2018届高考物理一轮复习 专题 电磁感应中的电路和图象问题导学案1

1、电磁感应中的电路和图象问题考点精练突破一电磁感应中的电路问题1.对电源的理解：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体就是电源，如切割磁感线的导体棒、有磁通量变化的线圈等，这种电源将其他形式的能转化为电能.2.对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成.3.问题分类(1)确定等效电源的正负极、感应电流的方向、电势高低、电容器极板的带电性质等问题.(2)根据闭合电路求解电路中的总电阻、路端电压、电功率等问题.(3)根据电磁感应的平均感应电动势求解电路中通过的电荷量.对应训练考向1电动势与路端电压的计算典例1如图所示，竖直平面内有一金属环，其

2、半径为a，总电阻为2r(金属环粗细均匀)，磁感应强度大小为B0的匀强磁场垂直穿过环平面，环的最高点A处用铰链连接长度为2a、电阻为r的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则此时A、B两端的电压大小为()A.B0avB.B0av C.B0avD.B0av解题指导当AB棒摆到竖直位置时，画出等效电路图，明确A、B两端电压是路端电压而不是电源电动势.解析棒摆到竖直位置时整根棒处在匀强磁场中，切割磁感线的长度为2a，导体棒切割磁感线产生的感应电动势EB02a，而，得EB02aB0av.外电路的总电阻R，根据闭合电路欧姆定律I，得总电流I.A、B两端的电压大小UI

3、RB0av，选项A正确.答案A变式1(2017山东潍坊统考)(多选)在如图甲所示的电路中，电阻R1R22R，圆形金属线圈半径为r1，线圈导线的电阻为R，半径为r2(r2Q2，q1q2 B.Q1Q2，q1q2C.Q1Q2，q1q2 D.Q1Q2，q1q2答案：A解析：设线框边长分别为l1、l2，线框中产生的热量QI2Rt()2Rl1，由于lablbc，所以Q1Q2.通过线框导体横截面的电荷量qtt，故q1q2，A选项正确.反思总结解决电磁感应中的电路问题的基本步骤(1)“源”的分析：用法拉第电磁感应定律算出E的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向(感应电流方向是电源内部电流的方向)，从

4、而确定电源正负极，明确内阻r.(2)“路”的分析：根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路.(3)根据EBLv或En，结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识、电功率、焦耳定律等相关关系式联立求解.突破二电磁感应中的图象问题1.图象问题图象类型(1)磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图象，即Bt图象、t图象、Et图象和It图象(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移x变化的图象，即Ex图象和Ix图象问题类型(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物

5、理量应用知识右手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律和相关数学知识等2.图象问题的特点与求解(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，有时根据不同的图象，进行综合计算.类型据电磁感应过程选图象据图象分析判断电磁感应过程求解流程 (2)图象问题的求解类型对应训练考向1根据图象分析判断电磁感应过程典例3(多选)在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1 m2，线圈电阻为1 .规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示.磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙

6、所示.则以下说法正确的是()甲乙A.在时间02 s内，I的最大值为0.01 AB.在时间35 s内，I的大小越来越小C.前2 s内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01 CD.第3 s内，线圈的发热功率最大解析02 s内，t0时刻磁感应强度变化率最大，电流最大，I0.01 A，A正确；35 s内电流大小不变，B错误；前2 s内通过线圈的电荷量q0.01 C，C正确；第3 s内感应电流为零，D错误.答案AC考向2根据电磁感应过程选择图象典例4(2016四川卷)(多选)如图所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R.质量为m、

7、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是FF0kv(F0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好.金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为FA，电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t变化的图象可能正确的有()A BC D解题指导(1)图线反映的关系都是瞬时关系，所以电流、电压、功率都是瞬时值.(2)根据受力情况列出方程，再根据k的可能取值范围，分析金属棒可能的运动情况，进而分析求解.解析设某时刻金属棒的速度为v，根据牛顿第二定律FFAma，即F0kvma，即F0vma，如果k，则加速度与速度成线性关系，

8、且随着速度增大，加速度越来越大，即金属棒运动的vt图象的切线斜率越来越大，由于FA，FAt图象的切线斜率也越来越大，感应电流、电阻两端的电压及感应电流的功率也会随时间变化得越来越快，B项正确；如果k，则金属棒做匀加速直线运动，电动势随时间均匀增大，感应电流、电阻两端的电压、安培力均随时间均匀增大，感应电流的功率与时间的二次方成正比，没有选项符合；如果k0 。(1)若k，金属棒水平向右做匀加速直线运动。所以在此情况下没有选项符合；(2)若k，F合随v增大而增大，即a随v增大而增大，说明金属棒在做加速度增大的加速运动，根据四个物理量与速度的关系可知B选项符合；(3)若k，F合随v增大而减小，即a随

9、v增大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知C选项符合。综上所述，选项B、C符合题意。答案BC3.解析根据it图象可知，在06 s内MN边都有大小恒定的电流通过，由FBIl可知，安培力的大小是恒定的，选项C、D均错；01 s、35 s内电流的方向由NM；13 s、56 s内电流的方向由MN，对以上情况可用左手定则判断出MN边的安培力方向，01 s、35 s内安培力方向向上，13 s、56 s内安培力方向向下，故选项B正确、A错误。答案B4.解析(1)带负电微粒受到重力和电场力而静止，因重力竖直向下，则电场力方向竖直向上，故M板带正电。ab棒向右切割磁感线产生感应电动势，ab棒等效于电源，其a端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下。(2)带负电微粒受到重力和电场力而静止，mgEqE所以UMN V0.1 VR3两端电压与电容器两端电压相等，由欧姆定