高考物理总复习 第3讲 专题：电磁感应中的电路和图像问题课件 新人教版选修32.ppt

对应学生用书p191 一 电磁感中的电路问题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 2 该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的 其余部分是 电源 外电路 内阻 2 电源电动势和路端电压 1 电动势 e 或e 2 路端电压 u ir blv e ir 二 电磁感应图象问题电磁感应现象中的图象及应用 时间t 位移x 楞次定律 法拉第电磁感应定律 关于电磁感应图象问题的 四明确一理解 1 四个明确 明确图象所描述的物理意义 明确图象中各种正 负号的含义 明确图象斜率的含义 明确图象和电磁感应过程之间的对应关系 1 问题归类 2 一些常见的误区 1 误区一 不能正确分析感应电动势与感应电流方向的关系及内 外电路中电势的高低关系 在电磁感应现象中 电源内部的电流方向即为感应电动势的方向 内电路中电流由低电势流向高电势 而外电路中电流从高电势流向低电势 2 误区二 应用欧姆定律分析求解电路时 忘记了等效电源内阻对电路的影响 3 误区三 对连接在电路中电表的测量不能正确地分析 特别是并联在等效电源两端的电压表 它所测量的是路端电压 而不是等效电源的电动势 1 调节rx r 释放导体棒 当棒沿导轨匀速下滑时 求通过棒的电流i及棒的速率v 2 改变rx 待棒沿导轨再次匀速下滑后 将质量为m 带电荷量为 q的微粒水平射入金属板间 若它能匀速通过 求此时的rx 1 图象问题的特点考查方式比较灵活 有时根据电磁感应现象发生的过程 确定图象的正确与否 有时依据不同的图象 进行综合计算 2 图象问题的求解类型 3 解题关键弄清初始条件 正 负方向的对应变化范围 所研究物理量的函数表达式 进出磁场的转折点是解决问题的关键 4 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 画图象或判断图象 说明 对于图象问题 应做 三看 三明确 即 1 看轴 看清变量 2 看线 看图象的形状 3 看点 看特殊点和转折点 4 明确图象斜率的物理意义 5 明确截距的物理意义 6 明确 的含义 现以b点为原点o 沿直角边bc作x轴 让在纸面内与abc形状完全相同的金属线框abc的bc边处在x轴上 t 0时线框c点恰好位于原点o的位置 让abc沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场 现规定逆时针方向为线框中感应电流的正方向 如下图所示四个i x图象中 能正确表示感应电流随线框位移变化关系的是 尝试解答 在x 0 2l过程中 由于通过线框的磁通量始终为零 因此感应电流为零 在x 2l 3l过程中 感应电流先由2i0逐渐减小到零后又增大到 i0 在x 3l 4l过程中 感应电流从 i0逐渐减小到零 能正确表示感应电流随线框位移变化关系的是图d 答案 d 解题时一定要分析清楚运动过程 找出切割磁感线的有效长度 要有全局观 同时搞清切割磁感线的有几部分导体 注意每段导体中的感应电动势的方向 利用感应电流方向和i t图象里的面积表示电荷量进行选项排除是较便利的方法 答案 bc 对应学生用书p193 物理思维方法 等效法 在电磁感应中的应用 等效法 是从事物间的等同效果出发来研究问题的科学思维方法 运用等效法 可以在某种物理意义效果相同的前提下 把实际的 复杂的物理现象 物理过程转化为理想的 简单的 等效的物理现象 物理过程来处理 在使用等效法处理问题时应注意以下两点 1 等效前和等效后的物理现象和物理过程应遵守相同的物理规律 2 等效法的实质是 等同性 常见的等效法有三种 模型的等效 过程的等效 作用的等效 22分 2012 高考浙江卷 为了提高自行车夜间行驶的安全性 小明同学设计了一种 闪烁 装置 如图所示 自行车后轮由半径r1 5 0 10 2m的金属内圈 半径r2 0 40m的金属外圈和绝缘辐条构成 2 当金属条ab进入 扇形 磁场时 画出 闪烁 装置的电路图 3 从金属条ab进入 扇形 磁场时开始 经计算画出轮子转一圈过程中 内圈与外圈之间电势差uab随时间t变化的uab t图象 4 若选择的是 1 5v0 3a 的小灯泡 该 闪烁 装置能否正常工作 有同学提出 通过改变磁感应强度b 后轮外圈半径r2 角速度 和张角 等物理量的大小 优化前同学的设计方案 请给出你的评价 思维启迪 1 ab边进入磁场时 ab边相当于电源 其他三个边并联相当于外电路 其他边进入磁场时 磁场中的那个边相当于电源 ab边与另外两个边并联相当于外电路 不论哪一种情况 ab边的电压都等于路端电压 2 电路中电流 电压的计算可参照以下思路进行 2 通过分析 可得电路图为 3分 在t 1s内 金属条有四次进出 后三次与第一次相同 由 可画出如下uab t图象 4分 4 闪烁 装置不能正常工作 金属条的感应电动势只有4 9 10 2v 远小于小灯泡的额定电压 因此无法工作 4分 b增大 e增大 但有限度 r2增大 e增大 但有限度 增大 e增大 但有限度 增大 e不变 2012 苏州模拟 将一个矩形金属线框折成直角框架abcdefa 置于倾角为 37 的斜面上 ab边与斜面的底线mn平行 如图所示 1 求线框中感应电流的大小 并指出ab段导线上感应电流的方向 2 t为何值时框架的ab边对斜面的压力恰为零 3 从t 0开始到该时刻通过ab边的电荷量是多少 答案 1 1 0aa b 2 0 8s 3 0 8c 令线框的cd边刚好与磁场左边界重合时 t 0 uab 0为正 u0 blv 在下图中 关于线框中a b两点间的电势差uab随线框cd边的位移x变化的图象中正确的是 易错分析 本题出错原因在于过程分析不全面 没有灵活运用闭合电路的特点 也没有分析内 外电路以及部分电路间的连接关系 另外题目中规定的uab 0也要注意 不可忽视 弄清初始条件 正 负方向的对应变化范围 所研究物理量的函数表达式 进出磁场的转折点是解决问题的关键 电磁感应中的图象问题的分析 要抓住磁通量的变化 从而推知感应电动势 电流 大小变化的规律 用楞次定律判断出感应电动势 电流 的方向 从而确定其正负及其在坐标系中的范围 另外 要解决图象问题 必须能把图象反映的规律对应到实际过程中去 最终根据实际过程的物理规律进行判断 才是解决图象问题的根本 如图所示 在pq qr区域中存在着磁感应强度大小相等 方向相反的匀强磁场 磁场方向均垂直于纸面 一导线框abcdefa位于纸面内 框的邻边都相互垂直 bc边与磁场的边界p重合 导线框与磁场区域的尺寸如图所示 从t 0时刻开始 线框匀速横穿两个磁场区域 以a b c d e f为线框中的电动势e的正方向 则如图所示的四个e t关系示意图中正确的是 解析 由右手定则和e blv判定水平位移从0 l时e blv 从l 2l时 e 0 从2l 3l时 e 3blv 从3l 4l时 e 2blv 可知图c正确 答案 c 对应学生用书p195 1 矩形导线框abcd 如图 甲 放在匀强磁场中 磁感线方向与线框平面垂直 磁感应强度b随时间变化的图象如图 乙 所示 t 0时刻 磁感应强度的方向垂直纸面向里 若规定导线框中感应电流逆时针方向为正 则在0 4s时间内 线框中的感应电流i以及线框的ab边所受安培力f随时间变化的图象为 安培力取向上为正方向 答案 c 2 如图所示 两根相距为l的平行直导轨ab cd b d间连有一固定电阻r 导轨电阻可忽略不计 mn为放在ab和cd上的一导体杆 与ab垂直 其电阻也为r 整个装置处于匀强磁场中 磁感应强度的大小为b 磁场方向垂直于导轨所在平面 指向图中纸面内 现对mn施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动 令u表示mn两端电压的大小 则 答案 a 3 2012 东城一模 如图所示正方形闭合导线框处于磁感应强度恒定的匀强磁场中 c e d f为线框中的四个顶点 图 甲 中的线框绕e点转动 图 乙 中的线框向右平动 磁场足够大 下列判断正确的是 a 图 甲 线框中有感应电流产生 c点电势比d点低b 图 甲 线框中无感应电流产生 c d两点电势相等c 图 乙 线框中有感应电流产生 c点电势比d点低d 图 乙 线框中无感应电流产生 c d两点电势相等 答案 b