s的感應電流大小相等且方向相反,選項A正確;由安培力F=BIl可得02s和24s的安培力呈線性變化,選項D正確。 答案解析關閉AD-28-命題點一命題點二6.(2017福建省高考適應)如圖所示,一閉合直角三角形線框以速度v勻速穿過勻強磁場區(qū)域。從BC邊進入磁場區(qū)域開始計時,到A點離開磁場區(qū)域的過程中,線框內感應電流的情況是如圖所示中的() 答案解析解析關閉 答案解析關閉