物理第十章 電磁感應(yīng) 專題7 電磁感應(yīng)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(yīng)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(yīng)現(xiàn)象中的電路問題1.內(nèi)電路和外電路(1)切割磁感線運動的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于 電源。(2)該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當(dāng)于電源的 內(nèi)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(yīng)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?qū)Ь€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(dǎo)線的電阻為r,如圖所示,當(dāng)磁場以的變化率增強時,則() 答案解析解析

2、關(guān)閉 答案解析關(guān)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(dǎo)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(yīng)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(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置,除電阻R的阻值外,其余電阻不計,導(dǎo)體棒ab在水平外力F作用下始終處于靜止?fàn)顟B(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(nèi),選項圖中能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)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(guān)閉 答案解析關(guān)閉-7-命題點一命題點二電磁感應(yīng)中的電路問題電磁感應(yīng)中的電路問題1.對電磁感應(yīng)電路的理解

3、(1)在電磁感應(yīng)電路中,相當(dāng)于電源的部分把其他形式的能通過電流做功轉(zhuǎn)化為電能。(2)“電源”兩端的電壓為路端電壓,而不是感應(yīng)電動勢。(3)電源的正負(fù)極、感應(yīng)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(yīng)中電路知識的關(guān)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(xì)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(nèi)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(dǎo)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(guān)閉 答案解析關(guān)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(nèi)、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(dāng)內(nèi)、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(yīng)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(yīng)電動勢的方向(感應(yīng)電流方向是電源內(nèi)部電流的方向),從而確定電源正負(fù)極,明確內(nèi)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(yīng)用閉合電路的歐姆定律及串、并聯(lián)電路的基本性質(zhì)等列方程求解。-11-命題點一命題點二即學(xué)即練即學(xué)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(nèi)的三條平行導(dǎo)線上串有兩個電阻R1和R2,導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線均接觸良好,勻強磁場的方向垂直紙面向里,導(dǎo)體棒的電阻可忽略。若導(dǎo)體棒向左加速運動,則()A.流經(jīng)R1的電流方向向上 B.流經(jīng)R2的電流方向向下C.流經(jīng)R1的電流方向向下 D.流經(jīng)R2的電流方向向上 答案解析解析關(guān)閉導(dǎo)體棒PQ向左切割磁感線運動時,由右手定則可判斷出導(dǎo)體棒與R1組成的回

6、路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流是順時針方向,即流經(jīng)R1的電流方向向上,選項A正確;導(dǎo)體棒與電阻R2組成的回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流是逆時針方向,即流經(jīng)R2的電流方向向上,選項D正確。 答案解析關(guān)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(yīng)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(dǎo)軌MN和PQ,導(dǎo)軌電阻忽略不計,在兩根導(dǎo)軌的端點N、Q之間連接一阻值R=0.3的電阻。導(dǎo)軌上放置金屬棒ab,ab始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,其有效電阻r=0.2。當(dāng)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(yīng)電流大小為1A 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)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(dǎo)線電阻r=1,R1=4,R2=5,C=30F。在一段時間內(nèi),穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)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(chǎn)生的感應(yīng)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(guān)閉 答案解析關(guān)閉-14-命題點一命題點二電磁感應(yīng)中的圖象問題電磁感應(yīng)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(yīng)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(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場邊界平行,如圖甲所示。已知導(dǎo)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(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖乙所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時,感應(yīng)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(yīng)強度的大小為0.5TB.導(dǎo)線框運動速度的大小

9、為0.5m/sC.磁感應(yīng)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(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1N 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-18-命題點一命題點二思維點撥此題關(guān)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(jié)合法拉第電磁感應(yīng)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(dǎo)軌水平放置于磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中,導(dǎo)軌左端接一定值電阻R。質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)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(guān)系是F=

10、F0+kv(F0、k是常量),金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好。金屬棒中感應(yīng)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(yīng)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(yīng)定律、閉合電路歐姆定律和牛頓第二定律得出F合表達(dá)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(jié)合圖象具體分析。-23-命題點一命題點二1.解決電磁感應(yīng)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(yīng)的具體過程。(3)用右手定則或楞次定律確定方向的對應(yīng)關(guān)系。(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運動定律等知識寫出函數(shù)關(guān)系式。(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式,進行數(shù)學(xué)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(yīng)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(yīng)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(fù),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(guān)系,然后由函數(shù)關(guān)系對圖象進行分析和判斷。-25-命題點一命題點二即學(xué)即練即學(xué)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(dāng)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(guān)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(guān)閉D-26-命題點一命題點二5.(多選)(2017廣西四市適應(yīng)性檢測)矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強磁場中處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖甲所示。磁場的磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直,磁感應(yīng)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(yīng)強度的方向垂直導(dǎo)線框平面向里,在04s時間內(nèi),導(dǎo)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(dǎo)線框中的感應(yīng)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(guān)閉由法拉第電磁感應(yīng)定律,02s和24s的感應(yīng)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(guān)閉AD-28-命題點一命題點二6.(2017福建省高考適應(yīng))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(nèi)感應(yīng)電流的情況是如圖所示中的() 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉