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1、電磁感應電磁感應第第 十十 章章微專題微專題13電磁感應中的電路電磁感應中的電路和圖象問題和圖象問題欄目導航命題點一命題點一 電磁感應中的電路問題電磁感應中的電路問題命題點二命題點二 電磁感應中的圖象問題電磁感應中的圖象問題模擬演練模擬演練穩(wěn)基提能穩(wěn)基提能課后回顧課后回顧高效練習高效練習1題型簡述：題型簡述：在電磁感應問題中，切割磁感線運動的導體或磁通量發(fā)生變化在電磁感應問題中，切割磁感線運動的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當于電源，該部分導體或線圈與其他電阻、燈泡、電容器等用電器構成的線圈都相當于電源，該部分導體或線圈與其他電阻、燈泡、電容器等用電器構成了電路在這類問題中，常涉及計算感應電動
2、勢大小、計算導體兩端電壓、通過導了電路在這類問題中，常涉及計算感應電動勢大小、計算導體兩端電壓、通過導體的電流、產生的電勢等體的電流、產生的電勢等電磁感應中的電路問題電磁感應中的電路問題2解決電磁感應中電路問題的解決電磁感應中電路問題的“三部曲三部曲”注意注意“等效電源等效電源”兩端的電壓指的是路端電壓，而不是電動勢或內壓降兩端的電壓指的是路端電壓，而不是電動勢或內壓降(2017江蘇卷江蘇卷)如圖所示，兩條相距如圖所示，兩條相距d的平行金屬導軌位于同一水平的平行金屬導軌位于同一水平面內，其右端接一阻值為面內，其右端接一阻值為R的電阻質量為的電阻質量為m的金屬桿靜置在導軌上，其左側的矩的金屬桿靜
3、置在導軌上，其左側的矩形勻強磁場區(qū)域形勻強磁場區(qū)域MNPQ的磁感應強度大小為的磁感應強度大小為B、方向豎直向下當該磁場區(qū)域以速、方向豎直向下當該磁場區(qū)域以速度度v0勻速地向右掃過金屬桿后，金屬桿的速度變?yōu)閯蛩俚叵蛴覓哌^金屬桿后，金屬桿的速度變?yōu)関.導軌和金屬桿的電阻不計，導導軌和金屬桿的電阻不計，導軌光滑且足夠長，桿在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接軌光滑且足夠長，桿在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸求：觸求：(1)MN剛掃過金屬桿時，桿中感應電流的大小剛掃過金屬桿時，桿中感應電流的大小I；(2)MN剛掃過金屬桿時，桿的加速度大小剛掃過金屬桿時，桿的加速度大小a；
4、(3)PQ剛要離開金屬桿時，感應電流的功率剛要離開金屬桿時，感應電流的功率P.本題的關鍵在于導體切割磁感線產生電動勢本題的關鍵在于導體切割磁感線產生電動勢EBlv，切割的速度，切割的速度(v)是導體與是導體與磁場的相對速度，分析這類問題，通常是先電后力，再功能磁場的相對速度，分析這類問題，通常是先電后力，再功能(2015北京卷北京卷)如圖所示，足夠長的平行光滑金屬導軌水平放置，寬如圖所示，足夠長的平行光滑金屬導軌水平放置，寬度度L0.4 m一端連接一端連接R1 的電阻導線所在空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感的電阻導線所在空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應強度應強度B1 T導體棒導體棒MN放在導
5、軌上，其長度恰好等于導軌間距，與導軌接觸良放在導軌上，其長度恰好等于導軌間距，與導軌接觸良好，導軌和導體棒的電阻均可忽略不計在平行于導軌的拉力好，導軌和導體棒的電阻均可忽略不計在平行于導軌的拉力F作用下，導體棒沿作用下，導體棒沿導軌向右勻速運動，速度導軌向右勻速運動，速度v5 m/s.求：求：(1)感應電動勢感應電動勢E和感應電流和感應電流I；(2)在在0.1 s時間內，拉力的沖量時間內，拉力的沖量If的大?。坏拇笮?；(3)若將若將MN換為電阻換為電阻r1 的導體棒，其他條件不變，求導體棒兩端的電壓的導體棒，其他條件不變，求導體棒兩端的電壓U.答案：答案：(1)E2.0 VI2.0 A(2)I
6、f0.08(NS)(3)U1 V答案：答案：BC2(2017哈爾濱期中哈爾濱期中)(多選多選)在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n1 500匝，匝，橫截面積橫截面積S20 cm2螺線管導線電阻螺線管導線電阻r1 ，R14 ，R25 ，C30 F.在一在一段時間內，穿過螺線管的磁場的磁感應強度段時間內，穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化則下列說按如圖乙所示的規(guī)律變化則下列說法中正確的是法中正確的是()A螺線管中產生的感應電動勢為螺線管中產生的感應電動勢為1.2 VB閉合閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正電，電路中的電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正
7、電C電路中的電流穩(wěn)定后，電阻電路中的電流穩(wěn)定后，電阻R1的電功率為的電功率為5102 WDS斷開后，通過斷開后，通過R2的電荷量為的電荷量為1.8105 CAD 1題型簡述題型簡述借助圖象考查電磁感應的規(guī)律，一直是高考的熱點，此類題目一般分為兩類：借助圖象考查電磁感應的規(guī)律，一直是高考的熱點，此類題目一般分為兩類：(1)由給定的電磁感應過程選出正確的圖象；由給定的電磁感應過程選出正確的圖象；(2)由給定的圖象分析電磁感應過程，定性或定量求解相應的物理量或推斷出其由給定的圖象分析電磁感應過程，定性或定量求解相應的物理量或推斷出其他圖象常見的圖象有他圖象常見的圖象有Bt圖、圖、Et圖、圖、it圖、
8、圖、vt圖及圖及Ft圖等圖等2解題關鍵解題關鍵弄清初始條件、正負方向的對應變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達式、進出弄清初始條件、正負方向的對應變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達式、進出磁場的轉折點等是解決此類問題的關鍵磁場的轉折點等是解決此類問題的關鍵電磁感應中的圖象問題電磁感應中的圖象問題3解決圖象問題的一般步驟解決圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是明確圖象的種類，即是Bt圖還是圖還是t圖，或者圖，或者Et圖、圖、It圖等；圖等；(2)分析電磁感應的具體過程；分析電磁感應的具體過程；(3)用右手定則或楞次定律確定方向的對應關系；用右手定則或楞次定律確定方向的對應關系；(4)結合法拉第
9、電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運動定律等知識寫出相結合法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運動定律等知識寫出相應的函數(shù)關系式；應的函數(shù)關系式；(5)根據(jù)函數(shù)關系式，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等；根據(jù)函數(shù)關系式，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等；(6)畫圖象或判斷圖象畫圖象或判斷圖象4求解電磁感應圖象類選擇題的兩種常用方法求解電磁感應圖象類選擇題的兩種常用方法(1)排除法：定性地分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢排除法：定性地分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小增大還是減小)、變、變化快慢化快慢(均勻變化還是非均勻變化均勻變化還是非均勻變化)，特別是分析物
10、理量的正負，以排除錯誤的選，特別是分析物理量的正負，以排除錯誤的選項項(2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關系，然后由函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關系，然后由函數(shù)關系對圖象進行分析和判斷函數(shù)關系對圖象進行分析和判斷.電磁感應中的圖象選擇電磁感應中的圖象選擇如圖所示，等腰三角形內分布有垂直于紙面向外的勻強磁場，它的如圖所示，等腰三角形內分布有垂直于紙面向外的勻強磁場，它的底邊在底邊在x軸上且長為軸上且長為2L，高為，高為L.紙面內一邊長為紙面內一邊長為L的正方形導線框沿的正方形導線框沿x軸正方向做勻軸正方向做勻速直線運動穿過勻強磁場區(qū)域，在速直線
11、運動穿過勻強磁場區(qū)域，在t0時刻恰好位于圖中所示的位置，以順時針方時刻恰好位于圖中所示的位置，以順時針方向為導線框中電流的正方向，在下面四幅圖中能夠正確表示電流向為導線框中電流的正方向，在下面四幅圖中能夠正確表示電流位移位移(Ix)關系的關系的是是()C 在對圖象問題進行分析時，要通過明確磁通量的變化是否均勻，推知感應電動在對圖象問題進行分析時，要通過明確磁通量的變化是否均勻，推知感應電動勢勢(電流電流)是否大小恒定，再利用楞次定律判斷出感應電動勢是否大小恒定，再利用楞次定律判斷出感應電動勢(電流電流)的方向，從而確的方向，從而確定其正負以及在坐標系中的范圍另外，有些圖象問題要畫出等效電路圖來
12、輔助分定其正負以及在坐標系中的范圍另外，有些圖象問題要畫出等效電路圖來輔助分析，要根據(jù)圖象的定義把圖象反映的物理規(guī)律與實際運動過程相對應起來，并且還析，要根據(jù)圖象的定義把圖象反映的物理規(guī)律與實際運動過程相對應起來，并且還要能反過來將實際運動過程與圖象對應最終根據(jù)實際運動過程的物理規(guī)律進行判要能反過來將實際運動過程與圖象對應最終根據(jù)實際運動過程的物理規(guī)律進行判斷斷如圖所示，有一等腰直角三如圖所示，有一等腰直角三角形的區(qū)域，其斜邊長為角形的區(qū)域，其斜邊長為2L，高為，高為L.在該區(qū)在該區(qū)域內分布著如圖所示的磁場，左側磁場方向域內分布著如圖所示的磁場，左側磁場方向垂直紙面向外，右側磁場方向垂直紙面向
13、垂直紙面向外，右側磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度大小均為里，磁感應強度大小均為B.一邊長為一邊長為L、總、總電阻為電阻為R的正方形導線框的正方形導線框abcd，從圖示位置，從圖示位置開始沿開始沿x軸正方向以速度軸正方向以速度v勻速穿過磁場區(qū)勻速穿過磁場區(qū)域取沿順時針的感應電流方向為正，則圖域取沿順時針的感應電流方向為正，則圖乙中表示線框中電流乙中表示線框中電流i隨隨bc邊的位置坐標邊的位置坐標x變變化的圖象正確的是化的圖象正確的是()D A 圖象的轉換圖象的轉換(1)問題類型：由一種電磁感應的圖象分析求解出對應的另一種電磁感應圖象的問題類型：由一種電磁感應的圖象分析求解出對應的另一種電磁感應
14、圖象的問題問題(2)解題關鍵：解題關鍵：要明確已知圖象表示的物理規(guī)律和物理過程；要明確已知圖象表示的物理規(guī)律和物理過程；根據(jù)所求的圖根據(jù)所求的圖象和已知圖象的聯(lián)系，對另一圖象做出正確的判斷進行圖象間的轉換象和已知圖象的聯(lián)系，對另一圖象做出正確的判斷進行圖象間的轉換如圖甲所示，光滑導軌水平放置如圖甲所示，光滑導軌水平放置在斜向下且與水平方向夾角為在斜向下且與水平方向夾角為60的勻強磁場的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應強度中，勻強磁場的磁感應強度B隨時間隨時間t的變化規(guī)律的變化規(guī)律如圖乙所示如圖乙所示(規(guī)定斜向下為規(guī)定斜向下為B的正方向的正方向)，導體棒，導體棒ab垂直導軌放置且與導軌接觸良好，除電
15、阻垂直導軌放置且與導軌接觸良好，除電阻R的阻值的阻值外，其余電阻不計，導體棒外，其余電阻不計，導體棒ab在水平外力作用下在水平外力作用下始終處于靜止狀態(tài)規(guī)定始終處于靜止狀態(tài)規(guī)定ab的方向為電流的正的方向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在0t1時間內，能正確反映流過導體棒時間內，能正確反映流過導體棒ab的電流的電流I和導和導體棒體棒ab所受水平外力所受水平外力F隨時間隨時間t變化的圖象是變化的圖象是()D 解析：解析：由楞次定律可判定回路中的電流方向始終為由楞次定律可判定回路中的電流方向始終為ba，由法拉第電磁感應定，由法拉第電磁感應定律可
16、判定回路中的電流大小恒定，故律可判定回路中的電流大小恒定，故A、B兩項錯誤；由兩項錯誤；由F安安BIL可得可得F安安隨隨B的變的變化而變化，在化而變化，在0t0時間內，時間內，F(xiàn)安安方向水平向右，故外力方向水平向右，故外力F與與F安安等值反向，方向水平等值反向，方向水平向左為負值；在向左為負值；在t0t1時間內，時間內，F(xiàn)安安方向改變，故外力方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎?，綜上所方向也改變?yōu)檎?，綜上所述，述，D項正確項正確BC D 3(2018湖北省黃岡市黃岡中學模擬湖北省黃岡市黃岡中學模擬)如圖甲所示，正三角形導線框如圖甲所示，正三角形導線框abc固定在固定在磁場中，磁場方向與線圈平面
17、垂直，磁感應強度磁場中，磁場方向與線圈平面垂直，磁感應強度B隨時間變化的關系如圖乙所示隨時間變化的關系如圖乙所示t0時刻磁場方向垂直紙面向里，在時刻磁場方向垂直紙面向里，在04 s時間內，線框時間內，線框ab邊所受安培力邊所受安培力F隨時間隨時間t變變化的關系化的關系(規(guī)定水平向左為力的正方向規(guī)定水平向左為力的正方向)可能是下圖中的可能是下圖中的()A 4在同一水平面中的光滑平行導軌在同一水平面中的光滑平行導軌P、Q相距相距L1 m，導軌左端接有如圖所示，導軌左端接有如圖所示的電路其中水平放置的平行板電容器兩極板的電路其中水平放置的平行板電容器兩極板M、N間距離間距離d10 mm，定值電阻，定
18、值電阻R1R212 ，R32 ，金屬棒，金屬棒ab電阻電阻r2 ，其它電阻不計磁感應強度，其它電阻不計磁感應強度B1 T的勻強磁場豎直穿過導軌平面，當金屬棒的勻強磁場豎直穿過導軌平面，當金屬棒ab沿導軌向右勻速運動時，懸浮于電容器沿導軌向右勻速運動時，懸浮于電容器兩極板之間，質量兩極板之間，質量m11014 kg，帶電量，帶電量q11014 C的微粒恰好靜止不的微粒恰好靜止不動取動取g10 m/s2，在整個運動過程中金屬棒與導軌接觸良好，且運動速度保持恒，在整個運動過程中金屬棒與導軌接觸良好，且運動速度保持恒定試求：定試求：(1)勻強磁場的方向；勻強磁場的方向；(2)ab兩端的路端電壓；兩端的路端電壓；(3)金屬棒金屬棒ab運動的速度運動的速度答案：答案：(1)豎直向下豎直向下(2)0.4 V(3)0.5 m/s解析：解析：(1)帶負電的微粒受到重力和電場力處于靜止狀態(tài)，因重力豎直向下，則帶負電的微粒受到重力和電場力處于靜止狀態(tài)，因重力豎直向下，則電場力豎直向上，故電場力豎直向上，故M板帶正電板帶正電ab棒向右切割磁感線產生感應電動勢，棒向右切割磁感線產生感應電動勢，ab棒等效于電源，感應電流方向由棒等效于電源，感應電流方向由ba，其，其a端為電源的正極，由右手定則可判斷，磁場方向豎直向下端為電源的正極，由右手定則可判斷，磁場方向豎直向下謝謝觀看
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