高考物理大一轮复习 第十章 电磁感应 能力课1 电磁感应中的图象和电路问题课件 粤教版

能力课能力课1电磁感应中的图象和电路问题电磁感应中的图象和电路问题电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题角度角度1据电磁感应过程选择图象据电磁感应过程选择图象问题类型问题类型由给定的电磁感应过程选出正确的图象由给定的电磁感应过程选出正确的图象解题关键解题关键根据题意分析相关物理量的函数关系、分析物理根据题意分析相关物理量的函数关系、分析物理过程中的转折点、明确过程中的转折点、明确“、”号的含义，结号的含义，结合数学知识做正确的判断合数学知识做正确的判断图图1解析解析由题图由题图(b)可知可知c、d间的电压大小是不变化的，根据法拉间的电压大小是不变化的，根据法拉第电磁感应定律可判断出线圈第电磁感应定律可判断出线圈cd中磁通量的变化率是不变的，中磁通量的变化率是不变的，又因已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，所以线圈又因已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，所以线圈ab中的电流是均匀变化的，选项中的电流是均匀变化的，选项C正确，正确，A、B、D均错误。均错误。答案答案C电磁感应中图象类选择题的两个常见解法电磁感应中图象类选择题的两个常见解法(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增增大还是减小大还是减小)、变化快慢、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化均匀变化还是非均匀变化)，特别是，特别是物理量的正负，排除错误的选项。物理量的正负，排除错误的选项。(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断。函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断。方法技巧方法技巧图图2解析解析由由EBLv可知，导体棒由可知，导体棒由b运动到运动到ac过程中，切割磁感过程中，切割磁感线有效长度线有效长度L均匀增大，感应电动势均匀增大，感应电动势E均匀增大，由欧姆定律可均匀增大，由欧姆定律可知，感应电流知，感应电流I均匀增大。由右手定则可知，感应电流方向由均匀增大。由右手定则可知，感应电流方向由M到到N，由左手定则可知，导体棒所受安培力水平向左，大小不，由左手定则可知，导体棒所受安培力水平向左，大小不断增大，故选项断增大，故选项A正确。正确。答案答案A角度角度2据图象分析判断电磁感应过程据图象分析判断电磁感应过程问题类型问题类型由电磁感应图象得出的物理量和规律分析求由电磁感应图象得出的物理量和规律分析求解动力学、电路等问题解动力学、电路等问题解题关键解题关键第一个关键是破译，即解读图象中的关键信第一个关键是破译，即解读图象中的关键信息息(尤其是过程信息尤其是过程信息)，另一个关键是转换，即，另一个关键是转换，即有效地实现物理信息和数学信息的相互转换有效地实现物理信息和数学信息的相互转换图图3(1)棒进入磁场前，回路中的电动势棒进入磁场前，回路中的电动势E；(2)棒在运动过程中受到的最大安培力棒在运动过程中受到的最大安培力F，以及棒通过三角形，以及棒通过三角形abd区域时电流区域时电流i与时间与时间t的关系式。的关系式。答案答案(1)0.04 V(2)0.04 Ni(t1)A(1 st1.2 s)图图4A线框中感应电流的方向是顺时针方向线框中感应电流的方向是顺时针方向Bt0.4 s时，穿过线框的磁通量为时，穿过线框的磁通量为0.005 WbC经过经过t0.4 s，线框中产生的热量为，线框中产生的热量为0.3 JD前前0.4 s内流过线框某截面的电荷量为内流过线框某截面的电荷量为0.2 C答案答案CD角度角度3图象的描绘图象的描绘问题类型问题类型由题目给出的电磁感应现象画出所求物理量由题目给出的电磁感应现象画出所求物理量的图象的图象解题关键解题关键由题目给出的电磁感应过程结合所学物理规由题目给出的电磁感应过程结合所学物理规律求出所求物理量的函数关系式，然后在坐律求出所求物理量的函数关系式，然后在坐标系中做出相对应的图象标系中做出相对应的图象图图5图图6(1)求金属杆求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势运动过程中产生的感应电动势E及运动到及运动到x0.8 m处电势差处电势差UCD；(2)推导金属杆推导金属杆CD从从MN处运动到处运动到P点过程中拉力点过程中拉力F与位置坐标与位置坐标x的关系式，并在图的关系式，并在图6中画出中画出Fx关系图象；关系图象；(3)求金属杆求金属杆CD从从MN处运动到处运动到P点的全过程产生的焦耳热。点的全过程产生的焦耳热。答案答案(1)1.5 V0.6 V(2)F12.53.75x(0 x2)图象见解析图象见解析(3)7.5 J图图7(1)推导推导MN在在CDE上滑动过程中，回路中的感应电动势上滑动过程中，回路中的感应电动势E与时间与时间t的关系表达式；的关系表达式；(2)在运动学中我们学过：通过物体运动速度和时间的关系图线在运动学中我们学过：通过物体运动速度和时间的关系图线可以求出物体运动的位移可以求出物体运动的位移x，如图乙中物体在，如图乙中物体在0t0时间内的位移时间内的位移在数值上等于梯形在数值上等于梯形Ov0Pt0的面积。请你通过类比推导的面积。请你通过类比推导MN在在CDE上滑动过程中，上滑动过程中，MN所受安培力所受安培力F安安与与MN的位移的位移x的关系表达式，的关系表达式，并画出并画出F安安与与x的关系图线。的关系图线。甲甲乙乙1电磁感应中常见的图象问题电磁感应中常见的图象问题规律方法规律方法图象图象类型类型随时间变化的图象，如随时间变化的图象，如Bt图象、图象、t图象、图象、Et图图象、象、It图象图象随位移变化的图象，如随位移变化的图象，如Ex图象、图象、Ix图象图象(所以要先所以要先看坐标轴：哪个物理量随哪个物理量变化要弄清看坐标轴：哪个物理量随哪个物理量变化要弄清)问题问题类型类型(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象(画画图象的方法图象的方法)(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量物理量(用图象用图象)2.处理图象问题要做到处理图象问题要做到“四明确、一理解四明确、一理解”电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题 (1)导体棒匀速转动的方向；导体棒匀速转动的方向； (2)P、Q间电场强度间电场强度E的大小；的大小；(3)小球通过小球通过N点时对细线拉力点时对细线拉力T的大小。的大小。图图8解析解析 (1)依题意，小球从水平位置释放后，能沿圆弧向下摆动，依题意，小球从水平位置释放后，能沿圆弧向下摆动，故小球受到电场力的方向水平向右，故小球受到电场力的方向水平向右，P板带正电，板带正电，Q板带负电。板带负电。由右手定则可知，导体棒由右手定则可知，导体棒a顺时针转动。顺时针转动。 (2)导体棒导体棒a转动切割磁感线，由法拉第电磁感应定律得电动势转动切割磁感线，由法拉第电磁感应定律得电动势大小大小【拓展延伸】【拓展延伸】若将【模拟示例若将【模拟示例4】“铜环电阻不计铜环电阻不计”改为改为“铜环的总电阻铜环的总电阻为为2r”，求，求P、Q间的最小电压。间的最小电压。方法技巧方法技巧图图9A导体棒导体棒ab中电流的流向为由中电流的流向为由b到到aBcd两端的电压为两端的电压为1 VCde两端的电压为两端的电压为1 VDfe两端的电压为两端的电压为1 V答案答案BD1(2013新课标全国卷新课标全国卷，16)如图如图10，在光滑水平桌面上有，在光滑水平桌面上有一边长为一边长为L、电阻为、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为度为d(dL)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。边平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。t0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。下列入并通过磁场区域。下列vt图象中，可能正确描述上述过图象中，可能正确描述上述过程的是程的是()图图10解析解析导线框开始进入磁场过程，通过导线框的磁通量增大，导线框开始进入磁场过程，通过导线框的磁通量增大，有感应电流，进而受到与运动方向相反的安培力作用，速度减有感应电流，进而受到与运动方向相反的安培力作用，速度减小，感应电动势减小，感应电流减小，安培力减小，导线框的小，感应电动势减小，感应电流减小，安培力减小，导线框的加速度减小，加速度减小，vt图线的斜率减小；导线框全部进入磁场后，图线的斜率减小；导线框全部进入磁场后，磁通量不变，无感应电流，导线框做匀速直线运动；导线框从磁通量不变，无感应电流，导线框做匀速直线运动；导线框从磁场中出来过程，有感应电流，又会受到安培力阻碍作用，速磁场中出来过程，有感应电流，又会受到安培力阻碍作用，速度减小，加速度减小。选项度减小，加速度减小。选项D正确。正确。答案答案D2(2016四川理综，四川理综，7)(多选多选)如图如图11所示，电阻不计、间距为所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。质量为。质量为m、电、电阻为阻为r的金属棒的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力力F的作用由静止开始运动，外力的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度与金属棒速度v的关系是的关系是FF0kv(F、k是常量是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为，受到的安培力大小为FA，电阻，电阻R两端两端的电压为的电压为UR，感应电流的功率为，感应电流的功率为P，它们随时间，它们随时间t变化图象可变化图象可能正确的有能正确的有()图图11答案答案BC3(2017潍坊联考潍坊联考)两个不可形变的正方形导体框两个不可形变的正方形导体框a、b连成如图连成如图12甲所示的回路，并固定在竖直平面甲所示的回路，并固定在竖直平面(纸面纸面)内。导体框内。导体框a内固内固定一小圆环定一小圆环c，a与与c在同一竖直面内，圆环在同一竖直面内，圆环c中通入如图乙所中通入如图乙所示的电流示的电流(规定逆时针方向为电流的正方向规定逆时针方向为电流的正方向)，导体框，导体框b的的MN边处在垂直纸面向外的匀强磁场中，则边处在垂直纸面向外的匀强磁场中，则MN边在匀强磁场中边在匀强磁场中受到的安培力受到的安培力()图图12A01 s内，方向向下内，方向向下B13 s内，方向向下内，方向向下C35 s内，先逐渐减小后逐渐增大内，先逐渐减小后逐渐增大D第第4 s末，大小为零末，大小为零解析解析根据根据it图象可知，在图象可知，在06 s内内MN边都有大小恒定的电边都有大小恒定的电流通过，由流通过，由FBIl可知，安培力的大小是恒定的，选项可知，安培力的大小是恒定的，选项C、D均均错；错；01 s、35 s内电流的方向由内电流的方向由NM；13 s、56 s内电内电流的方向由流的方向由MN，对以上情况可用左手定则判断出，对以上情况可用左手定则判断出MN边的安边的安培力方向，培力方向，01 s、35 s内安培力方向向上，内安培力方向向上，13 s、56 s内内安培力方向向下，故选项安培力方向向下，故选项B正确、正确、A错误。错误。答案答案B4在同一水平面中的光滑平行导轨在同一水平面中的光滑平行导轨P、Q相距相距L1 m，导轨左，导轨左端接有如图端接有如图13所示的电路，其中水平放置的平行板电容器两所示的电路，其中水平放置的平行板电容器两极板极板M、N间距离间距离d10 mm，定值电阻，定值电阻R1R212 ，R32 ，金属棒，金属棒ab电阻电阻r2 ，其他电阻不计。磁感应强度，其他电阻不计。磁感应强度B0.5 T的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m11014 kg，带电荷量，带电荷量q11014 C的微粒的微粒(图中未画出图中未画出)恰好静止恰好静止不动。取不动。取g10 m/s2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好。试求：好。试求：(1)匀强磁场的方向；匀强磁场的方向；(2)a、b两端的路端电压；两端的路端电压；(3)金属棒金属棒ab运动的速度大小。运动的速度大小。图图13解析解析(1)带负电微粒受到重力和电场力而静止，因重力竖直向带负电微粒受到重力和电场力而静止，因重力竖直向下，则电场力方向竖直向上，故下，则电场力方向竖直向上，故M板带正电。板带正电。ab棒棒向右切割磁感线产生感应电动势，向右切割磁感线产生感应电动势，ab棒等效于电源，其棒等效于电源，其a端为电端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下。源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下。答案答案(1)竖直向下竖直向下(2)0.4 V(3)1 m/s