高考物理一轮复习 专题7 电磁感应现象中的电路和图象问题课件.ppt

专题7电磁感应现象中的电路和图象问题 2 基础夯实 自我诊断 一 电磁感应现象中的电路问题1 内电路和外电路 1 切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源 2 该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻 其余部分是外电路 2 电源电动势和路端电压 1 电动势 e blv或e n 2 路端电压 u ir e ir 3 基础夯实 自我诊断 二 电磁感应现象中的图象问题 4 基础夯实 自我诊断 在感应电流的i t图象中 图象与时间轴所包围的面积越大 通过回路的电荷量是否就越大 提示是 因为q it 所以在感应电流的i t图象中 图象与时间轴所包围的面积表示通过回路的电荷量 5 基础夯实 自我诊断 1 多选 用均匀导线做成的正方形线圈边长为l 正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中 如图所示 当磁场以的变化率增强时 则 a 线圈中感应电流方向为acbda 答案 解析 6 基础夯实 自我诊断 2 2016 福建泉州模拟 如图甲所示 光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60 的斜向下的匀强磁场中 匀强磁场的磁感应强度b随时间t的变化规律如图乙所示 规定斜向下为正方向 导体棒ab垂直导轨放置 除电阻r的阻值外 其余电阻不计 导体棒ab在水平外力f作用下始终处于静止状态 规定a b的方向为电流的正方向 水平向右的方向为外力f的正方向 则在0 t1时间内 选项图中能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力f随时间t变化的是 7 基础夯实 自我诊断 答案 解析 8 考点一 考点二 考点一电磁感应中的电路问题 师生共研 1 对电磁感应电路的理解 1 在电磁感应电路中 相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能 2 电源 两端的电压为路端电压 而不是感应电动势 3 电源的正负极 感应电流的方向 电势的高低 电容器极板带电问题 均可用右手定则或楞次定律判定 9 考点一 考点二 2 电磁感应中电路知识的关系图 10 考点一 考点二 例1如图所示 在匀强磁场中竖直放置两条足够长的平行导轨 磁场方向与导轨所在平面垂直 磁感应强度大小为b0 导轨上端连接一阻值为r的电阻和开关s 导轨电阻不计 两金属棒a和b的电阻都为r 质量分别为ma 0 02kg和mb 0 01kg 它们与导轨接触良好 并可沿导轨无摩擦地运动 若将b棒固定 开关s断开 用一竖直向上的恒力f拉a棒 当a棒以v1 10m s的速度向上做匀速运动后 再释放b棒 b棒恰能保持静止 g取10m s2 11 考点一 考点二 1 求拉力f的大小 2 若将a棒固定 开关s闭合 让b棒自由下滑 求b棒滑行的最大速度v2 3 若将a棒和b棒都固定 开关s断开 使磁感应强度从b0随时间均匀增加 经0 1s后磁感应强度增大到2b0时 a棒受到的安培力大小正好等于a棒的重力 求两棒间的距离 解析 1 解法一 a棒做切割磁感线运动 产生的感应电动势为e b0lv1 a棒与b棒构成串联闭合电路 电流强度为i a棒 b棒受到的安培力大小为fa ilb0 fb ilb0依题意 对a棒 有f fa ga对b棒 有fb gb联立解得f ga gb 0 3n 12 考点一 考点二 解法二 a b棒都处于平衡状态 所以可将a b棒看成一个整体 整体受到重力和向上的拉力f 所以f ga gb 0 3n 2 a棒固定 开关s闭合后 当b棒以速度v2匀速下滑时 b棒滑行速度达到最大 b棒做切割磁感线运动 产生的感应电动势为e1 b0lv2 等效电路图如图所示 13 考点一 考点二 依题意有fa2 2b0i2l ga 代入数据解得h 1m 答案 1 0 3n 2 7 5m s 3 1m 14 考点一 考点二 思维点拨 1 试画出a棒固定 s闭合 b棒自由下滑时的等效电路 2 第 2 问中 b棒自由下滑 什么时候滑行的速度最大 3 第 2 3 问中的感应电动势如何求 提示 1 2 b棒所受合力为零时 3 eb blve 15 考点一 考点二 方法归纳电磁感应现象中电路问题的处理方法1 确定电源 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势 该导体或回路就相当于电源 利用e blv或e n求出感应电动势的大小 利用右手定则或楞次定律判断电流方向 2 分析电路结构 内 外电路及外电路的串 并联关系 画出等效电路图 3 利用电路规律求解 主要应用欧姆定律及串 并联电路的基本性质等列方程求解 16 考点一 考点二 突破训练1 在同一水平面的光滑平行导轨p q相距l 1m 导轨左端接有如图所示的电路 其中水平放置的平行板电容器两极板m n相距d 10mm 定值电阻r1 r2 12 r3 2 金属棒ab的电阻r 2 其他电阻不计 磁感应强度为b 0 5t的匀强磁场竖直穿过导轨平面 当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时 悬浮于电容器两极板之间质量m 1 10 14kg 电荷量q 1 10 14c的微粒恰好静止不动 g取10m s2 在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好 且速度保持恒定 试求 17 考点一 考点二 1 匀强磁场的方向 2 ab两端的路端电压 3 金属棒ab运动的速度 解析 1 负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态 因为重力竖直向下 所以电场力竖直向上 故m板带正电 ab棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势 ab棒等效于电源 其a端为电源的正极 感应电流方向由b a 由右手定则可判断 磁场方向竖直向下 2 微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态 根据平衡条件有mg eq r3两端电压与电容器两端电压相等 18 考点一 考点二 3 由闭合电路欧姆定律得e uab ir 0 5v由法拉第电磁感应定律得感应电动势e blv联立解得v 1m s 答案 1 竖直向下 2 0 4v 3 1m s 19 考点一 考点二 考点二电磁感应中的图象问题 师生共研 1 图象类型 20 考点一 考点二 2 分析方法 21 考点一 考点二 例2如图甲所示 在光滑水平桌面上有一边长为l 电阻为r的正方形导线框 导线框右侧有一宽度为d d l 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 t 0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 图乙各图象中 可能正确描述上述过程的是 甲乙 答案 解析 22 考点一 考点二 例3 2016 山西太原期中 有一等腰直角三角形区域 其斜边长为2l 高为l 在该区域内分布着磁场 如图所示 左侧磁场方向垂直纸面向外 右侧磁场方向垂直纸面向里 磁感应强度大小均为b 一边长为l 总电阻为r的正方形导线框abcd 从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域 取沿顺时针方向的感应电流为正 下列表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是 答案 解析 23 考点一 考点二 方法归纳1 解决图象问题的一般步骤 1 明确图象的种类 是b t图还是 t图 e t图或者i t图等 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的对应关系 4 结合法拉第电磁感应定律 欧姆定律 牛顿运动定律等知识写出函数关系式 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 画图象或判断图象 24 考点一 考点二 2 电磁感应中图象类选择题的两个常用方法 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 特别是分析物理量的正负 以排除错误的选项 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关系 然后由函数关系对图象进行分析和判断 25 考点一 考点二 突破训练2 2016 云南一检 如图甲所示 线圈abcd固定于匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向外 当磁场变化时 线圈ab边所受安培力向右且变化规律如图乙所示 则磁场的变化情况可能是下列选项中的 答案 解析 26 考点一 考点二 3 多选 矩形导线框abcd放在匀强磁场中处于静