2018屆高考物理一輪復習 專題 電磁感應中的電路和圖象問題導學案1

1、電磁感應中的電路和圖象問題考點精練突破一電磁感應中的電路問題1.對電源的理解：在電磁感應現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就是電源，如切割磁感線的導體棒、有磁通量變化的線圈等，這種電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.2.對電路的理解：內(nèi)電路是切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈，外電路由電阻、電容等電學元件組成.3.問題分類(1)確定等效電源的正負極、感應電流的方向、電勢高低、電容器極板的帶電性質(zhì)等問題.(2)根據(jù)閉合電路求解電路中的總電阻、路端電壓、電功率等問題.(3)根據(jù)電磁感應的平均感應電動勢求解電路中通過的電荷量.對應訓練考向1電動勢與路端電壓的計算典例1如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，其

2、半徑為a，總電阻為2r(金屬環(huán)粗細均勻)，磁感應強度大小為B0的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面，環(huán)的最高點A處用鉸鏈連接長度為2a、電阻為r的導體棒AB，AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當擺到豎直位置時，B點的線速度為v，則此時A、B兩端的電壓大小為()A.B0avB.B0av C.B0avD.B0av解題指導當AB棒擺到豎直位置時，畫出等效電路圖，明確A、B兩端電壓是路端電壓而不是電源電動勢.解析棒擺到豎直位置時整根棒處在勻強磁場中，切割磁感線的長度為2a，導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢EB02a，而，得EB02aB0av.外電路的總電阻R，根據(jù)閉合電路歐姆定律I，得總電流I.A、B兩端的電壓大小UI

3、RB0av，選項A正確.答案A變式1(2017山東濰坊統(tǒng)考)(多選)在如圖甲所示的電路中，電阻R1R22R，圓形金屬線圈半徑為r1，線圈導線的電阻為R，半徑為r2(r2Q2，q1q2 B.Q1Q2，q1q2C.Q1Q2，q1q2 D.Q1Q2，q1q2答案：A解析：設線框邊長分別為l1、l2，線框中產(chǎn)生的熱量QI2Rt()2Rl1，由于lablbc，所以Q1Q2.通過線框?qū)w橫截面的電荷量qtt，故q1q2，A選項正確.反思總結(jié)解決電磁感應中的電路問題的基本步驟(1)“源”的分析：用法拉第電磁感應定律算出E的大小，用楞次定律或右手定則確定感應電動勢的方向(感應電流方向是電源內(nèi)部電流的方向)，從

4、而確定電源正負極，明確內(nèi)阻r.(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)根據(jù)EBLv或En，結(jié)合閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路知識、電功率、焦耳定律等相關(guān)關(guān)系式聯(lián)立求解.突破二電磁感應中的圖象問題1.圖象問題圖象類型(1)磁感應強度B、磁通量、感應電動勢E和感應電流I隨時間t變化的圖象，即Bt圖象、t圖象、Et圖象和It圖象(2)對于切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流的情況，還常涉及感應電動勢E和感應電流I隨導體位移x變化的圖象，即Ex圖象和Ix圖象問題類型(1)由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖象(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應過程，求解相應的物

5、理量應用知識右手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定律和相關(guān)數(shù)學知識等2.圖象問題的特點與求解(1)圖象問題的特點考查方式比較靈活，有時根據(jù)電磁感應現(xiàn)象發(fā)生的過程，確定圖象的正確與否，有時根據(jù)不同的圖象，進行綜合計算.類型據(jù)電磁感應過程選圖象據(jù)圖象分析判斷電磁感應過程求解流程 (2)圖象問題的求解類型對應訓練考向1根據(jù)圖象分析判斷電磁感應過程典例3(多選)在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，線圈所圍的面積為0.1 m2，線圈電阻為1 .規(guī)定線圈中感應電流I的正方向從上往下看是順時針方向，如圖甲所示.磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙

6、所示.則以下說法正確的是()甲乙A.在時間02 s內(nèi)，I的最大值為0.01 AB.在時間35 s內(nèi)，I的大小越來越小C.前2 s內(nèi)，通過線圈某截面的總電荷量為0.01 CD.第3 s內(nèi)，線圈的發(fā)熱功率最大解析02 s內(nèi)，t0時刻磁感應強度變化率最大，電流最大，I0.01 A，A正確；35 s內(nèi)電流大小不變，B錯誤；前2 s內(nèi)通過線圈的電荷量q0.01 C，C正確；第3 s內(nèi)感應電流為零，D錯誤.答案AC考向2根據(jù)電磁感應過程選擇圖象典例4(2016四川卷)(多選)如圖所示，電阻不計、間距為l的光滑平行金屬導軌水平放置于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中，導軌左端接一定值電阻R.質(zhì)量為m、

7、電阻為r的金屬棒MN置于導軌上，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FF0kv(F0、k是常量)，金屬棒與導軌始終垂直且接觸良好.金屬棒中感應電流為i，受到的安培力大小為FA，電阻R兩端的電壓為UR，感應電流的功率為P，它們隨時間t變化的圖象可能正確的有()A BC D解題指導(1)圖線反映的關(guān)系都是瞬時關(guān)系，所以電流、電壓、功率都是瞬時值.(2)根據(jù)受力情況列出方程，再根據(jù)k的可能取值范圍，分析金屬棒可能的運動情況，進而分析求解.解析設某時刻金屬棒的速度為v，根據(jù)牛頓第二定律FFAma，即F0kvma，即F0vma，如果k，則加速度與速度成線性關(guān)系，

8、且隨著速度增大，加速度越來越大，即金屬棒運動的vt圖象的切線斜率越來越大，由于FA，F(xiàn)At圖象的切線斜率也越來越大，感應電流、電阻兩端的電壓及感應電流的功率也會隨時間變化得越來越快，B項正確；如果k，則金屬棒做勻加速直線運動，電動勢隨時間均勻增大，感應電流、電阻兩端的電壓、安培力均隨時間均勻增大，感應電流的功率與時間的二次方成正比，沒有選項符合；如果k0 。(1)若k，金屬棒水平向右做勻加速直線運動。所以在此情況下沒有選項符合；(2)若k，F(xiàn)合隨v增大而增大，即a隨v增大而增大，說明金屬棒在做加速度增大的加速運動，根據(jù)四個物理量與速度的關(guān)系可知B選項符合；(3)若k，F(xiàn)合隨v增大而減小，即a隨

9、v增大而減小，說明金屬棒在做加速度減小的加速運動，直到加速度減小為0后金屬棒做勻速直線運動，根據(jù)四個物理量與速度關(guān)系可知C選項符合。綜上所述，選項B、C符合題意。答案BC3.解析根據(jù)it圖象可知，在06 s內(nèi)MN邊都有大小恒定的電流通過，由FBIl可知，安培力的大小是恒定的，選項C、D均錯；01 s、35 s內(nèi)電流的方向由NM；13 s、56 s內(nèi)電流的方向由MN，對以上情況可用左手定則判斷出MN邊的安培力方向，01 s、35 s內(nèi)安培力方向向上，13 s、56 s內(nèi)安培力方向向下，故選項B正確、A錯誤。答案B4.解析(1)帶負電微粒受到重力和電場力而靜止，因重力豎直向下，則電場力方向豎直向上，故M板帶正電。ab棒向右切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，ab棒等效于電源，其a端為電源的正極，由右手定則可判斷，磁場方向豎直向下。(2)帶負電微粒受到重力和電場力而靜止，mgEqE所以UMN V0.1 VR3兩端電壓與電容器兩端電壓相等，由歐姆定