湖南屆高三物理一輪復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)中的電路與圖象問題課件新人教版

1、12 1電磁感應(yīng)與電路相結(jié)合的問題 解答：在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(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)體或回路相當(dāng)于電源因此，電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法是：3 (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向，當(dāng)切割磁感線的導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)或磁通量均勻變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，是恒定電流的問題當(dāng)切割磁感線的導(dǎo)體棒變速運(yùn)動(dòng)或磁通量非均勻變化則是變化電流的問題 (2)畫出等效電路，對(duì)整個(gè)回路分析清楚哪一部分是電源，哪一部分為負(fù)載以及負(fù)載的連接性質(zhì)4 (3)運(yùn)用全電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路性質(zhì)，電功率公式聯(lián)立求解這一部分知識(shí)涉

2、及基礎(chǔ)知識(shí)和基本概念較多，要深刻理解物理概念，熟練運(yùn)用楞次定律、電磁感應(yīng)定律和歐姆定律、電阻定律、焦耳定律以及能量的轉(zhuǎn)化及守恒規(guī)律5(4).(1).qnRtqqItEnnEnqIttttRR tRnqRnR的分析與應(yīng)用在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，設(shè)在時(shí)間 內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電荷量為 ，則根據(jù)電流定義式 及法拉第電磁感應(yīng)定律，得 如果閉合電路是一個(gè)單匝線圈 ，則 上式中 為線圈的匝數(shù)，為磁通量的變化， 為閉合電路的總電阻6 2電磁感應(yīng)中的圖象問題 解答：(1)圖象問題是一種半定量分析，電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I

3、隨時(shí)間變化的圖象，即Bt圖象、t圖象、Et圖象和It圖象，此外還有切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流I隨線圈位移變化的圖象，即Ex圖象和Ix圖象7 (2)這些圖象問題大體可分為兩類：由給出的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)物理量不管是哪種類型，電磁感應(yīng)中圖象問題常需利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析解決8 (3)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖象問題的分析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)大小是否恒定用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(或電流)的方向，從而確定其正負(fù)，以及在坐標(biāo)中的范圍 (4)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的大小及其變化規(guī)律，

4、要利用法拉第電磁感應(yīng)定律來分析，有些圖象問題還要畫出等效電路來輔助分析9 (5)要正確理解圖象問題，必須既能根據(jù)圖象的定義把圖象反映的規(guī)律對(duì)應(yīng)到實(shí)際過程中去，又能根據(jù)實(shí)際過程的抽象規(guī)律對(duì)應(yīng)到圖象中去，最終根據(jù)實(shí)際過程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷這樣，才抓住了解決圖象問題的根本 10 圖931 1電磁感應(yīng)和電路相結(jié)合的問題例1：如圖931所示，金屬圓環(huán)的半徑為r，阻值為2R.金屬桿Oa一端可繞環(huán)的圓心O旋轉(zhuǎn)，另一端a擱在環(huán)上，電阻值為R.另一金屬桿Ob一端固定在O點(diǎn)，另一端b固定在環(huán)上，電阻值也是R.加一個(gè)垂直圓環(huán)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并使Oa桿以角速度勻速旋轉(zhuǎn)如果所有觸點(diǎn)接觸良好，Ob不影響Oa的

5、轉(zhuǎn)動(dòng)，求流過Oa的電流的范圍 1122min2m22ax12/52.50/5/ 2/44/OaEB rOaEIB rRROaObB rRIIB rRERB rR旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，大小為： 當(dāng)?shù)阶罡唿c(diǎn)時(shí)，等效電路如圖甲所示：當(dāng)與重解析：合時(shí)，環(huán)的電阻為 ，所以 等效電路如圖乙所示：12 方法點(diǎn)撥：方法點(diǎn)撥：本題要正確區(qū)分導(dǎo)體桿旋轉(zhuǎn)和平動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；對(duì)于電學(xué)問題首先要分析電路畫電路圖，養(yǎng)成好的解題習(xí)慣13 變式訓(xùn)練1：如圖932所示，粗細(xì)均勻金屬環(huán)的電阻為R，可轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿OA的電阻為R/4，桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，A端與環(huán)相接觸，電刷D和D分別與桿的端點(diǎn)O及環(huán)邊接觸桿OA在垂直于環(huán)面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)

6、度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以角速度沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路上接有一電阻R/2.則電路中總電流的最小值為_，最大值為_.22BLR223BLR14 圖933 2電磁感應(yīng)的圖象問題 例2：在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖933(a)所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t如圖(b)變化時(shí)，選項(xiàng)中正確表示線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E變化的是()15161111122112222112123452AA2sBESsttsBssBBESBttBttEE在第 內(nèi)，由楞次定律可判定電流為正，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ，在第和第內(nèi)，磁場(chǎng) 不變化，線圈中無感應(yīng)電流，在第和第 內(nèi)， 減小

7、，由楞次定律可判定，其電流為負(fù)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ，由于，故解析：選項(xiàng)正確，由此可知，【答案】17 方法點(diǎn)撥：方法點(diǎn)撥：此類型的題目大體上可以分為兩大類：由給定的電磁感應(yīng)過程是選出或畫出正確的圖象；或由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量解決這些問題常常要利用右手定則，楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律來分析求解18 變式訓(xùn)練2:如圖934所示，兩個(gè)垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為a，一正三角形(高度為a)導(dǎo)線框ABC從圖示位置沿圖示方向勻速穿過兩磁場(chǎng)區(qū)域，以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，在下圖中感應(yīng)電流I與線框移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象正確的是( )圖934

8、1920 解析：由楞次定律可判斷，線圈在xa的區(qū)域內(nèi)沿x正方向運(yùn)動(dòng)的過程中，線框中的磁通量增加，產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流，因此B項(xiàng)錯(cuò)誤； 線圈在ax2a之間運(yùn)動(dòng)的過程中，線框中向紙面內(nèi)的磁通量減少，而向紙面外的磁通量增加，這兩種磁通量變化情況使線框中產(chǎn)生的電流方向一致，均為順時(shí)針方向，而且磁通量變化率隨線框移動(dòng)距離x的增大而增大，所以電流增大，導(dǎo)線框向右運(yùn)動(dòng)在2ax3a的過程中易得電流逆時(shí)針，變化規(guī)律與0a過程相同，所以A、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確21 3.電磁感應(yīng)結(jié)合圖象的綜合問題例3：如圖935所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌

9、道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度為s.一質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到F0.5v0.4(N)(v為金屬棒運(yùn)動(dòng)速度)的水平力作用，從磁場(chǎng)的左邊界由靜止開始運(yùn)動(dòng)，測(cè)得電阻兩端電壓隨時(shí)間均勻增大(已知l1m，m1kg，R0.3，r0.2，s1m)圖93522 2 20(1)23()4)BvxB lvvxefm RrF分析并說明該金屬棒在磁場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)；求磁感應(yīng)強(qiáng)度 的大?。蝗舫啡ネ饬蟀舻乃俣?隨位移 的變化規(guī)律滿足 ，且棒在運(yùn)動(dòng)到處時(shí)恰好靜止，則外力 作用的時(shí)間為多少？若在棒未出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)撤去外力，畫出棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中速度隨位移的變化所對(duì)應(yīng)的各種可能的圖

10、線23 2 22 22 22120.50.4(0.5)0.40.4/(0.50)0.5RUIEvUvB l vFmaFvRrB lvmaRrB lavBam sRrT金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)， 兩端電壓， 隨時(shí)間均勻增大，即 隨時(shí)間均勻增大，加速度為恒量，以 代入得與 無關(guān)，所以解析：則金屬棒在磁場(chǎng)中做，得勻加速直線運(yùn)動(dòng)：24 2 221021222 22132()1()20.20.8110B lxatvxatxxsm Rrm RratatsB lsttt， ， ，所以 ，得：25(4)可能圖線如下：26 方法點(diǎn)撥：方法點(diǎn)撥：閉合線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨線框的位置變化而發(fā)生的變化涉及楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律等多個(gè)主干知識(shí)，是每年高考必現(xiàn)的熱點(diǎn)問題其中感應(yīng)電流的大小和方向判斷是解題要點(diǎn)，牢記楞次定律中“結(jié)果阻礙原因”的應(yīng)用規(guī)律 27 變式訓(xùn)練3: 如圖936(甲)所示，圓形金屬框與一個(gè)平行金屬導(dǎo)軌相連接，并置于水平桌面上圓形金屬框面積為S，內(nèi)有垂直于線框平面的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1