2024屆高考物理總復(fù)習(xí)第四編：“電磁感應(yīng)中電路和圖像問(wèn)題”的綜合研究課件

第3講“電磁感應(yīng)中電路和圖像問(wèn)題”的綜合研究類型(一)電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題1．電磁感應(yīng)中電路知識(shí)的關(guān)系圖2．“三步走”分析電路為主的電磁感應(yīng)問(wèn)題[典例]

(多選)如圖所示，光滑的金屬框CDEF水平放置，寬為L(zhǎng)，在E、F間連接一阻值為R的定值電阻，在C、D間連接一滑動(dòng)變阻器R1(0≤R1≤2R)?？騼?nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的導(dǎo)體棒AB在外力作用下以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)，金屬框電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒與金屬框接觸良好且始終垂直，下列說(shuō)法正確的是

(

)[答案]

AD[多維訓(xùn)練]考查角度1導(dǎo)體棒平動(dòng)切割的電路問(wèn)題1．用相同導(dǎo)線繞制的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框、以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示。在每個(gè)線框進(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。下列判斷正確的是

(

)A．Ua＜Ub＜Uc＜Ud B．Ua＜Ub＜Ud＜UcC．Ua＝Ub＝Uc＝Ud D．Ub＜Ua＜Ud＜Uc答案：B

答案：B

考查角度3磁場(chǎng)變化引起的電路問(wèn)題3．(2022·全國(guó)甲卷)三個(gè)用同樣的細(xì)導(dǎo)線做成的剛性閉合線框，正方形線框的邊長(zhǎng)與圓線框的直徑相等，圓線框的半徑與正六邊形線框的邊長(zhǎng)相等，如圖所示。把它們放入磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間線性變化的同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框所在平面均與磁場(chǎng)方向垂直，正方形、圓形和正六邊形線框中感應(yīng)電流的大小分別為I1、I2和I3。則

(

)A．I1<I3<I2

B．I1>I3>I2C．I1＝I2>I3

D．I1＝I2＝I3答案：C類型(二)電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題1．題型簡(jiǎn)述借助圖像考查電磁感應(yīng)的規(guī)律，一直是高考的熱點(diǎn)，此類題目一般分為三類：(1)根據(jù)給定的電磁感應(yīng)過(guò)程判斷、選擇有關(guān)圖像。(2)根據(jù)給定的圖像分析電磁感應(yīng)過(guò)程，定性或定量求解有關(guān)問(wèn)題。(3)電磁感應(yīng)中圖像的轉(zhuǎn)化——根據(jù)給定的圖像分析、判斷其他圖像。2．常見類型及分析方法3．解題關(guān)鍵

弄清初始條件、正負(fù)方向的對(duì)應(yīng)變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式、進(jìn)出磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等是解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵。4．解答選擇類圖像問(wèn)題的常用方法(1)排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過(guò)程中物理量的變化趨勢(shì)(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是分析物理量的正負(fù)，以排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)。(2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖像進(jìn)行分析和判斷。[考法全析]考法(一)根據(jù)給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選擇有關(guān)圖像[例1]

(2021年8省聯(lián)考·廣東卷)(多選)如圖所示，絕緣的水平面上固定有兩

條平行的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，兩相同金屬棒a、b垂直導(dǎo)軌放置，其右側(cè)矩形區(qū)域內(nèi)存在恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向上?，F(xiàn)兩金屬棒分別以初速度2v0和v0同時(shí)沿導(dǎo)軌自由運(yùn)動(dòng)，先后進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。已知a棒離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)b棒已經(jīng)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，則a棒從進(jìn)入到離開磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，電流i隨時(shí)間t的變化圖像可能正確的有

(

)[答案]

AB[規(guī)律方法]電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題的分析方法[針對(duì)訓(xùn)練]1．如圖所示，正方形MNPQ內(nèi)的兩個(gè)三角形區(qū)域充滿勻強(qiáng)磁場(chǎng)，形狀與MNPQ完全相同的閉合導(dǎo)線框M′N′P′Q′在外力作用下沿軸線OO′水平向左勻速運(yùn)動(dòng)。設(shè)通過(guò)導(dǎo)線框的感應(yīng)電流為i，逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍?dāng)t＝0時(shí)M′Q′與NP重合，在M′Q′從NP到臨近MQ的過(guò)程中，下列圖像中能反映i隨時(shí)間t變化規(guī)律的是

(

)解析：在閉合導(dǎo)線框M′N′P′Q′勻速向左運(yùn)動(dòng)過(guò)程，穿過(guò)回路的磁通量不斷增大，根據(jù)楞次定律可知，回路中的電流方向一直是逆時(shí)針的，切割磁感線的有效長(zhǎng)度先減小到零，后增大，所以感應(yīng)電流先減小到零，后增大，B項(xiàng)正確。答案：B考法(二)根據(jù)給定圖像分析電磁感應(yīng)問(wèn)題[例2]

如圖甲所示，在光滑絕緣水平面上的0≤x≤1.0m區(qū)域內(nèi)存在方向垂直平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一電阻值R＝0.5Ω、邊長(zhǎng)L＝0.5m的正方形金屬框abcd，右邊界cd恰好位于磁場(chǎng)邊界。若以cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，線框受到一沿x軸正方向的外力F作用下以v＝1.0m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng)，直到ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)撤去外力。在0≤t≤1.0s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，在0≤t≤1.3s內(nèi)線框始終做勻速運(yùn)動(dòng)。(1)在1.0s≤t≤1.3s內(nèi)存在連續(xù)變化的磁場(chǎng)，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與時(shí)間t的關(guān)系式；(2)求在0≤t≤1.3s內(nèi)流過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量q。[針對(duì)訓(xùn)練]2．(多選)如圖甲所示，兩根間距為L(zhǎng)、足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置并固定，頂端接有阻值為R的電阻，垂直導(dǎo)軌平面存在變化規(guī)律如圖乙所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，t＝0時(shí)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。在t＝0到t＝2t0的時(shí)間內(nèi)，金屬棒水平固定在距導(dǎo)軌頂端L處；t＝2t0時(shí)，釋放金屬棒。整個(gè)過(guò)程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì)，則

(

)答案：BC

考法(三)電磁感應(yīng)中圖像轉(zhuǎn)化問(wèn)題[例3]

(多選)如圖所示，在0≤x≤L和2L≤x≤3L的區(qū)域內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直于xOy平面(紙面)向里，具有一定電阻的正方形線框abcd邊長(zhǎng)為2L，位于xOy平面內(nèi)，線框的ab邊與y軸重合。令線框從t＝0時(shí)刻由靜止開始沿x軸正方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，ab邊在t0時(shí)刻到達(dá)x＝L位置，則線框中的感應(yīng)電流I(取逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳛檎?、bc兩端的電勢(shì)差Ubc與時(shí)間t的函數(shù)圖像大致是下列圖中的

(

)[答案]

AC[針對(duì)訓(xùn)練]3．(多選)如圖甲所示，虛線右側(cè)有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，取磁場(chǎng)垂直于紙面向外的方向?yàn)檎较颍鸥袘?yīng)強(qiáng)度B