电磁感应中的电路问题最新版.ppt

09.06.2020,专题十六电磁感应中的电路问题,09.06.2020,电磁感应是电磁学的重点，是高中物理中难度较大、综合性最强的部分本专题主要讨论电磁感应现象中与电路有关的物理问题，即电学知识部分，如电磁感应定律、楞次定律、直流电路知识、磁场知识等多个知识点近年来，此专题在高考中出现的频率极高，如感应电流的产生条件、方向判定、自感现象、电磁感应的图象和导体切割磁感线产生的感应电动势的计算，且要求较高，几乎是年年有考。试题题型全面，选择题，填空题，计算题都可涉及，尤其是难度大，涉及知识合能力强，多以中档以上题目出现来增加试题的区分度，点多综合能力强，多以,09.06.2020,中档以上题目出现来增加试题的区分度，而选择和填空题多以中档左右的试题出现本专题在备考中应给予高度重视，强化训练重点是感应电流方向的判定；感应电动势的产生与计算难点是结合电路中的图象问题、电流和电压问题、能量与功率问题、电量问题、自感问题等，通过典型例题、变式训练达到巩固知识的目的，培养考生理解能力、分析综合能力，尤其从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力,09.06.2020,【例一】如图811所示，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为l、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac长度为.磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里现有一段长度为、电阻为均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠ac以恒定速度v向b端滑动，滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触当MN滑过的距离为时，导线ac中的电流是多大？方向如何？,图811,电磁感应中的电流、电压问题,09.06.2020,【分析】MN匀速切割磁感线，相当于一个直流电源，直角三角形导线框abc为负载电阻，画出等效电路图(如图所示)，再用E=BLv求出感应电动势的大小，用右手定则判定感应电流的方向，运用闭合电路欧姆定律求解,09.06.2020,【解析】,外,09.06.2020,【评析】本题考查了法拉第电磁感应定律、右手定则、电阻串、并联、闭合电路欧姆定律，但关键是找出等效电源、负载，画出电路图。,09.06.2020,如图812所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面则线框中感应电流的方向是(),图812,【变式题1】(2009浙江),09.06.2020,【解析】由楞次定律，一开始磁通量减小，后来磁通量增大，由“增反”“减同”可知电流方向是:dcbad.,AabcdaBdcbadC先是dcbad，后是abcdaD先是abcda，后是dcbad,【答案】B,09.06.2020,【变式题2】(2010上海物理)如图813，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为L，边长为L的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上，使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域，若以逆时针方向为电流的正方向，能反映线框中感应电流变化规律的是图(),图813,09.06.2020,09.06.2020,【解析】在0t1，电流均匀增大；在t1t2，两边感应电流方向相同，大小相加，故电流大；在t2t3，因右边离开磁场，只有一边产生感应电流，故电流小，所以选A，B错误同理，因为C是i-x图象，不是i-t图象，所以C中是曲线，C正确D错误,【答案】AC,09.06.2020,【变式题3】(2009广东新洲中学月考)如图814甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d=0.5m，电阻不计，左端通过导线与阻值R=2的电阻连接，右端通过导线与阻值RL=4的小灯泡L连接在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长l=2m，有一阻值r=2的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图814乙所示在t=0至t=4s内，金属棒PQ保持静止，在t=4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并,09.06.2020,保持匀速运动已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，小泡灯的亮度没有发生变化，求：(1)通过小灯泡的电流(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小,图814,09.06.2020,【解析】,总,09.06.2020,(,2,),当金属棒在磁场区域中运动时，由金属,棒切割磁感线产生电动势，电路为,R,与,R,L,并,联,，再与,r,串联，此时电路的总电阻,总,由于灯泡中电流不变，所以灯泡的电流,则流过金属棒的电流为,电动势,总,09.06.2020,【例二】如图821所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角a=30，导轨电阻不计磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨电接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接右端电路，灯泡的电阻RL=4R，定值电阻R1=2R，电阻箱电阻调到使R2=12R，重力加速度为g，现将金属棒由静止释放，试求：,电磁感应中的电功、电热问题,09.06.2020,图821,(1)金属棒下滑的最大速度为多少？(2)R2为何值时，其消耗的功率最大？最大的功率为多少？,09.06.2020,【解析】,总,总,09.06.2020,并,并,09.06.2020,【变式题1】(2011温州八校联考)如图822所示，金属棒AB垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，棒与导轨接触良好，棒AB和导轨电阻均忽略不计导轨左端接有电阻R，垂直于导轨平面的匀强磁场向下穿过平面现以水平向右的恒定外力F拉着棒AB向右移动，t秒末棒AB速度为v，移动的距离为l，且在t秒内速度大小一直在变化，则下列判断正确的是(),09.06.2020,At秒内AB棒所受的安培力方向水平向左，大小逐渐增大Bt秒内外力F做的功等于电阻R释放的电热Ct秒内AB棒做加速度逐渐减小的加速运动Dt秒末外力F做功的功率等于,图822,09.06.2020,【解析】金属棒向右运动，据安培定则可知，AB棒受到的安培力向左，由于向右运动的速度增大，电流增大，所以安培力也逐渐增大，A对；F对棒做的功转化为棒的动能和R上的电热，B错；t秒末F的功率为Fv，v为瞬时速度，由于不是匀加速运动，所以D错；因为恒力F不变，向左的安培力不断增大，合力逐渐减小，所以加速度逐渐减小，C对,【答案】AC,09.06.2020,【变式题2】如图823所示，平行光滑导轨竖直放置，匀强磁场方向垂直导轨平面，一质量为m的金属棒a沿导轨滑下，电阻R上消耗的最大功率为P(不计棒及导轨电阻)，要使R上消耗的最大功率为4P，可行的办法有()A将磁感应强度变为原来的4倍B将磁感应强度变为原来的1/2C将电阻R变为原来的4倍D将电阻R变为原来的2倍,图823,09.06.2020,【解析】,【答案】BC,09.06.2020,【变式题3】(2009福建)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图824甲所示已知发电机线圈内阻为5.0w，现外接一只电阻为95.0w的灯泡，如图824乙所示，则()A电压表的示数为220VB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J,图824,09.06.2020,【解析】,09.06.2020,【答案】D,09.06.2020,【例三】如图831所示，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨(在纸面内)，磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于a、b放置，保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计现经历以下四个过程：以速率v移动d，使它与Ob的距离增大一倍；再以速率v移动c，使它与Oa的距离减小一半；然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；最后以速率2v移动d，使它也回到原处设上述四个过程中通过电阻R的电荷量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，则(),电磁感应中的电量问题,09.06.2020,AQ1=Q2=Q3=Q4BQ1=Q2=2Q3=2Q4C2Q1=2Q2=Q3=Q4DQ1Q2=Q3Q4,图831,09.06.2020,【分析】设开始导轨d与Ob的距离为x1，导轨c与Oa的距离为x2，由法拉第电磁感应定律知，移动c或d时产生的感应电动势：，通过导体R的电量为：，由上式可知，通过导体R的电量与导体d或c移动的速度无关，由于B与R为定值，其电量取决于所围成面积的变化,09.06.2020,【解析】若导轨d与Ob距离增大一倍，即由x1变2x1，则所围成的面积增大了DS1=x1x2；,若导轨c再与Oa距离减小一半，即由x2变为，则所围成的面积又减小了DS2=2x1=x1x2；,若导轨c再回到原处，此过程面积的变化为;,最后导轨d又回到原处，此过程面积的变化为；由于，则通过电阻R的电荷量是相等的，即Q1=Q2=Q3=Q4，所以选A.,【答案】A,09.06.2020,【变式题1】如图832所示，匝数N=100匝、截面积S=0.2m2、电阻r=0.5的圆形线圈MN处于垂直纸面向里的匀强磁场内，磁感应强度随时间按B=0.6+0.02t(T)的规律变化处于磁场外的电阻R1=3.5，R2=6，电容C=30F，开关S开始时未闭合，求：,(1)闭合S后，线圈两端M、N两点间的电压UMN和电阻R2消耗的电功率；(2)闭合S一段时间后又打开S，则S断开后通过R2的电荷量为多少？,图832,09.06.2020,【解析】(1)线圈中感应电动势通过电源的电流强度线圈两端M、N两点间的电压电阻R2消耗的电功率,09.06.2020,(2)闭合S一段时间后，电路稳定，电器C相当于开路，其两端电压UC等于R2两端的电压，即:电容器充电后所带电荷量为:当S再断开后，电容器通过电阻R2放电，通过R2的电荷量为7.210-6C.,09.06.2020,图833,如图833所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度w匀速转动，线框中感应电流的有效值I=.线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q=.,【变式题2】(2009天津),09.06.2020,【解析】本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识,09.06.2020,【变式题3】如图834所示，两个电阻的阻值分别为R和2R，其余电阻不计，电容器的电容为C，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，金属棒ab、cd的长度均为l，当棒ab以速度v向左切割磁感应线运动，棒cd以速度2v向右切割磁感应线运动时，电容C的电量为多大？哪一个极板带正电？,图834,09.06.2020,【解析】,09.06.2020,图841,AD,【例4】,电磁感应中的自感问题,09.06.2020,【解析】电键K闭合时每个灯泡的电流为I，则流过电感L1的电流为2I，流过电感L2的电流为I，断开电键K的瞬间，通过电感上的电流不会发生突变，L1中的电流从2I减小到零，L2中的电流从I减小到零，bc中电流都从I减小到零，a中电流从2I减小到零，故b、c缓慢变暗，a灯先亮一下然后逐渐变暗，AD正确,【答案】AD,09.06.2020,A电流表A1的示数比A2的小B电流表A2的示数比A3的小C电流表A1和A2的示数相同D电流表的示数都不为零,图842,【变式题1】(2010四川)图842甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图842乙所示，则在t1t2时间内(),09.06.2020,【解析】由B-t图象知在t1t2时间内，原线圈中磁场先负向减小后正向增大，则副线圈中磁通量是均匀变化的，根据法拉第电磁感应定律在副线圈中产生的感应电流大小不变，再根据楞次定律可判断负向减小时和正向增大时感应电流的方向相同，则在t1t2时间内副线圈中感应电流为稳恒电流，所以A1和A2的示数相同，A3的示数为0.,【答案】C,09.06.2020,图843,【变式题2】如图843所示，L1、L2、L3是完全相同的灯泡，L为直流电阻可忽略的自感线圈，开关S原来接通，将开关S断开时，下面说法正确的是(),AL1闪亮一下后熄灭BL2闪亮一下后恢复原来的亮度CL3变暗一下后恢复原来的亮度DL3闪亮一下后恢复原来的亮度,D,09.06.2020,图851,【例5】abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图851所示若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是(),电磁感应中的图像,09.06.2020,09.06.2020,【分析】解决图象类问题的关键是分析磁通量的变化是否均匀，从而判断感应电动势(电流)或安培力的大小是否恒定，然后运用楞次定律或右手定则判断它们的方向，分析出相关物理量之间的函数关系，确定其大小和方向及在坐标在中的范围,09.06.2020,【解析】01s内B垂直纸面向里均匀增大，则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线圈中产生恒定的感应电流，方向为逆时针方向，排除A、C选项；2s3s内，B垂直纸面向外均匀增大，同理可得线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向，排除B选项，D正确,【答案】D,09.06.2020,【评析】考查了电磁感应现象中对图象问题的分析，要正确理解图象问题，必须能根据图象的定义把图象反映的规律对应到实际过程中去，又能根据对实际过程的抽象对应到图象中去，最终根据实际过程的物理规律判断,09.06.2020,【变式题1】(2010浙江)半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图852(甲)所示有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图852(乙)所示在t=0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止微粒，则以下说法正确的是(),09.06.2020,A第2秒内上极板为正极B第3秒内上极板为负极C第2秒末微粒回到了原来位置D第2秒末两极板之间的电场强度大小为0.2pr2/d,图852,09.06.2020,【解析】01s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电，金属板下极板带正电；若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向上而向上做匀加速运动1s2s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电，金属板下极板带负电；若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向下而向上做匀减速运动，2s末速度减小为零,09.06.2020,2s3s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电，金属板下极板带负电；若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向下而向下做匀加速运动两极板间的电场强度大小3s4s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电，金属板下极板带正电；若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向上而向下做匀减速运动4s末速度减小为零，同时回到了原来的位置选项A正确,【答案】A,09.06.2020,【变式题2】(2010全国)图853中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，P为滑动头现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，N2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值)下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是(),09.06.2020,图853,09.06.2020,【解析】均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，说明副线圈的匝数在均匀增大根据理想变压器原理：得：，均匀增大(k为单位时间内增加的匝数)，选项C正确灯泡两端电压由零开始增大时，灯泡的电阻也增大，所描绘的伏安特性曲线应该为B，选项B正确、A错误灯泡的功率增大得越来越快，选项D错误.,【答案】BC,现代人每天生活在纷繁、复杂的社会当中，紧张、高速的节奏让人难得有休闲和放松的时光。人们在奋斗事业的搏斗中深感身心的疲惫。然而，如果你细心观察，你会发现作为现代人，其实人们每天都在尽可能的放松自己，调整生活节奏，追求充实快乐的人生。看似纷繁的社会里，人们的生活方式其实也不复杂。大家在忙忙碌碌中体味着平凡的人生乐趣。由此我悟出一个道理，那就是-生活简单就是幸福。生活简单就是幸福。一首优美的音乐、一支喜爱的歌曲，会让你心境开朗。你可以静静地欣赏你喜爱的音乐，可以在流荡的旋律中回忆些什么，或者什么都不去想；你可以一个人在房间里大声的放着摇滚，也可以在网上用耳麦与远方的朋友静静地共享；你还可以一边放送着音乐，一边做着家务.生活简单就是幸福。一杯清茶，或一杯咖啡，放在你的桌边，你的心情格外的怡然。你可以浏览当天的报纸，了解最新的国内外动态，哪怕是街头趣闻；或者捧一本自己喜欢的杂志、小说，从字里行间获得那种特别的轻松和愉悦.生活简单就是幸福。经过精心的烹制，一桌可心的菜肴就在你的面前，你招呼家人快来品尝，再备上最喜欢的美酒，这是多么难得的享受！生活简单就是幸福。春暖花开的季节，或是清风送爽的金秋，你和家人一起，或是朋友结伴，走出户外，来一次假日的郊游，享受大自然带给你的美丽、芬芳。吸一口新鲜的空气，忘却都市的喧嚣，身心仿佛受到一番洗涤，这是一种什么样的轻松感受！生活简单就是幸福。你参加朋友们的一次聚会，那久违的感觉带给你温馨和激动，在觥酬交错之间你享受与回味真挚的友情。朋友，是那样的弥足珍贵.生活简单就是幸福。周末的夜晚，一家老小围坐在电视机旁，尽享团圆的欢乐现代人越来越会生活，越来越会用各种不同的方式来放松自己。垂钓、上网、打牌、玩球、唱卡拉OK、下棋.不一而足。人们根据自己的兴趣爱好寻找放松身心的最佳方式，在相对固定的社交圈子里怡然的生活，而且不断的扩大交往的圈子，结交新的朋友有时，你会为新添置的一套漂亮时装而快乐无比；有时，你会为孩子的一次小考成绩优异而倍感欣慰；有时，你会为刚参加的一项比赛拿了名次而喜不自胜；有时，你会为完成了上司交给的一个任务而信心大增生活简单就是幸福！生活简单就是幸福，不意味着我们放弃了对目标的追逐，是在忙碌中的停歇，是身心的恢复和调整，是下一步冲刺的前奏，是以饱满的精力和旺盛的热情去投入新的“战斗”的一个“驿站”；生活简单就是幸福，不意味着我们放弃了对生活的热爱，是于点点滴滴中去积累人生，在平平淡淡中寻求充实和快乐。放下沉重的负累，敞开明丽的心扉，去过好你的每一天。生活简单就是幸福！我的心徜徉于春风又绿的江南岸，纯粹，清透，雀跃，欣喜。原来，真正的愉悦感莫过于触摸到一颗不染的初心。人到中年，初心依然，纯真依然，情怀依然，幸甚至哉。生而为人，芳华刹那，真的不必太多要求，一盏茶，一本书，一颗笃静的心，三两心灵知己，兴趣爱好一二，足矣。亦舒说：“什么叫做理想生活？不用吃得太好穿得太好住得太好，但必需自由自在，不感到任何压力，不做工作的奴隶，不受名利的支配，有志同道合的伴侣，活泼可爱的孩子，丰衣足食，已经算是理想。”时间如此猝不及防，生命如此仓促，忠于自己的内心才是真正的勇敢，以不张扬的姿态，将自己活成一道独一无二的风景，才是最大的成功。试问，你有多久没有靠在门槛上看月亮了，你有多久没有在家门口的那棵大树下乘凉了，你有多久没有因为一个人一件事而心生感动了，你又有多久没有审视自己的内心了？与命运的较量中，我们被迫前行，却忘记了来时的方向；我们习惯了飞翔，却成了无脚的鸟。年轻时我们并不了解自己，不知道自己需要什么。不知道什么才是自己最想要的，什么才是最适合自己的，自己又是怎么样的一个人。”时光叠加，沧桑有痕，终究懂得，漫漫人生路，得失爱恨别离，不过是生命的常态。原来，人生最曼妙的风景，就是那颗没被俗世河流污染的初心。大千世界，有很多的东西可以去热爱，或许一株风中摇曳的小草，一朵迎风招展的小花，一条弯弯曲曲的小河，都足够让我们触摸迷失的初心。紫陌红尘，芸芸众生，皆是过客。若时光允许，我愿意一生柔软，爱了樱桃，爱芭蕉，静守于轮回的渡口，揣一颗云水禅心，将寂寞坐断，将孤独守成一帧最美的山水画卷。一直渴盼着，与心悦的人相守于古朴的小院，守着老旧的光阴，只闻花香，不谈悲喜，读书喝茶，不争朝夕。阳光暖一点，再暖一点，日子慢一些，再慢一些，从容而优雅地老去。浮生荡荡，阳春白雪，触目横斜千万朵，赏心不过两三枝；任凭弱水三千，只取一瓢饮。有梦的季节，有爱的润泽，走过的日子，都会成为笔尖温润如玉的诗篇。相信越是走到最后，剩下的唯有一颗向真向善向美的初心。似水流年，如花美眷，春潮带雨晚来急，野渡无人舟自横朝花夕拾，当回望过往，你是此生无憾，还是满心懊悔呢？随着芳华的流逝，我们终究会明白：任何的财富都比不上精神上的愉悦，任何的快感都不及对初心的执着