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《2020届高考物理总复习第十单元电磁感应微专题9电磁感应中的电路和图象问题教师用书（含解析）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、微专题9 电磁感应中的电路和图象问题一电磁感应中的电路问题 1.对电磁感应电路的理解(1)在电磁感应电路中,相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能。(2)“电源”两端的电压为路端电压,而不是感应电动势。2.解决电磁感应中电路问题的三个步骤(1)确定电源。切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路就相当于电源,利用E=nΔΦΔt或E=Blvsinθ求感应电动势的大小,利用右手定则或楞次定律判断感应电流方向。(2)分析电路结构(电路的串、并联关系),画出等效电路图。(3)利用电路规律求解。主要
2、应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解。 例1 如图所示,PQ和MN为竖直方向足够长的两平行长直光滑金属导轨,间距L=0.40m,电阻不计,导轨所在平面与磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直。质量m=6.0×10-3kg、电阻r=1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨,并与其保持良好接触,导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1。当杆达到稳定状态时以速率v匀速下滑,此时整个电路消耗的电功率P=0.27W,重力加速度取g=10m/s2。求速率v和滑动变阻器接入电路部分的电阻R2。解析 杆ab切割磁感线产生感应电
3、动势,相当于电源,设外电路总电阻为R杆ab的感应电动势E=BLv杆ab匀速运动时,根据能量守恒定律可知电路中消耗的电功率P和重力做功的功率PG相等,P=PG,即E2R+r=mgv又1R=1R1+1R2联立解得v=4.5m/s,R2=6.0Ω。答案 4.5m/s 6.0Ω变式1 (多选)如图所示,足够长的金属导轨竖直固定,上端接一电阻R1,金属杆ab与导轨接触良好,导轨和金属杆的电阻均不计,当金属杆由静止释放后,则( )。A.金属杆的加速度将达到一个与R1成反比的极限值B.金属杆的速度将达到一个与R1成正比的极限值C.回路中的电流
4、将达到一个与R1成正比的极限值D.回路消耗的电功率将达到一个与R1成正比的极限值解析 金属杆由静止释放后做加速运动,在金属杆所受的安培力和重力平衡后金属杆做匀速运动,由E=BLv和E2R1=mgv可得v=mgR1B2l2,则最终v与R1成正比,B项正确,A项错误;金属杆稳定后其所受的安培力和重力平衡,即mg=BIL,I与R1无关,C项错误;而根据能量守恒定律知,稳定时电功率P和重力做功的功率相等,即P=mgv,而v与R1成正比,D项正确。答案 BD变式2 如图所示,金属框架倾斜,其上放有一根金属棒,处于静止状态。从某时刻开始,在该
5、框架所在区域加一垂直框架且逐渐增大的匀强磁场,经过一段时间棒开始运动,在这段时间内棒所受的摩擦力怎样变化?解析 由题意可知,棒所受摩擦力为静摩擦力。由楞次定律和左手定则可知,棒所受安培力F沿斜面向上。开始时FGsinθ,摩擦力沿斜面向下且逐渐增大,所以金属棒所受静摩擦力方向先沿斜面向上后向下,大小先减小后增大。答案 方向先沿斜面向上后向下、大小先减小后增大(1)电磁感应中电路问题的题型特点穿过闭合电路的磁通量发生变化或闭合电路中有一部分
6、导体做切割磁感线运动,在回路中将产生感应电动势和感应电流。因此,考题中常涉及电流、电压、电功等的计算,也可能涉及电磁感应与力学或能量的综合分析。(2)电磁感应电路的五个等效问题二电磁感应中常见的图象问题图象类型随时间变化的图象,如B-t图象、Φ-t图象、E-t图象、I-t图象随位移变化的图象,如E-x图象、I-x图象(所以要先看坐标轴:哪个物理量随哪个物理量变化要弄清)问题类型(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象(画图象的方法)(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量(用图象)应用知识四个规律左手定则、安
7、培定则、右手定则、楞次定律六类公式(1)平均电动势E=nΔΦΔt(2)平动切割电动势E=Blv(3)转动切割电动势E=12Bl2ω(4)闭合电路的欧姆定律I=ER+r(5)安培力F=BIl(6)牛顿运动定律、运动学的相关公式等 1.根据电磁感应过程选择图象问题类型由给定的电磁感应过程选出正确的图象解题关键根据题意分析相关物理量的函数关系,分析物理过程中的转折点,明确“+、-”号的含义,结合数学知识做正确的判断 例2 如图所示,两平行虚线间的区域内存在有界匀强磁场,有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行。现使此线框向右
8、匀速穿过磁场区域,运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直。则下列各图中可以定性地表示线框在穿过磁场区域的过程中感应电流随时间变化的规律的是(规定逆时针方向为感应电流的正方向)( )。解析 根据平动切割电动势公式E=Blv可知,此处感应电流与线框切
