高三復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案：專(zhuān)題10 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問(wèn)題

1、教育資源專(zhuān)題10電磁感應(yīng)中的電路和圖象問(wèn)題導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.能認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路結(jié)構(gòu)，并能計(jì)算電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流、電功等.2.能由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程判斷或畫(huà)出正確的圖象或由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題考點(diǎn)解讀1對(duì)電源的理解：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就是電源如：切割磁感線(xiàn)的導(dǎo)體棒、內(nèi)有磁通量變化的線(xiàn)圈等這種電源將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能2對(duì)電路的理解：內(nèi)電路是切割磁感線(xiàn)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線(xiàn)圈，外電路由電阻、電容等電學(xué)元件組成3問(wèn)題分類(lèi)(1)確定等效電源的正負(fù)極、感應(yīng)電流的方向、電勢(shì)高低、電容器極板帶電性質(zhì)等問(wèn)題(2)根據(jù)閉合電

2、路求解電路中的總電阻、路端電壓、電功率等問(wèn)題(3)根據(jù)電磁感應(yīng)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求解電路中通過(guò)的電荷量：n，qt.特別提醒1.判斷感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，都是利用“相當(dāng)于電源”的部分根據(jù)右手定則或楞次定律判定的實(shí)際問(wèn)題中應(yīng)注意外電路電流由高電勢(shì)流向低電勢(shì)，而內(nèi)電路則相反2在閉合電路中，“相當(dāng)于電源”的導(dǎo)體兩端的電壓與真實(shí)的電源兩端的電壓一樣，等于路端電壓，而不等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)典例剖析例1如圖1(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng)0.3 m，導(dǎo)軌左端連接r0.6 的電阻，區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面b0.6 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)抎0.2 m細(xì)金屬棒a1和a2用長(zhǎng)為2d0.4 m

3、的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r0.3 .導(dǎo)軌電阻不計(jì)使金屬棒以恒定速度v1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場(chǎng)計(jì)算從金屬棒a1進(jìn)入磁場(chǎng)(t0)到a2離開(kāi)磁場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)，不同時(shí)間段通過(guò)電阻r的電流強(qiáng)度，并在圖(b)中畫(huà)出圖1思維突破解決電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題三步曲：(1)確定電源切割磁感線(xiàn)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，利用en或eblvsin 求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，利用右手定則或楞次定律判斷電流方向(2)分析電路結(jié)構(gòu)(內(nèi)、外電路及外電路的串、并聯(lián)關(guān)系)，畫(huà)出等效電路圖(3)利用電路規(guī)律求解主要應(yīng)用歐姆定律及串、并聯(lián)電

4、路的基本性質(zhì)等列方程求解跟蹤訓(xùn)練1如圖2所示，圖2用質(zhì)量為m、電阻為r的均勻?qū)Ь€(xiàn)做成邊長(zhǎng)為l的單匝正方形線(xiàn)框mnpq，線(xiàn)框每一邊的電阻都相等將線(xiàn)框置于光滑絕緣的水平面上在線(xiàn)框的右側(cè)存在豎直方向的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)邊界間的距離為2l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，在垂直mn邊的水平拉力作用下，線(xiàn)框以垂直磁場(chǎng)邊界的速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線(xiàn)框平面水平，且mn邊與磁場(chǎng)的邊界平行求：(1)線(xiàn)框mn邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線(xiàn)框中感應(yīng)電流的大??；(2)線(xiàn)框mn邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，m、n兩點(diǎn)間的電壓umn；(3)在線(xiàn)框從mn邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到pq邊剛穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中，水平拉力對(duì)線(xiàn)框所做的功w.考點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題考點(diǎn)解讀1問(wèn)

5、題概括圖象類(lèi)型(1)隨時(shí)間變化的圖象如bt圖象、t圖象、et圖象和it圖象(2)隨位移x變化的圖象如ex圖象和ix圖象問(wèn)題類(lèi)型(1)由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程判斷或畫(huà)出正確的圖象(畫(huà)圖象)(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量(用圖象)應(yīng)用知識(shí)左手定則、安培定則、右手定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、函數(shù)圖象知識(shí)等2.思路導(dǎo)圖3分析方法對(duì)圖象的分析，應(yīng)做到“四明確一理解”：(1)明確圖象所描述的物理意義；明確各種“”、“”的含義；明確斜率的含義；明確圖象和電磁感應(yīng)過(guò)程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(2)理解三個(gè)相似關(guān)系及其各自的物理意義：vv，bb，.典例剖析1導(dǎo)線(xiàn)框切割

6、磁感線(xiàn)例2(2011海南單科6)如圖3，eof和eof為空間一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，其中eoeo，fofo，且eoof；oo為eof的角平分線(xiàn)，oo間的距離為l；磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線(xiàn)框沿oo方向勻速通過(guò)磁場(chǎng)，t0時(shí)刻恰好位于圖示位置規(guī)定導(dǎo)線(xiàn)框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)為正，則感應(yīng)電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線(xiàn)可能正確的是 ()圖3思維突破解題時(shí)一定要分析清楚運(yùn)動(dòng)過(guò)程，找出切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度，要有全局觀，同時(shí)搞清切割磁感線(xiàn)的有幾部分導(dǎo)體注意每段導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向利用感應(yīng)電流方向和it圖象里的面積表示電荷量進(jìn)行選項(xiàng)排除是較便利的方法2綜合類(lèi)圖象問(wèn)題例3如圖4甲所示，光滑平行金屬導(dǎo)

7、軌mn、pq所在平面與水平面成角，m、p兩端接一阻值為r的定值電阻，阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，其他部分電阻不計(jì)整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上t0時(shí)對(duì)金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力f，金屬棒由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)r的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示下列關(guān)于穿過(guò)回路abpma的磁通量和磁通量的瞬時(shí)變化率以及a、b兩端的電勢(shì)差uab和通過(guò)金屬棒的電荷量q隨時(shí)間t變化的圖象中，正確的是()甲乙圖4a b c d思維突破解決圖象問(wèn)題的一般步驟：(1)明確圖象的種類(lèi)，即是bt圖象還是t圖象，或者et圖象、it圖象等(2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程(3)用右

8、手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系式(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等(6)畫(huà)圖象或判斷圖象跟蹤訓(xùn)練2如圖5所示，邊長(zhǎng)為l、總電阻為r的正方形線(xiàn)框abcd放置在光滑水平桌面上，其bc邊緊靠磁感應(yīng)強(qiáng)度為b、寬度為2l、方向豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊緣現(xiàn)使線(xiàn)框以初速度v0勻加速通過(guò)磁場(chǎng)，下列圖線(xiàn)中能定性反映線(xiàn) 圖5框從開(kāi)始進(jìn)入到完全離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，線(xiàn)框中的感應(yīng)電流(以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?的變化的是()a b c d11.電磁感應(yīng)中圖象與電路綜合問(wèn)題例4如圖6甲所示，水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距

9、d0.5 m，電阻不計(jì)，左端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與阻值r2 的電阻連接，右端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與阻值rl4 的小燈泡l連接在cdfe矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，ce長(zhǎng)l2 m，有一阻值r2 的金屬棒pq放置在靠近磁場(chǎng)邊界cd處cdfe區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示在t0至t4 s內(nèi)，金屬棒pq保持靜止，在t4 s時(shí)使金屬棒pq以某一速度進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域并保持勻速運(yùn)動(dòng)已知從t0開(kāi)始到金屬棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)邊界ef處的整個(gè)過(guò)程中，小燈泡的亮度沒(méi)有發(fā)生變化求：圖6(1)通過(guò)小燈泡的電流；(2)金屬棒pq在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的速度大小規(guī)范做答綜合性計(jì)算題規(guī)范化解題，就是解題要按一定的格式進(jìn)行，圖文并茂、書(shū)寫(xiě)整潔、來(lái)

10、龍去脈交待清楚、結(jié)論明確一般來(lái)說(shuō)，高考物理的參考答案和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)就是解題規(guī)范化的量化依據(jù)此外，解題時(shí)盡量分步求解，中間量也盡量計(jì)算求出結(jié)果具體地說(shuō)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行規(guī)范：(1)根據(jù)題意畫(huà)出描述物理情景或過(guò)程的示意圖(2)寫(xiě)出必要且簡(jiǎn)潔的文字說(shuō)明例如“哪個(gè)對(duì)象”、“哪個(gè)過(guò)程”、“哪個(gè)時(shí)刻”、“哪個(gè)定律”等等(3)物理方程書(shū)寫(xiě)要規(guī)范要先寫(xiě)方程的原始式(4)演算過(guò)程要規(guī)范先寫(xiě)出表達(dá)式，再統(tǒng)一單位后進(jìn)行計(jì)算(5)使用各種物理符號(hào)要規(guī)范(6)題目答案要規(guī)范表達(dá)例如答案中不能有未知量；要有物理量的單位；有的要用科學(xué)計(jì)數(shù)法表達(dá)等等跟蹤訓(xùn)練3光滑平行的金屬導(dǎo)軌mn和pq，間距l(xiāng)1.0 m，與水平面之間的夾角

11、30，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度b2.0 t，垂直于導(dǎo)軌平面向上，mp間接有阻值r2.0 的電阻，其它電阻不計(jì)，質(zhì)量m2.0 kg的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，如圖7所示用恒力f沿導(dǎo)軌平面向上拉金屬桿ab，由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，vt圖象如圖8所示g10 m/s2，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)求：圖7圖8(1)恒力f的大??；(2)金屬桿速度為2.0 m/s時(shí)的加速度大?。?3)根據(jù)vt圖象估算在前0.8 s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量a組電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題1用相同導(dǎo)線(xiàn)繞制的邊長(zhǎng)為l或2l的四個(gè)閉合導(dǎo)體線(xiàn)框a、b、c、d，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖9所示在每個(gè)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，m、n兩點(diǎn)間的電壓分別為ua、ub、uc和ud.

12、下列判斷正確的是 () 圖9auaubucud buaubuduccuaubucud dubuaudf2，uabucd bf1ucd df1f2，uabucd二、非選擇題11.把總電阻為2r的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖10所示，一長(zhǎng)度為2a、電阻等于r、粗細(xì)均勻的金屬棒mn放圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過(guò)環(huán)心o時(shí)，求：(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓umn；(2)圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率 圖1012在小車(chē)上豎直固定著一個(gè)高h(yuǎn)0.05 m、總電阻r10 、n100匝的閉合矩形線(xiàn)圈，且小車(chē)與

13、線(xiàn)圈的水平長(zhǎng)度l相同現(xiàn)線(xiàn)圈和小車(chē)一起在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，速度為v11.0 m/s，隨后穿過(guò)與線(xiàn)圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度b1.0 t的水平有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向里，如圖11甲所示已知小車(chē)運(yùn)動(dòng)(包括線(xiàn)圈)的速度v隨車(chē)的位移x變化的vx圖象如圖乙所示求：圖11(1)小車(chē)的水平長(zhǎng)度l和磁場(chǎng)的寬度d；(2)小車(chē)的位移x10 cm時(shí)線(xiàn)圈中的電流大小i；(3)小車(chē)的位移x35 cm時(shí)線(xiàn)圈所受的安培力大小及方向如何？復(fù)習(xí)講義課堂探究例1見(jiàn)解析解析t10.2 s在0t1時(shí)間內(nèi)，a1產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1blv0.18 v.其等效電路如圖甲所示由圖甲知，電路的總電阻r總r0.5 總電流為i0.36 a通過(guò)r的電流為ir0.12 aa1離開(kāi)磁場(chǎng)(t10.2 s)至a2剛好進(jìn)入磁場(chǎng)(t2)的時(shí)間內(nèi)，回路無(wú)電流，ir0，從a2進(jìn)入磁場(chǎng)(t20.4 s)至離開(kāi)磁場(chǎng)t30.6 s的時(shí)間內(nèi)，a2上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e20.18 v，其等效電路如圖乙所示由圖乙知，電路總電阻r總0.5 ，總電流i0.36 a，流過(guò)r的電流ir0.12 a，綜合以上計(jì)算結(jié)果，繪制通過(guò)r的電流與時(shí)間關(guān)系如