浙江省高考物理-電磁感應定律的應用-電路問題復習課件

2014高三物理新課標嚴州中學新校區(qū)45電磁感應定律的應用(1)電路問題電源內(nèi)阻外電路一、電磁感應中的電路問題1．內(nèi)電路和外電路(1)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______．(2)該部分導體的電阻或線圈的電阻相當于電源的_____，其余部分是________．Blv右手定則楞次定律E－Ir二、對電磁感應電路問題的理解1．對電源的理解電源是將其他形式的能轉化為電能的裝置。在電磁感應現(xiàn)象里，通過導體切割磁感線和線圈磁通量的變化而將其他形式的能轉化為電能。2．對電路的理解內(nèi)電路是切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈，外電路由電阻、電容等電學元件組成。(2)根據(jù)“等效電源”和電路中其他各元件的連接方式畫出等效電路，注意區(qū)別內(nèi)外電路，區(qū)別路端電壓和電動勢。3．解決電磁感應電路問題的基本步驟(1)用法拉第電磁感應定律和楞次定律或右手定則確定感應電動勢的大小和方向，感應電流的方向是電源內(nèi)部電流的方向。1．如圖所示，兩根相距為l的平行直導軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻R，導軌電阻可忽略不計．MN為放在ab和cd上的一導體桿，與ab垂直，其電阻也為R.整個裝置處于勻強磁場中，磁感應強度的大小為B，磁場方向垂直于導軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))．A如圖甲所示，水平放置的兩根平行金屬導軌，間距L=0.3m。導軌左端連接R=0.6Ω的電阻．區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導軌平面的B＝0.6T的勻強磁場，磁場區(qū)域寬D=0.2m。細金屬棒A1和A2用長為2D=0.4m的輕質絕緣桿連接，放置在導軌平面上，并與導軌垂直，每根金屬棒在導軌間的電阻均為r=0.3Ω，導軌電阻不計，使金屬棒以恒定速度v=1.0m/s沿導軌向右穿越磁場。計算從金屬棒A1進入磁場(t=0)到A2離開磁場的時間內(nèi)，不同時間段通過電阻R的電流，并在圖乙中畫出。2．兩根光滑的長直金屬導軌MN、M′N′平行置于同一水平面內(nèi)，導軌間距為l，電阻不計，M、M′處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C.長度也為l、阻值也為R的金屬棒ab垂直于導軌放置，導軌處于磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中．a(chǎn)b在外力作用下向右勻速運動且與導軌保持良好接觸，在ab運動距離為x的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求：(1)ab運動速度v的大??；(2)電容器所帶的電荷量q.5．如圖所示，在磁感應強度為0.2T的勻強磁場中，有一長為0.5m、電阻為1.0Ω的導體AB在金屬框架上以10m/s的速度向右滑動，R1＝R2＝2.0Ω，其他電阻不計，求流過導體AB的電流I.0.5A如圖所示，兩條平行的光滑金屬導軌固定在傾角為θ的絕緣斜面上，導軌上端連接一個定值電阻．導體棒a和b放在導軌上，與導軌垂直并良好接觸．斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場?，F(xiàn)對a棒施以平行導軌斜向上的拉力，使它沿導軌勻速向上運動，此時放在導軌下端的b棒恰好靜止．當a棒運動到磁場的上邊界PQ處時，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導軌向上運動一小段距離后再向下滑動，此時b棒已滑離導軌。當a棒再次滑回到磁場上邊界PQ處時，又恰能沿導軌勻速向下運動．已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，b棒的質量為m，重力加速度為g，導軌電阻不計．求：(1)a棒在磁場中沿導軌向上運動的過程中，a棒中的電流Ia與定值電阻R中的電流IR之比；(2)a棒質量ma；(3)a棒在磁場中沿導軌向上運動時所受的拉力F.

電磁感應圖象問題圖象類型(1)磁感應強度B、磁通量Φ、感應電動勢E和感應電流I隨______變化的圖象，即B-t圖象、Φ-t圖象、E-t圖象和I-t圖象(2)對于切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流的情況，還常涉及感應電動勢E和感應電流I隨_______變化的圖象，即E-x圖象和I-x圖象時間t位移x問題類型(1)由給定的________過程判斷或畫出正確的圖象(2)由給定的有關圖象分析_________過程，求解相應的物理量(3)利用給出的圖象判斷或畫出新的圖象應用知識左手定則、安培定則、右手定則、__________、____________________、歐姆定律、牛頓定律、函數(shù)圖象知識等電磁感應電磁感應楞次定律法拉第電磁感應定律(1)注意圖象的初始條件，如物理量開始時是否為零，方向的正、負情況等．(2)分析物理量的變化特點，特別是變化過程中的特殊點和轉折點的情況．電磁感應圖象問題分析1．圖象問題的特點：考查方式比較靈活，有時根據(jù)電磁感應現(xiàn)象發(fā)生的過程，確定圖象的正確與否，有時依據(jù)不同的圖象，進行綜合計算．2．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，進出磁場的轉折點是解決問題的關鍵．3．解決圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是B-t圖還是Φ-t圖，或者ε-t圖、I-t圖等．(2)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對應關系．(4)結合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓定律等規(guī)律寫出函數(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．(6)畫圖象或判斷圖象．4．方法歸納圖1．如圖所示，一閉合直角三角形線框以速度v勻速穿過勻強磁場區(qū)域．從BC邊進入磁場區(qū)開始計時，到A點離開磁場區(qū)為止的過程中，線框內(nèi)感應電流的情況(以逆時針方向為電流的正方向)是圖中的(

)A一個圓形閉合線圈固定在垂直紙面的勻強磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，如圖(甲)所示．設垂直于紙面向里的磁感應強度方向為正，垂直于紙面向外的磁感應強度方向為負．線圈中順時針方向的感應電流為正，逆時針方向的感應電流為負．已知圓形線圈中感應電流I隨時間變化的圖象如圖(乙)所示，則線圈所處的磁場的磁感應強度隨時間變化的圖象可能是圖(丙)中哪一個(

)CD2．如圖所示，兩根豎直放置的光滑平行導軌，其一部分處于方向垂直于導軌所在平面、有上下水平邊界的勻強磁場中，一根金屬桿MN從水平位置沿導軌滑下，在與導軌和電阻R組成的閉合電路中，其他電阻不計，當金屬桿MN進入磁場區(qū)后，其運動的速度圖象不可能是圖中的(

)B3．單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，穿過線圈的磁通量Φ隨時間t變化的關系如圖所示，則(

)A．在t＝0時刻，線圈中磁通量最大，感應電動勢也最大B．在t＝1×10－2s時刻，感應電動勢最大C．在t＝2×10－2s時刻，感應電動勢為零D．在0～2×10－2s時間內(nèi)，線圈中感應電動勢的平均值為零BC4．某空間中存在一個有豎直邊界的水平方向勻強磁場區(qū)域，現(xiàn)將一個等腰梯形閉合導線圈，從圖示位置垂直于磁場方向勻速拉過這個區(qū)域，尺寸如右圖所示，下圖中能正確反映該過程線圈中感應電流隨時間變化的圖象是(

)A如右圖，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應強度大小均為B，方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強磁場，磁場寬度均為L，邊長為L的正方形線框abcd的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上．使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域，若以逆時針方向為電流的正方向，能反映線框中感應電流變化規(guī)律的是圖(

)AC例2：勻強磁場的磁感應強度為B=0.2T，磁場寬度L=3m，一正方形金屬框連長ab=d=1m，每邊電阻r=0.2Ω，金屬框以v=10m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終一磁感線方向垂直，如圖所示。

(1)畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應電流的(i-t)圖線。(以順時針方向電流為正)

(2)畫出ab兩端電壓的U-t圖線adbcvLBt/si/A02.5-2.50.10.20.30.4adbcvLBUab/V00.10.20.30.42-21-1t/s9.3電磁感應規(guī)律綜合應用(1)電路問題1、D2、B3、(1)

(2)

得：vt=4m/s(3)得：a=3m/s2mgFNF安5、4、(1)10m/s(2)100W(3)v<0.25m/s或v>0.5m/s6、(1)

逆時針(2)7、(1)

(2)8、8.10帶電粒子在復合場中運動(4)1、(1)(2)如圖所示，平行導軌置于磁感應強度為B的勻強磁場中(方向向里)，間距為L，左端電阻為R，其余電阻不計，導軌右端接一電容為C的電容器?，F(xiàn)有一長2L的金屬棒ab放在導軌上，ab以a為軸以角速度ω順時針勻速轉過90°的過程中，通過R的電量為多少？RabCabRabC8.7應用1、ABC2、A3、4、(1)低于

(2)F洛=eVB(3)F電=Ue/h(或eVB)5、(1)電流方向由下而上

(2)7、(1)

(2)8、(1)

(2)

(3)如圖所示為一種質譜儀示意圖，由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成。已知：靜電分析器通道的半徑為R，均勻輻射電場的場強為E。磁分析器中有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感強度為B。問：(1)為了使位于A處電量為q、質量為m的離子，從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器，加速電場的電壓U應為多大？(2)離子由P點進入磁分析器后，最終打在乳膠片上的Q點，該點距入射點P多遠？(1)(2)質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工具。它的構造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生帶電量為q的某種正離子，離子產(chǎn)生出來時的速度很小，可以看作是靜止的，離子經(jīng)過電壓U加速后形成離子束流，然后垂直于磁場方向進入磁感應強度為B的勻強磁場，沿著半圓周運動而到達記錄它的照相底片P上。實驗測得:它在P上的位置到入口處S1的距離為a，離子束流的電流為I。請回答下列問題：(1)在時間t內(nèi)射到照相底片P上的離子的數(shù)目為________；(2)單位時間穿過入口處S1離子束流的能量為________；(3)試求這種離子的質量為

。如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置。環(huán)行區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調節(jié)的勻強磁場，質量為m、電量為＋q的粒子在環(huán)中作半徑為R的圓周運動。A、B為兩塊中心開有小孔的極板。原來電勢都為零，每當粒子飛經(jīng)A板時，A板電勢升高為＋U，B板電勢仍保持為零，粒子在兩板間電場中得到加速。每當粒子離開B板時，A板電勢又降為零。粒子在電場一次次加速下動能不斷增大，而繞行半徑不變。(1)設t=0時粒子靜止在A板小孔處，在電場作用下加速，并繞行第一圈。求粒子繞行n圈回到A板時獲得的總動能Ekn；(2)為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動，磁場必須周期性遞增，求粒子繞行第n圈時的磁感應強度Bn；(3)求粒子繞行n圈所需的總時間tn(粒子通過A、B板之間的時間忽略)；(4)定性畫出A板電勢U隨時間t變化的關系圖(從t=0起畫到粒子第四次離開B板時即可)。(1)Ekn=nqUtUA0“物理3—3”模塊（10分）13．（在給出的四個選項中，可能只有一個選項正確，也可能有多個選項正確，全部選對得3分，選對但不全的得1分，有選錯的得0分）（1）（3分）給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面，在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計分子間勢能，則胎內(nèi)氣體A.從外界吸熱B.對外界做負功C.分子平均動能減小D.內(nèi)能增加A“物理3—3”模塊（10分）（2）（3分）如圖，一絕熱容器中有一可以自由移動的活塞，現(xiàn)用開關k將活塞固定，隔開a、b兩部分。已知a內(nèi)有一定質量的理想氣體，b與外界大氣連通，打開開關k后活塞向右運動直到平衡。在此過程中A．a(chǎn)氣體對外界做功，內(nèi)能減少B．a(chǎn)氣體不做功，內(nèi)能不變

C．a(chǎn)氣體壓強變小，溫度降低D．a(chǎn)氣體壓強變小，溫度不變AC“物理3—3”模塊（10分）（3）（4分）如圖所示P─V圖中，一定質量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過ACB過程至狀態(tài)B，氣體對外做功280J，放出熱量410J；氣體又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過程回到狀態(tài)A，這一過程中外界對氣體做功200J．（1）ACB過程中氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？（2）BDA過程中氣體吸收還是放出多少熱量？①內(nèi)能減少690J②吸熱490J；“物理3—5”模塊（10分）BD（2）（2分）有關原子結構，下列說法正確的是（）A．玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律B．盧瑟福核式結構模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性C．盧瑟福的α粒子散射實驗表明原子內(nèi)部存在帶負電的電子D．盧瑟福的α粒子散射實驗否定了湯姆孫關于原子結構的“棗糕模型”“物理3—5”模塊（10分）AD（3）如圖給出氫原子最低的4個能級，氫原子在這些能級之間躍遷所輻射的光子的頻率最多有______________種，其中最小頻率為_____________，需使基態(tài)氫原子電離應用波長為_____________的光照射氫原子?！拔锢?—5”模塊（10分）61.6×10