第二章電磁感應(yīng)章末復(fù)習(xí)-第2講-電磁感應(yīng)電路圖像問題-高二物理課件(人教版2019選擇性必修第二冊)

第3講電磁感應(yīng)中的電路和圖像問題提能點(diǎn)(一)電磁感應(yīng)中的電路問題1．電磁感應(yīng)中電路知識(shí)的關(guān)系圖提能點(diǎn)(一)電磁感應(yīng)中的電路問題2．“三步走”分析電路為主的電磁感應(yīng)問題

如圖所示，一寬2L的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里，一邊長為L的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v通過磁感強(qiáng)強(qiáng)度B的磁場區(qū)域，試畫出Uab隨時(shí)間變化規(guī)律圖UabtOt[例1](多選)如圖所示，由某種粗細(xì)均勻的金屬條制成的矩形線框abcd固定在紙面內(nèi)，勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里。一導(dǎo)體棒PQ放在線框上，在水平拉力F作用下沿平行ab的方向勻速滑動(dòng)，滑動(dòng)過程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計(jì)摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動(dòng)的過程中(

)A．通過PQ的電流先增大后減小B．PQ兩端電壓先增大后減小C．拉力F的功率先減小后增大D．通過ad的電流先增大后減小BC考法(一)導(dǎo)體棒平動(dòng)切割的電路問題1．(2020·新鄉(xiāng)檢測)用相同導(dǎo)線繞制的邊長為L或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框、以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場，如圖所示。在每個(gè)線框進(jìn)入磁場的過程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud。下列判斷正確的是(

)A．Ua＜Ub＜Uc＜Ud

B．Ua＜Ub＜Ud＜UcC．Ua＝Ub＝Uc＝Ud D．Ub＜Ua＜Ud＜UcB考法(二)導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割的電路問題A考法(三)磁場變化引起的電路問題3．(2020·天津等級(jí)考)如圖所示，垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t均勻變化。正方形硬質(zhì)金屬框abcd放置在磁場中，金屬框平面與磁場方向垂直，電阻R＝0.1Ω，邊長l＝0.2m。求：(1)在t＝0到t＝0.1s時(shí)間內(nèi)，金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢E；(2)t＝0.05s時(shí)，金屬框ab邊受到的安培力F的大小和方向；(3)在t＝0到t＝0.1s時(shí)間內(nèi)，金屬框中電流的電功率P。提能點(diǎn)(二)電磁感應(yīng)中的圖像問題1．題型簡述借助圖像考查電磁感應(yīng)的規(guī)律，一直是高考的熱點(diǎn)，此類題目一般分為三類：(1)根據(jù)給定的電磁感應(yīng)過程判斷、選擇有關(guān)圖像。(2)根據(jù)給定的圖像分析電磁感應(yīng)過程，定性或定量求解有關(guān)問題。(3)電磁感應(yīng)中圖像的轉(zhuǎn)化——根據(jù)給定的圖像分析、判斷其他圖像。2．電磁感應(yīng)圖像問題的常見種類及分析方法3．解答選擇類圖像問題的常用方法

[例1]如圖甲所示，矩形線圈abcd位于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直線圈所在平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示.以圖中箭頭所示方向?yàn)榫€圈中感應(yīng)電流i的正方向，以垂直于線圈所在平面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向，則下列圖中能正確表示線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化規(guī)律的是（

）c

考法(一)根據(jù)給定的電磁感應(yīng)過程選擇有關(guān)圖像【例2】如圖所示，一寬40cm的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里，一邊長為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度通過磁場區(qū)域，在運(yùn)動(dòng)過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行，取它剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻，規(guī)定電流方向逆時(shí)針為正，在如圖所示圖線中，正確反映感應(yīng)電流強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律的是（

）c

考法(一)根據(jù)給定的電磁感應(yīng)過程選擇有關(guān)圖像★線圈進(jìn)、出方向不變磁場，線圈中感應(yīng)電流方向反向[例3]

如圖所示，一底邊長為L、底邊上的高也為L的等腰三角形導(dǎo)體線框以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過長為2L、寬為L的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里.t＝0時(shí)刻，三角形導(dǎo)體線框的右邊剛進(jìn)入磁場，取沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流為正方向，則在三角形導(dǎo)體線框穿過磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線可能是()A

三角形導(dǎo)體線框進(jìn)、出磁場時(shí)，有效切割長度L有都變小，則I也變小.再根據(jù)楞次定律及安培定則，可知進(jìn)、出磁場時(shí)感應(yīng)電流的方向相反，進(jìn)磁場時(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)檎较颍龃艌鰰r(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)樨?fù)方向，故選A.tOi

如圖所示，一寬2L的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，一邊長為L的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v通過磁感強(qiáng)強(qiáng)度B的磁場區(qū)域，規(guī)定電流方向逆時(shí)針為正，試畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律圖[針對(duì)訓(xùn)練]2．(多選)如圖所示，水平面上固定一個(gè)頂角為60°的光滑金屬導(dǎo)軌MON，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒CD與∠MON的角平分線垂直，導(dǎo)軌與棒單位長度的電阻均為r。t＝0時(shí)刻，棒CD在水平外力F的作用下從O點(diǎn)以恒定速度v0沿∠MON的角平分線向右滑動(dòng)，在滑動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸。若棒與導(dǎo)軌均足夠長，則(

)ABC[例3]

(2019·全國卷Ⅱ)(多選)如圖，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定，所在平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場。將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知PQ進(jìn)入磁場時(shí)加速度恰好為零。從PQ進(jìn)入磁場開始計(jì)時(shí)，到MN離開磁場區(qū)域?yàn)橹?，流過PQ的電流隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是(

)AD[解析]

PQ剛進(jìn)入磁場時(shí)，加速度為零，則mgsinθ＝BIL，

，即電流恒定；由題意知，MN剛進(jìn)入磁場時(shí)與PQ剛進(jìn)入磁場時(shí)速度相同。情形1：若MN剛進(jìn)入磁場時(shí)，PQ已離開磁場區(qū)域，則對(duì)MN，由mgsinθ＝BIL及右手定則知，通過PQ的電流大小不變，方向相反，故I-t圖像如選項(xiàng)A所示。情形2：若MN剛進(jìn)入磁場時(shí)，PQ未離開磁場區(qū)域，由于兩導(dǎo)體棒速度相等，產(chǎn)生的電動(dòng)勢等大、反向，故電流為0，但兩導(dǎo)體棒在重力作用下均加速直至PQ離開磁場，此后MN為電源，由E＝BLv，I＝E/R總，BIL－mgsinθ＝ma知，MN減速，電流減小，可能的I-t圖像如選項(xiàng)D所示。[針對(duì)訓(xùn)練]1．(2019·全國卷Ⅲ)(多選)如圖，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上。t＝0時(shí)，棒ab以初速度v0向右滑動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，兩者速度分別用v1、v2表示，回路中的電流用I表示。下列圖像中可能正確的是(

)AC考法(二)根據(jù)給定的圖像分析電磁感應(yīng)過程[例2]

(2020·浙江7月選考)如圖1所示，在絕緣光滑水平桌面上，以O(shè)為原點(diǎn)、水平向右為正方向建立x軸，在0≤x≤1.0m區(qū)域內(nèi)存在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場。桌面上有一邊長L＝0.5m、電阻R＝0.25Ω的正方形線框abcd，當(dāng)平行于磁場邊界的cd邊進(jìn)入磁場時(shí)，在沿x方向的外力F作用下以v＝1.0m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng)，直到ab邊進(jìn)入磁場時(shí)撤去外力。若以cd邊進(jìn)入磁場時(shí)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在0≤t≤1.0s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與時(shí)間t的關(guān)系如圖2所示，在0≤t≤1.3s內(nèi)線框始終做勻速運(yùn)動(dòng)。(1)求外力F的大??；(2)在1.0s≤t≤1.3s內(nèi)存在連續(xù)變化的磁場，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與時(shí)間t的關(guān)系；(3)求在0≤t≤1.3s內(nèi)流過導(dǎo)線橫截面的電荷量q。1．(2021·太原模擬)(多選)如圖，在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導(dǎo)線框，導(dǎo)線框右側(cè)有兩個(gè)寬度也為L的有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向分別豎直向下和豎直向上。t＝0時(shí)導(dǎo)線框的右邊恰與磁場的左邊界重合，隨后導(dǎo)線框在外力作用下，以速度v勻速進(jìn)入并通過磁場區(qū)城。規(guī)定電流

i沿逆時(shí)針方向時(shí)為正，磁感線豎直向下時(shí)磁通量Φ為正，安培力的合力F向左為正。則以下關(guān)于Φ、i、F和線框中的電功率P隨時(shí)間變化的圖像正確的是(

)BD[鞏固提升]2．(20