2013年人教版高中物理一輪復(fù)習(xí)課件：9.3電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用(一)(電路和圖象)

1、第3講 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用(一)(電路和圖象)考點(diǎn)考點(diǎn)1 1 電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題1.1.內(nèi)電路和外電路內(nèi)電路和外電路(1)(1)切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于_._.(2)(2)該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當(dāng)于電源的該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當(dāng)于電源的_，其余，其余部分是部分是_._.電源電源內(nèi)阻內(nèi)阻外電路外電路2.2.電源電動(dòng)勢(shì)和路端電壓電源電動(dòng)勢(shì)和路端電壓(1)(1)電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)勢(shì)：E=_E=_或或E= .E= .(2)(2)路端電壓：路端電壓：U=IR=_.U=IR=_.BlvBlvnt

2、_E-IrE-Ir1.1.對(duì)電磁感應(yīng)中電源的兩點(diǎn)理解對(duì)電磁感應(yīng)中電源的兩點(diǎn)理解(1)(1)電源的正、負(fù)極可用右手定則或楞次定律判定電源的正、負(fù)極可用右手定則或楞次定律判定. .(2)(2)電源電動(dòng)勢(shì)的大小可由電源電動(dòng)勢(shì)的大小可由E=BlvE=Blv或或E= E= 求得求得. .nt2.2.對(duì)電磁感應(yīng)中電路的兩點(diǎn)理解對(duì)電磁感應(yīng)中電路的兩點(diǎn)理解(1)(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(guò)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(guò)電流做功轉(zhuǎn)化為電能電流做功轉(zhuǎn)化為電能. .(2)“(2)“電源電源”兩端的電壓為路端電壓，而不是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)兩端的電壓為路端電壓，而不是感應(yīng)電動(dòng)

3、勢(shì). .如圖所示，把總電阻為如圖所示，把總電阻為2R2R的均勻電阻絲焊的均勻電阻絲焊接成一半徑為接成一半徑為a a的圓環(huán)，水平固定在豎直的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一長(zhǎng)度為向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一長(zhǎng)度為2a2a、電阻等、電阻等于于R R、粗細(xì)均勻的金屬棒放在圓環(huán)上，與、粗細(xì)均勻的金屬棒放在圓環(huán)上，與圓環(huán)始終保持良好的接觸圓環(huán)始終保持良好的接觸. .當(dāng)金屬棒以恒定速度當(dāng)金屬棒以恒定速度v v向右移動(dòng)，且向右移動(dòng)，且經(jīng)過(guò)圓心時(shí)，棒兩端的電壓經(jīng)過(guò)圓心時(shí)，棒兩端的電壓U UMNMN為為( )( )A.Bav B.2Bav C. D. BavA.Bav B.2Bav C. D. Bav2Bav3

4、43【解析【解析】選選C.C.金屬棒過(guò)圓心時(shí)的電動(dòng)金屬棒過(guò)圓心時(shí)的電動(dòng)勢(shì)大小為勢(shì)大小為E=2Bav,E=2Bav,等效電路如圖所示等效電路如圖所示. .由閉合電路歐姆定律得流過(guò)電源的由閉合電路歐姆定律得流過(guò)電源的電流為電流為I= I= 所以所以U UMNMN= ,= ,故故C C正確正確. .E2Bav4Bav,RR3RR2總R2IBav23考點(diǎn)考點(diǎn)2 2 電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的圖象及應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的圖象及應(yīng)用圖象類型(1)隨_變化的圖象如B-t圖象，-t圖象、E-t圖象和I-t圖象(2)隨_變化的圖象如E-x圖象和I-x圖象問(wèn)題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程判斷

5、或畫出正確的圖象(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量(用圖象)應(yīng)用知識(shí)左手定則、安培定則、右手定則、_、_、歐姆定律、牛頓定律、函數(shù)圖象等知識(shí).時(shí)間時(shí)間t t位移位移x x楞次定律楞次定律法拉第法拉第電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律“四明確一理解四明確一理解”1.1.四個(gè)明確：四個(gè)明確：(1)(1)明確圖象所描述的物理意義明確圖象所描述的物理意義. .(2)(2)明確圖象中各種正、負(fù)號(hào)的含義明確圖象中各種正、負(fù)號(hào)的含義. .(3)(3)明確圖象斜率的含義明確圖象斜率的含義. .(4)(4)明確圖象和電磁感應(yīng)過(guò)程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系明確圖象和電磁感應(yīng)過(guò)程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系. .2.2.一個(gè)理解

6、：一個(gè)理解：理解三個(gè)相似關(guān)系及各自的物理意義理解三個(gè)相似關(guān)系及各自的物理意義(1)v v(1)v v . .(2)B B .(2)B B .(3) .(3) .其中其中 、 、 分別反映了分別反映了v v、B B、變化的快慢變化的快慢. .vtBtttvtBt圓形導(dǎo)線框固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中圓形導(dǎo)線框固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直垂直. .規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B隨時(shí)間變化隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示的規(guī)律如圖所示. .若規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流若規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流i i的正方向的正

7、方向, ,下列下列各圖中正確的是各圖中正確的是( )( ) 【解析【解析】選選C.C.據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:E= :E= 由由B-tB-t圖圖象知象知,1,13 s,B3 s,B的變化率相同的變化率相同,0,01 s1 s、3 34 s,B4 s,B的變化率相同的變化率相同, ,再結(jié)合楞次定律再結(jié)合楞次定律,0,01 s1 s、3 34 s 4 s 內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较蚍较?1,13 s3 s內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，可知?nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍芍狢 C正確正確. .BnnS,tt “ “等效法等效法”處理電磁感應(yīng)問(wèn)題處理電磁感應(yīng)

8、問(wèn)題【例證【例證1 1】在同一水平面中的光滑平行導(dǎo)軌】在同一水平面中的光滑平行導(dǎo)軌P P、Q Q相距相距l(xiāng)=1 ml=1 m，導(dǎo)，導(dǎo)軌左端接有如圖所示的電路軌左端接有如圖所示的電路. .其中水平放置的兩平行板電容器兩其中水平放置的兩平行板電容器兩極板極板M M、N N間距間距d=10 mmd=10 mm，定值電阻，定值電阻R R1 1=R=R2 2=12 =12 ，R R3 3=2 =2 ，金屬，金屬棒棒abab的電阻的電阻r=2 ,r=2 ,其他電阻不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度其他電阻不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 TB=0.5 T的勻強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直穿過(guò)導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒磁場(chǎng)豎直穿過(guò)導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒ab

9、ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸浮于電容器兩極板之間，質(zhì)量懸浮于電容器兩極板之間，質(zhì)量m=1m=11010-14-14 kg kg，電荷量，電荷量q=-1q=-11010-14 -14 C C的微粒恰好靜止不動(dòng)的微粒恰好靜止不動(dòng). .已知已知g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,在整個(gè)運(yùn)動(dòng)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，且運(yùn)動(dòng)速度保持恒定過(guò)程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，且運(yùn)動(dòng)速度保持恒定. .試求：試求：(1)(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向; ;(2)ab(2)ab兩端的電壓兩端的電壓; ;(3)(3)金屬棒金屬棒abab運(yùn)動(dòng)的速度運(yùn)動(dòng)的速度. .【解題指南【解題

10、指南】解答本題應(yīng)從以下兩點(diǎn)重點(diǎn)把握：解答本題應(yīng)從以下兩點(diǎn)重點(diǎn)把握：(1)(1)以微粒的受力情況為突破口，確定電場(chǎng)的大小和方向以微粒的受力情況為突破口，確定電場(chǎng)的大小和方向. .(2)(2)確定確定“等效電源等效電源”，畫出等效電路，結(jié)合閉合電路歐姆定律，畫出等效電路，結(jié)合閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析計(jì)算進(jìn)行分析計(jì)算. .【自主解答【自主解答】(1)(1)微粒受到重力和電場(chǎng)力而靜止，因重力豎直向微粒受到重力和電場(chǎng)力而靜止，因重力豎直向下，則電場(chǎng)力豎直向上，故下，則電場(chǎng)力豎直向上，故M M板帶正電板帶正電.ab.ab棒向右切割磁感線產(chǎn)棒向右切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，abab棒等效于電源，

11、其棒等效于電源，其a a端為電源的正極，等效電端為電源的正極，等效電路如圖所示：路如圖所示：由右手定則可判斷，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下由右手定則可判斷，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下. .(2)(2)微粒受到重力和電場(chǎng)力而靜止，微粒受到重力和電場(chǎng)力而靜止，則有則有mg=Eqmg=Eq，E=E=所以所以U UMNMN= =0.1 V.= =0.1 V.R R3 3兩端電壓與電容器兩端電壓相等，由歐姆定律得通過(guò)兩端電壓與電容器兩端電壓相等，由歐姆定律得通過(guò)R R3 3的電的電流流I= I= abab棒兩端的電壓為棒兩端的電壓為U Uabab= =MNUd14314mgd1 1010 10 10 Vq10MN3U

12、0.05 AR12MN12R RUI0.4 V.RR(3)(3)由法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BE=Blv v，由閉合電路歐姆定律得：由閉合電路歐姆定律得：E=UE=Uabab+Ir+Ir=0.5 V=0.5 V，聯(lián)立可得聯(lián)立可得v= =1 m/sv= =1 m/s. .答案：答案：(1)(1)豎直向下豎直向下 (2)0.4 V (3)1 m/s(2)0.4 V (3)1 m/sEBl【總結(jié)提升【總結(jié)提升】應(yīng)用應(yīng)用“等效法等效法”的兩點(diǎn)注意的兩點(diǎn)注意“等效法等效法”是從事物間的等同效果出發(fā)來(lái)研究問(wèn)題的科學(xué)思維是從事物間的等同效果出發(fā)來(lái)研究問(wèn)題的科學(xué)思維方法

13、方法. .運(yùn)用等效法，可以在某種物理意義效果相同的前提下，把運(yùn)用等效法，可以在某種物理意義效果相同的前提下，把實(shí)際的、復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為理想的、簡(jiǎn)單的、實(shí)際的、復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為理想的、簡(jiǎn)單的、等效的物理現(xiàn)象、物理過(guò)程來(lái)處理等效的物理現(xiàn)象、物理過(guò)程來(lái)處理. .在使用等效法處理問(wèn)題時(shí)應(yīng)在使用等效法處理問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：注意以下兩點(diǎn)：(1)(1)等效前和等效后的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程應(yīng)遵守相同的物理規(guī)等效前和等效后的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程應(yīng)遵守相同的物理規(guī)律律. .(2)(2)等效法的實(shí)質(zhì)是等效法的實(shí)質(zhì)是“等同性等同性”，常見(jiàn)的等效法有三種：模型的，常見(jiàn)的等效法有三種：模型的等

14、效、過(guò)程的等效、作用的等效等效、過(guò)程的等效、作用的等效. .【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練】(2012(2012蘇州模擬蘇州模擬) )將一個(gè)矩形將一個(gè)矩形金屬線框折成直角框架金屬線框折成直角框架abcdefaabcdefa, ,置于傾角為置于傾角為=37=37的斜面上的斜面上,ab,ab邊與斜面的底線邊與斜面的底線MNMN平行，平行，如圖所示如圖所示. =0.2 m. =0.2 m，線，線框總電阻為框總電阻為R=0.02 ,abR=0.02 ,ab邊的質(zhì)量為邊的質(zhì)量為m=0.01 kg,m=0.01 kg,其余各邊的質(zhì)其余各邊的質(zhì)量均忽略不計(jì)，框架可繞過(guò)量均忽略不計(jì)，框架可繞過(guò)c c、f f點(diǎn)的固定軸自

15、由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)從點(diǎn)的固定軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)從t=0t=0時(shí)刻開(kāi)始沿斜面向上加一隨時(shí)間均勻增加的、范圍足夠大時(shí)刻開(kāi)始沿斜面向上加一隨時(shí)間均勻增加的、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系為B=0.5 t T,B=0.5 t T,磁場(chǎng)方向磁場(chǎng)方向與與cdefcdef面垂直面垂直.(cos37.(cos37=0.8,sin37=0.8,sin37=0.6)=0.6)abbccddeeffa(1)(1)求線框中感應(yīng)電流的大小，并指出求線框中感應(yīng)電流的大小，并指出abab段導(dǎo)線上感應(yīng)電流的方段導(dǎo)線上感應(yīng)電流的方向；向；(2)t(2)t為何值時(shí)框架的為何值時(shí)框架的abab

16、邊對(duì)斜面的壓力恰為零邊對(duì)斜面的壓力恰為零; ;(3)(3)從從t=0t=0開(kāi)始到該時(shí)刻通過(guò)開(kāi)始到該時(shí)刻通過(guò)abab邊的電荷量是多少邊的電荷量是多少. .【解析【解析】(1)(1)由題設(shè)條件可得由題設(shè)條件可得E= =0.02 VE= =0.02 V所以感應(yīng)電流所以感應(yīng)電流I= =1.0 AI= =1.0 A根據(jù)楞次定律可判斷，感應(yīng)電流的方向從根據(jù)楞次定律可判斷，感應(yīng)電流的方向從abab. .Bcd dettER(2)ab(2)ab邊所受的安培力為邊所受的安培力為F FB B=BI=BI =0.1t =0.1t方向垂直于斜面向上，當(dāng)框架的方向垂直于斜面向上，當(dāng)框架的abab邊對(duì)斜面的壓力為零時(shí)邊對(duì)

17、斜面的壓力為零時(shí), ,有有F FB B=mgcos37=mgcos37由以上各式解得：由以上各式解得：t=0.8 st=0.8 s(3)(3)從從t=0t=0開(kāi)始到該時(shí)刻通過(guò)開(kāi)始到該時(shí)刻通過(guò)abab邊的電量邊的電量q=It=0.8 Cq=It=0.8 C( (或用或用q= q= 求解均可求解均可) )答案：答案：(1)1.0 A ab(1)1.0 A ab (2)0.8 s (3)0.8 C (2)0.8 s (3)0.8 CabBSRR 電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的規(guī)范求解電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的規(guī)范求解【例證【例證2 2】(2011(2011海南高考海南高考) )如圖，如圖，EOFEOF和和EOFEOF為

18、空間一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，其為空間一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，其中中EOEOEOEO，F(xiàn)OFOFOFO，且，且EOOF,OOEOOF,OO為為EOFEOF的角平分線，的角平分線，OOOO間的距離為間的距離為l, ,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里里. .一邊長(zhǎng)為一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框沿的正方形導(dǎo)線框沿OOOO方向勻速通過(guò)磁場(chǎng)，方向勻速通過(guò)磁場(chǎng)，t=0t=0時(shí)時(shí)刻恰好位于圖示位置刻恰好位于圖示位置. .規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)為規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)為正，則感應(yīng)電流正，則感應(yīng)電流i i與時(shí)間與時(shí)間t t的關(guān)系圖線可能正確的是的關(guān)系圖線可能正確的是( )( )【解題指南【解題指

19、南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)(1)根據(jù)楞次定律確定線圈開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方根據(jù)楞次定律確定線圈開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向向. .(2)(2)根據(jù)根據(jù)E=BE=Blv v確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化趨勢(shì)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化趨勢(shì). .【規(guī)范解答【規(guī)范解答】選選B.B.線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，磁通量增加，根據(jù)楞次線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，磁通量增加，根據(jù)楞次定律，可以判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)垂直紙面向外，根據(jù)安培定則定律，可以判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)垂直紙面向外，根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较蚩芍?，感?yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较? ,故故C C、D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;由由E=BE=Blv

20、 v, ,線框通過(guò)線框通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度發(fā)生變化，感應(yīng)電磁場(chǎng)的過(guò)程中，導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度發(fā)生變化，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先增大，后不變，再減小，然后再反向增大，后不變，再動(dòng)勢(shì)先增大，后不變，再減小，然后再反向增大，后不變，再減小，故減小，故A A錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，B B正確正確. .【總結(jié)提升【總結(jié)提升】電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的規(guī)范求解電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的規(guī)范求解1.1.一般解題步驟一般解題步驟(1)(1)明確圖象的種類，即是明確圖象的種類，即是B-tB-t圖還是圖還是-t-t圖，或者是圖，或者是E-tE-t圖、圖、I-tI-t圖等圖等. .(2)(2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程判斷對(duì)應(yīng)的圖象

21、是否分段，共分幾分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程判斷對(duì)應(yīng)的圖象是否分段，共分幾段段. .(3)(3)用右手定則或楞次定律確定方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系用右手定則或楞次定律確定方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系. .(4)(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓定律等規(guī)律寫出結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式函數(shù)關(guān)系式. .(5)(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析. .(6)(6)畫圖象或判斷圖象畫圖象或判斷圖象. .2.2.兩點(diǎn)注意兩點(diǎn)注意(1)(1)弄清初始條件，正、負(fù)方向的對(duì)應(yīng)，變化范圍，所研究物理弄清初始條件，正、負(fù)方向的對(duì)應(yīng)，變化范圍，所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)出磁

22、場(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是解題的關(guān)鍵量的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)出磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是解題的關(guān)鍵. .(2)(2)圖象問(wèn)題可以綜合法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、右手定圖象問(wèn)題可以綜合法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、右手定則、安培定則和左手定則，還有與之相關(guān)的電路知識(shí)和力學(xué)知?jiǎng)t、安培定則和左手定則，還有與之相關(guān)的電路知識(shí)和力學(xué)知識(shí)等識(shí)等. .【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練】(2011(2011江蘇高考江蘇高考) )如圖所示，如圖所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直，阻電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直，阻值為值為R R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好的導(dǎo)

23、體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好.t=0.t=0時(shí)，將開(kāi)關(guān)時(shí)，將開(kāi)關(guān)S S由由1 1擲到擲到2.q2.q、i i、v v和和a a分別表示電容器所帶的電荷分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度量、棒中的電流、棒的速度和加速度. .下列圖象正確的是下列圖象正確的是( )( )【解析【解析】選選D.D.當(dāng)開(kāi)關(guān)由當(dāng)開(kāi)關(guān)由1 1擲到擲到2 2時(shí)，電容器放電，導(dǎo)體棒因受安時(shí)，電容器放電，導(dǎo)體棒因受安培力而向右加速，導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，最終電容培力而向右加速，導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，最終電容器兩端電壓和導(dǎo)體棒兩端電壓相等，電容器的帶電量保持不器兩端電壓和導(dǎo)體棒兩端

24、電壓相等，電容器的帶電量保持不變，導(dǎo)體棒的速度達(dá)到某最大值后保持不變，變，導(dǎo)體棒的速度達(dá)到某最大值后保持不變，A A、C C錯(cuò)，最終導(dǎo)錯(cuò)，最終導(dǎo)體棒的加速度以及棒中電流為零，體棒的加速度以及棒中電流為零，B B錯(cuò)，錯(cuò)，D D對(duì)對(duì). .【變式備選【變式備選】如圖所示如圖所示, ,平行于平行于y y軸的導(dǎo)軸的導(dǎo)體棒以速度體棒以速度v v向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)半徑為半徑為R R、磁感應(yīng)強(qiáng)度為、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的圓形勻強(qiáng)磁的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)場(chǎng)區(qū)域，導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E E與導(dǎo)體與導(dǎo)體棒位置棒位置x x關(guān)系的圖象是圖中的關(guān)系的圖象是圖中的( )( )【

25、解析【解析】選選A.A.如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到如圖位置時(shí)，其坐標(biāo)值為動(dòng)到如圖位置時(shí)，其坐標(biāo)值為x x，則，則導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度為導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度為l= ,= ,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E=BE=Blv v= ,= ,對(duì)照上述圖象，只有對(duì)照上述圖象，只有A A正確正確. .222 R(Rx)22Bv 2Rxx考查內(nèi)容電路、圖象結(jié)合問(wèn)題【例證】【例證】(2011(2011浙江高考浙江高考) )如圖甲所示，在水平面上固定有長(zhǎng)如圖甲所示，在水平面上固定有長(zhǎng)為為L(zhǎng)=2 mL=2 m、寬為、寬為d=1 md=1 m的金屬的金屬“U”U”型導(dǎo)軌，在型導(dǎo)軌，在“

26、U”U”型導(dǎo)軌右側(cè)型導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5 m=0.5 m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示. .在在t=0t=0時(shí)刻，質(zhì)量為時(shí)刻，質(zhì)量為m=0.1 kgm=0.1 kg的導(dǎo)體的導(dǎo)體棒以棒以v v0 0=1 m/s=1 m/s 的初速度從導(dǎo)軌的左端開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與的初速度從導(dǎo)軌的左端開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.1,=0.1,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為均為=0.1 /m,=0.1 /m,不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻

27、及地球磁不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場(chǎng)的影響場(chǎng)的影響( (取取g=10 m/sg=10 m/s2 2).).(1)(1)通過(guò)計(jì)算分析通過(guò)計(jì)算分析4 s4 s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況；內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況；(2)(2)計(jì)算計(jì)算4 s4 s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；(3)(3)計(jì)算計(jì)算4 s4 s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱. .【規(guī)范解答【規(guī)范解答】(1)(1)導(dǎo)體棒先在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒先在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng)，有有-mg-mg=ma=ma，v vt t=v=v0 0+at+at，x=vx=v0 0t+ att+ at2 2

28、代入數(shù)據(jù)解得：代入數(shù)據(jù)解得：t=1 st=1 s時(shí)，時(shí)，v vt t=0=0，x=0.5 m,x=0.5 m,所以導(dǎo)體棒沒(méi)有進(jìn)入所以導(dǎo)體棒沒(méi)有進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域磁場(chǎng)區(qū)域. .導(dǎo)體棒在導(dǎo)體棒在1 s1 s末已停止運(yùn)動(dòng)，以后一直保持靜止，靜止時(shí)離左端末已停止運(yùn)動(dòng)，以后一直保持靜止，靜止時(shí)離左端位置為位置為x=0.5 mx=0.5 m12(2)(2)由圖乙可知：前由圖乙可知：前2 s2 s磁通量不變，回路電動(dòng)勢(shì)和電流分別為磁通量不變，回路電動(dòng)勢(shì)和電流分別為E=0E=0，I=0I=0后后2 s2 s回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E= =0.1 VE= =0.1 V此時(shí)回路的總長(zhǎng)度為此時(shí)回路的總長(zhǎng)度為5

29、 m5 m，因此回路的總電阻為，因此回路的總電阻為R=5=0.5 R=5=0.5 電流為電流為I= =0.2 AI= =0.2 A根據(jù)楞次定律，在回路中的電流方向是順時(shí)針?lè)较蚋鶕?jù)楞次定律，在回路中的電流方向是順時(shí)針?lè)较? .BdttlER(3)(3)前前2 s2 s電流為零，后電流為零，后2 s2 s有恒定電流，焦耳熱為有恒定電流，焦耳熱為Q=IQ=I2 2Rt=0.04 JRt=0.04 J答案：答案：(1)(1)前前1 s1 s：勻減速直線運(yùn)動(dòng)；后：勻減速直線運(yùn)動(dòng)；后3 s3 s：靜止在離左端：靜止在離左端0.5 m0.5 m的位置的位置 (2)(2)前前2 s2 s：I=0I=0；后；后

30、2 s2 s：I=0.2 AI=0.2 A電流方向是順時(shí)針?lè)较螂娏鞣较蚴琼槙r(shí)針?lè)较?(3) 0.04 J(3) 0.04 J等效電路在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用等效電路在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用 1.1.題型特點(diǎn)：閉合電路中磁通量發(fā)生變化或有部分導(dǎo)體在題型特點(diǎn)：閉合電路中磁通量發(fā)生變化或有部分導(dǎo)體在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，在回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中將有做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，在回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中將有感應(yīng)電流感應(yīng)電流. .從而涉及到電流、電壓、電功等計(jì)算從而涉及到電流、電壓、電功等計(jì)算 2.2.解題基本思路解題基本思路 (1) (1) 確定電源確定電源: :明確哪一部分電路產(chǎn)生電磁感應(yīng)，則這部分明確

31、哪一部分電路產(chǎn)生電磁感應(yīng)，則這部分電路就是等效電源電路就是等效電源 (2)(2)用右手定則或楞次定律確定感應(yīng)電流的方向用右手定則或楞次定律確定感應(yīng)電流的方向. .在電源在電源( (導(dǎo)導(dǎo)體體) )內(nèi)部，電流由負(fù)極內(nèi)部，電流由負(fù)極( (低電勢(shì)低電勢(shì)) )流向電源的正極流向電源的正極( (高電勢(shì)高電勢(shì)) )，在外，在外部由正極流向負(fù)極部由正極流向負(fù)極. . (3) (3)正確分析電路的結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖正確分析電路的結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖. . (4) (4)結(jié)合運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)等有關(guān)結(jié)合運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)等有關(guān)知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題. . 【典題

32、例證】如圖所示，直角三角形【典題例證】如圖所示，直角三角形導(dǎo)線框?qū)Ь€框abcabc固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，abab是是一段長(zhǎng)為一段長(zhǎng)為L(zhǎng) L、電阻為、電阻為R R的均勻?qū)Ь€，的均勻?qū)Ь€，acac和和bcbc的電阻可不計(jì)，的電阻可不計(jì)，acac長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為 . .磁磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B，方向垂直紙面向里，方向垂直紙面向里. .現(xiàn)有一段長(zhǎng)度為現(xiàn)有一段長(zhǎng)度為 ，電阻為電阻為 的均勻?qū)w棒的均勻?qū)w棒MNMN架在導(dǎo)線框上，開(kāi)始時(shí)緊靠架在導(dǎo)線框上，開(kāi)始時(shí)緊靠acac，然后，然后沿沿abab方向以恒定速度方向以恒定速度v v向向b b端滑動(dòng)，滑動(dòng)中始終與端滑動(dòng)，滑動(dòng)中始終與

33、acac平行并與導(dǎo)平行并與導(dǎo)線框保持良好接觸，當(dāng)線框保持良好接觸，當(dāng)MNMN滑過(guò)的距離為滑過(guò)的距離為 時(shí)，導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線acac中的電流中的電流為多大？方向如何？為多大？方向如何？L2L2R2L3【命題探究【命題探究】本題屬于典型的電磁感應(yīng)與等效電路的綜合問(wèn)題本題屬于典型的電磁感應(yīng)與等效電路的綜合問(wèn)題. .處理此類問(wèn)題的關(guān)鍵在于：處理此類問(wèn)題的關(guān)鍵在于：明確切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電明確切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，其電阻是電源的內(nèi)阻，其他部分為外電路，電源的正負(fù)極源，其電阻是電源的內(nèi)阻，其他部分為外電路，電源的正負(fù)極由右手定則來(lái)判定；由右手定則來(lái)判定；畫出等效電路圖，并結(jié)合閉合電路歐姆畫出等效電路

34、圖，并結(jié)合閉合電路歐姆定律等有關(guān)知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題定律等有關(guān)知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題. .【深度剖析【深度剖析】MNMN滑過(guò)的距離為滑過(guò)的距離為 時(shí)，它與時(shí)，它與bcbc的接觸點(diǎn)為的接觸點(diǎn)為P P，等效，等效電路圖如圖電路圖如圖 L3由幾何關(guān)系可知由幾何關(guān)系可知MPMP長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為 ，MPMP中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E= BLvE= BLvMPMP段的電阻段的電阻r= Rr= R MacP MacP和和MbPMbP兩電路的并聯(lián)電阻為兩電路的并聯(lián)電阻為r r并并= =由歐姆定律，由歐姆定律，PMPM中的電流中的電流I= I= acac中的電流中的電流I Iacac= I,= I,解得解得I Iacac

35、= =根據(jù)右手定則，根據(jù)右手定則，MPMP中的感應(yīng)電流的方向由中的感應(yīng)電流的方向由P P流向流向M M，所以電流，所以電流I Iacac的方向由的方向由a a流向流向c.c.L3131312233RR12933Err并232BLv5R1.(1.(多選多選)(2012)(2012蘇州模擬蘇州模擬) )如圖所示，如圖所示，用恒力用恒力F F將閉合線圈自靜止開(kāi)始將閉合線圈自靜止開(kāi)始( (不計(jì)不計(jì)摩擦摩擦) )從圖示位置向左加速拉出有界從圖示位置向左加速拉出有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則在此過(guò)程中勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則在此過(guò)程中( )( )A.A.線圈向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)線圈向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.B.線圈向左運(yùn)動(dòng)且速度逐漸

36、增大線圈向左運(yùn)動(dòng)且速度逐漸增大C.C.線圈向左運(yùn)動(dòng)且加速度逐漸減小線圈向左運(yùn)動(dòng)且加速度逐漸減小D.D.線圈中感應(yīng)電流逐漸減小線圈中感應(yīng)電流逐漸減小【解析【解析】選選B B、C.C.加速運(yùn)動(dòng)則速度變大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變大，電流加速運(yùn)動(dòng)則速度變大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變大，電流變大，安培力變大；由于安培力是阻力，變大，安培力變大；由于安培力是阻力，F(xiàn)-FF-F安安=ma=ma，故加速度，故加速度減小減小. .故故B B、C C正確，正確，A A、D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .2.(20122.(2012深圳模擬深圳模擬) )一環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)第一環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)第1 s1 s內(nèi)磁內(nèi)磁感線垂直線圈平面感

37、線垂直線圈平面( (即垂直于紙面即垂直于紙面) )向里向里, ,如圖甲所示如圖甲所示. .若磁感應(yīng)若磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度B B隨時(shí)間隨時(shí)間t t變化的關(guān)系如圖乙所示，那么第變化的關(guān)系如圖乙所示，那么第3 s3 s內(nèi)線圈中感應(yīng)內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小與其各處所受安培力的方向是電流的大小與其各處所受安培力的方向是( )( )A.A.大小恒定，沿順時(shí)針?lè)较蚺c圓相切大小恒定，沿順時(shí)針?lè)较蚺c圓相切B.B.大小恒定，沿著圓半徑指向圓心大小恒定，沿著圓半徑指向圓心C.C.逐漸增加，沿著圓半徑離開(kāi)圓心逐漸增加，沿著圓半徑離開(kāi)圓心D.D.逐漸增加，沿逆時(shí)針?lè)较蚺c圓相切逐漸增加，沿逆時(shí)針?lè)较蚺c圓相切【解析【解析】選選B.

38、B.由題圖乙知，第由題圖乙知，第3 s3 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B B逐漸增大，變逐漸增大，變化率恒定，故感應(yīng)電流的大小恒定化率恒定，故感應(yīng)電流的大小恒定. .再由楞次定律，線圈各處受再由楞次定律，線圈各處受安培力的方向都使線圈面積有縮小的趨勢(shì)，故沿著圓半徑指向安培力的方向都使線圈面積有縮小的趨勢(shì)，故沿著圓半徑指向圓心圓心,B,B項(xiàng)正確項(xiàng)正確. .3.(20123.(2012南京模擬南京模擬) )如圖所示，如圖所示，abab為為一金屬桿，它處在垂直于紙面向里的一金屬桿，它處在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可繞勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可繞a a點(diǎn)在紙面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)在紙面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng); ;S S為以為以a a為圓心位

39、于紙面內(nèi)的金屬環(huán)，為圓心位于紙面內(nèi)的金屬環(huán)，在桿轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，桿的在桿轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，桿的b b端與金屬環(huán)保持良好接觸，端與金屬環(huán)保持良好接觸，A A為電流為電流表，其一端與金屬環(huán)相連，一端與表，其一端與金屬環(huán)相連，一端與a a點(diǎn)良好接觸點(diǎn)良好接觸. .當(dāng)桿沿順時(shí)針當(dāng)桿沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，某時(shí)刻方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，某時(shí)刻abab桿的位置如圖所示，則此時(shí)刻桿的位置如圖所示，則此時(shí)刻( )( )A.A.有電流通過(guò)電流表，方向由有電流通過(guò)電流表，方向由c c向向d,d,作用于作用于abab的安培力向右的安培力向右B.B.有電流通過(guò)電流表，方向由有電流通過(guò)電流表，方向由c c向向d d，作用于，作用于abab的安培

40、力向左的安培力向左C.C.有電流通過(guò)電流表，方向由有電流通過(guò)電流表，方向由d d向向c c，作用于，作用于abab的安培力向右的安培力向右D.D.無(wú)電流通過(guò)電流表，作用于無(wú)電流通過(guò)電流表，作用于abab的安培力為零的安培力為零【解析【解析】選選A.A.當(dāng)金屬桿當(dāng)金屬桿abab沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線，沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線，由法拉第電磁感應(yīng)定律知產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則可知將由法拉第電磁感應(yīng)定律知產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則可知將產(chǎn)生由產(chǎn)生由a a到到b b的感應(yīng)電流，電流表的的感應(yīng)電流，電流表的d d端與端與a a端相連，端相連，c c端與端與b b端相端相連，則通過(guò)電流表的電流是由連，則通過(guò)電流表的電流是由c c到到d d，而金屬桿在磁場(chǎng)中會(huì)受到，而金屬桿在磁場(chǎng)中會(huì)受到安培力的作用，由左手定則可判斷出安培力的方向?yàn)樗较虬才嗔Φ淖饔?，由左手定則可判斷出安培力的方向?yàn)樗较蛴?，阻礙金屬桿的運(yùn)動(dòng)，故右，阻礙金屬桿的運(yùn)動(dòng)，故A A正確正確. .4.4.在水平桌面上，一個(gè)圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)在水平桌面上，一個(gè)圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B1 1中，線框平中，線框平面與磁場(chǎng)垂直，圓形金屬框與一個(gè)水平的平行金屬導(dǎo)軌相連面與磁場(chǎng)垂直，圓形金