高考物理一轮复习 第九章 第3单元 电磁感应中的电路和图象问题课件.ppt

必考部分 第九章电磁感应 第3单元电磁感应中的电路和图象问题 网控基础点提炼命题源 一 电磁感应与电路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 如 切割磁感线的导体棒 内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 电容等电学元件组成 在外电路中 电流从 处流向 处 在内电路中 电流则从 处流向 处 1 电源2 高电势低电势低电势高电势 读读教材 二 电磁感应与图象1 图象类型 1 磁感应强度B 磁通量 感应电动势E和感应电流I 随时间t变化的图象 即B t图象 t图象 E t图象和I t图象 2 对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况 还常涉及感应电动势E和感应电流I随位移x变化的图象 即E x图象和I x的图象 2 问题类型 1 由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象 2 由给定的有关图象分析电磁感应过程 求解相应的物理量 3 利用给出的图象判断或画出新的图象 1 粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中 磁场方向垂直于线框平面 其边界与正方形线框的边平行 现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场 如图所示 则在移出过程中线框一边a b两点间的电势差绝对值最大的是 练练基础 题组一 电磁感应与电路 3 一矩形线圈位于一个方向垂直线圈平面向里的磁场中 如图甲所示 磁感应强度B随t的变化规律如图乙所示 以i表示线圈中的感应电流 以图甲线圈上箭头所示方向的电流为正方向 则以下的i t图中正确的是 题组二 电磁感应与图象 4 如图所示 等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场 它的底边在x轴上且长为2L 高为L 纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域 在t 0时刻恰好位于图中所示的位置 以顺时针方向为导线框中电流的正方向 在下面四幅图中能够正确表示电流 位移 I x 关系的是 解析 线框匀速穿过磁场的过程中 有效长度l均匀增加 由E Blv知 电动势随位移均匀变大 x L处电动势最大 电流I最大 从x L至x 1 5L过程中 线框两边都切割磁感线 总电动势减小 电流减小 从x 1 5L至x 2L 左边框切割磁感线产生的感应电动势大于右边框 故电流反向且增大 x 2L到x 3L过程中 只有左边框切割磁感线 有效长度l减小 电流减小 综上所述 只有C项符合题意 1 在电磁感应与电路问题中 应分清电源与外电路 区别电动势与路端电压 2 在闭合电路中 通过电源的电流由低电势流向高电势 在外电路中 电流由高电势流向低电势 3 图象问题综合了楞次定律 法拉第电磁感应定律以及闭合电路欧姆定律等知识 排除法是解决此类问题的好方法 小思考微总结 研细核心点练透经典题 1 对电磁感应中电源的理解 1 电源的正 负极可用右手定则或楞次定律判定 要特别注意在内电路中电流由负极到正极 2 电磁感应电路中的电源与恒定电流的电路中的电源不同 前者是由于导体切割磁感线产生的 公式为E Blv 其大小可能变化 变化情况可根据其运动情况判断 而后者的电源电动势在电路分析中认为是不变的 3 在电磁感应电路中 相当于电源的导体 或线圈 两端的电压与恒定电流的电路中电源两端的电压一样 等于路端电压 而不等于电动势 除非切割磁感线的导体或线圈电阻为零 考点一电磁感应与电路 试题调研 答案 AC 名师归纳点题破疑 1 1 如图甲所示 面积为0 1m2的10匝线圈EFG处在某磁场中 t 0时 磁场方向垂直于线圈平面向里 磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示 已知线圈与右侧电路接触良好 电路中的电阻R 4 电容C 10 F 线圈EFG的电阻为1 其余部分电阻不计 则当开关S闭合 电路稳定后 在t 0 1s至t 0 2s这段时间内 类题练熟 A 电容器所带的电荷量为8 10 5CB 通过R的电流是2 5A 方向从b到aC 通过R的电流是2A 方向从b到aD R消耗的电功率是0 16W 1 图象问题的求解类型 考点二电磁感应与图象 2 解决图象问题的一般步骤 1 明确图象的种类 即是B t图象还是 t图象 或者是E t图象 I t图象等 2 分析电磁感应的具体过程 3 用右手定则或楞次定律确定方向对应关系 4 结合法拉第电磁感应定律 欧姆定律 牛顿运动定律等规律写出函数关系式 5 根据函数关系式 进行数学分析 如分析斜率的变化 截距等 6 画出图象或判断图象 调研2 如图所示 一直角三角形金属框 向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场 磁场仅限于虚线边界所围的区域内 该区域的形状与金属框完全相同 且金属框的下边与磁场区域的下边在一条直线上 若取顺时针电流方向为感应电流的正方向 从金属框左边刚进入磁场开始计时 则金属框穿过磁场过程中的感应电流随时间变化的图象是下列选项中的 试题调研 解析 当金属框未全部进入磁场前 切割磁感线的有效长度为AB 如图甲所示 所以随着金属框进入磁场 AB长度均匀增大 根据E Blv 感应电动势均匀增大 感应电流均匀增大 根据右手定则 感应电流方向为逆时针方向 当线框出磁场时 切割磁感线的有效长度为CD 如图乙所示 随着线框磁场 CD均匀减小 感应电流均匀减小 根据右手定则 感应电流方向为顺时针方向 选项C正确 答案 C 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 增大还是减小 变化快慢 均匀变化还是非均匀变化 特别是物理量的正负 排除错误的选项 没有表示方向的正负时 优先判断方向有时会产生意想不到的效果 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关系 然后由函数关系对图象作出分析和判断 这未必是最简捷的方法 但却是最有效的方法 名师归纳点题破疑 2 1 多选 如图甲所示 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的变化关系如图乙所示 t 0时刻 磁感应强度B的方向垂直纸面向里 设产生的感应电流以顺时针方向为正 竖直边cd所受安培力的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变化的图象正确的是 类题练熟 解析 0 2s时间内 负方向的磁场在减弱 产生正方向的恒定电流 cd边所受安培力向右且减小 2 3s时间内 电流仍是正方向 且大小不变 此过程cd边所受安培力向左且增大 3 6s时间内 电流为负方向 大小不变 cd边所受安培力先向右后变为向左 故选A C 应用 数形结合 巧解图象问题 答案 A 电磁感应图象问题中数学工具的应用涉及感应电动势或感应电流的大小的讨论时 最好不要凭感觉判断 一定要列出函数表达式 根据对感应电动势和感应电流大小有影响的量的变化进行分析 讨论 多维思考技法提炼 针对训练 边长为a的闭合金属正三角形框架 左边竖直且磁场右边界平行 完全处于垂直框架平面向里的匀强磁场中 现把框架匀速水平向右拉出磁场 如图所示 则下列图象与这一过程相符合的是