2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第10章電磁感應(yīng)微專題11電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題教案新人教版

1、微專題十一電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題 電磁感應(yīng)中的電路問題1電磁感應(yīng)電路中的五個(gè)等效問題2電磁感應(yīng)中電路知識(shí)的關(guān)系圖3“三步”分析電路為主的電磁感應(yīng)問題如圖所示，一個(gè)各短邊邊長均為l，長邊邊長為3l的閉合線框，勻速通過寬度為l的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面向里，線框沿紙面運(yùn)動(dòng)，開始時(shí)線框右側(cè)短邊ab恰好與磁場左邊界重合，此過程中最右側(cè)短邊兩端點(diǎn)a、b兩點(diǎn)間電勢差uab隨時(shí)間t變化關(guān)系圖象正確的是()abcdd當(dāng)線框向右運(yùn)動(dòng)的距離為0l時(shí)，ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢e1blv，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，則uab1blv；當(dāng)線框向右運(yùn)動(dòng)的距離為l2l時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢e22blv，a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)，

2、則uab0，uab2blv；當(dāng)線框向右運(yùn)動(dòng)的距離為2l3l時(shí)，左側(cè)長邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢e33blv，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，則uab33blvblv，故d項(xiàng)正確。(1)不能正確分析感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)電流的方向。因產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分電路為電源部分，故該部分電路中的電流應(yīng)為電源內(nèi)部的電流，其電流方向從低電勢到高電勢，而外電路中的電流方向仍是從高電勢到低電勢(由此來確定某兩點(diǎn)的電勢差正負(fù))。(2)應(yīng)用歐姆定律分析求解電路問題時(shí)，一要注意電源內(nèi)阻，二要注意外電阻的串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)(由此確定等效電路)。(3)若在電源兩端并聯(lián)電壓表，其示數(shù)是路端電壓，而不是電源的電動(dòng)勢。感生電動(dòng)勢電路分析1.如圖所示，

3、a、b兩個(gè)閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長la3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則()a兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流ba、b線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢之比為91ca、b線圈中感應(yīng)電流之比為34da、b線圈中電功率之比為31b當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變大時(shí)，由楞次定律知，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向垂直紙面向外，由安培定則知，線圈內(nèi)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律es及sasb91知，ea9eb，選項(xiàng)b正確；由r知兩線圈的電阻關(guān)系為ra3rb，其感應(yīng)電流之比為iaib31，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；兩線圈的電功率之比為pa

4、pbeaiaebib271，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。動(dòng)生電動(dòng)勢電路分析2(多選) (2020江蘇啟東中學(xué)第一次質(zhì)檢)如圖甲所示，兩固定平行且光滑金屬軌道m(xù)n、pq與水平面的夾角37，m、p之間接電阻箱，電阻箱的阻值范圍為09.9 ，導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0.5 t。質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻值為r?，F(xiàn)從靜止釋放桿ab，測得最大速度為vm，改變電阻箱的阻值r，得到vm與r的關(guān)系如圖乙所示。已知軌道間距為l2 m，重力加速度g10 m/s2，軌道足夠長且電阻不計(jì)(sin 370.6，cos 370.8)，則()甲乙a金屬桿滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感

5、應(yīng)電流方向是apmbab金屬桿的質(zhì)量m0.5 kgc金屬桿接入電路的電阻r2 d當(dāng)r2 時(shí)，桿ab勻速下滑過程中r兩端電壓為8 vac金屬桿滑動(dòng)時(shí)，穿過閉合回路的磁通量增加，根據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流方向是apmba，選項(xiàng)a正確；桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為vm時(shí)，桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為eblvm，由閉合電路的歐姆定律有i，桿達(dá)到最大速度時(shí)受力平衡，滿足mgsin bil0，聯(lián)立解得vmrr，由圖乙可知斜率為k m/(s)2 m/(s)，縱截距為v04 m/s，即有k2 m/(s)，rv0，解得m kg，r2 ，選項(xiàng)b錯(cuò)誤，c正確；當(dāng)r2 時(shí)，金屬桿ab勻速下滑，有mgsin bil0，代入數(shù)據(jù)解得

6、i2 a，所以r兩端電壓為uir22 v4 v，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。 電磁感應(yīng)中的圖象問題1圖象類型2分析方法3解答電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩個(gè)常用方法排除法定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(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)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)系對圖象進(jìn)行分析和判斷(多選)(2020杭州六校聯(lián)考)如圖所示，在坐標(biāo)系xoy中，有邊長為l的閉合正方形金屬線框abcd，其一條對角線ac和y軸重合、頂點(diǎn)a位于坐標(biāo)原點(diǎn)o處。在y軸的右側(cè)、象限內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁場的上邊界與線框的ab

7、邊剛好完全重合，左邊界與y軸重合，右邊界與y軸平行且過線框的b點(diǎn)。t0時(shí)刻，線框以恒定的速度v沿垂直于磁場上邊界的方向穿過磁場區(qū)域。取沿abcda方向的感應(yīng)電流為正，則在線框穿過磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流i、a與b間的電勢差uab隨時(shí)間t變化的圖象分別是下圖中的()abcdad線框d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到o點(diǎn)的過程中，ab邊切割磁感線，ab邊相當(dāng)于電源。根據(jù)右手定則可以確定線框中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，即正方向，ab邊產(chǎn)生的電動(dòng)勢eabblabv，有效切割長度均勻減小到0，故eab均勻減小到0，則感應(yīng)電流均勻減小到0；然后cd邊開始切割磁感線，cd邊相當(dāng)于電源，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，即負(fù)方向，cd邊

8、產(chǎn)生的電動(dòng)勢ecdvblcdv，有效切割長度均勻減小到0，故ecd均勻減小到0，則感應(yīng)電流均勻減小到0，故a項(xiàng)正確，b項(xiàng)錯(cuò)誤；線框d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到o點(diǎn)過程中，ab邊相當(dāng)于電源，電流由a到b，b點(diǎn)的電勢高于a點(diǎn)，a與b間的電勢差uab為負(fù)值，大小等于電流乘以bc、cd、da三條邊的電阻和，并逐漸減小；ab邊出磁場后，cd邊相當(dāng)于電源，電流由b到a，a與b間的電勢差uab為負(fù)值，大小等于電流乘以ab邊的電阻，并逐漸減小，故c項(xiàng)錯(cuò)誤，d項(xiàng)正確。(1)對于線框穿越磁場情境，切割邊相當(dāng)于電源(找出電源是解決此類問題的切入點(diǎn))，由右手定則判定感應(yīng)電流方向，電流流出的那一端為電源正極。(2)切割邊產(chǎn)生的電動(dòng)勢與切

9、割邊兩端點(diǎn)的電壓(路端電壓)不同，要依據(jù)閉合電路歐姆定律分析。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和感應(yīng)電流方向是易錯(cuò)點(diǎn)，要特別注意題干條件中對正方向的規(guī)定。根據(jù)電磁感應(yīng)過程選擇圖象1(多選)(2019全國卷)如圖所示，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定，所在平面與水平面夾角為，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場。將兩根相同的導(dǎo)體棒pq、mn先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知pq進(jìn)入磁場時(shí)加速度恰好為零。從pq進(jìn)入磁場開始計(jì)時(shí)，到mn離開磁場區(qū)域?yàn)橹?，流過pq的電流隨時(shí)間變化的圖象可能正確的是()abcdad根據(jù)題述，pq

10、進(jìn)入磁場時(shí)加速度恰好為零，兩導(dǎo)體棒從同一位置釋放，則兩導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場時(shí)的速度相同，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小相等，若釋放兩導(dǎo)體棒的時(shí)間間隔足夠長，在pq通過磁場區(qū)域一段時(shí)間后mn進(jìn)入磁場區(qū)域，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律可知流過pq的電流隨時(shí)間變化的圖象可能是a，a正確；由于兩導(dǎo)體棒從同一位置釋放，兩導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小相等，mn進(jìn)入磁場區(qū)域切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不可能小于i1，b錯(cuò)誤；若釋放兩導(dǎo)體棒的時(shí)間間隔較短，在pq沒有出磁場區(qū)域時(shí)mn就進(jìn)入磁場區(qū)域，則兩棒在磁場區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)回路中磁通量不變，兩棒不受安培力作用，二者在磁場中做加速運(yùn)動(dòng)，pq出

11、磁場后，mn切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，且感應(yīng)電流一定大于i1，受到安培力作用，由于安培力與速度成正比，則mn所受的安培力一定大于mn的重力沿斜面方向的分力，所以mn一定做減速運(yùn)動(dòng)，回路中感應(yīng)電流減小，流過pq的電流隨時(shí)間變化的圖象可能是d，c錯(cuò)誤，d正確。根據(jù)圖象分析判斷電磁感應(yīng)過程2(多選)(山東2020屆等級(jí)考一模)豎直放置的長直密繞螺線管接入如圖甲所示的電路中，通有俯視順時(shí)針方向的電流，其大小按圖乙所示的規(guī)律變化。螺線管內(nèi)中間位置固定有一水平放置的硬質(zhì)閉合金屬小圓環(huán)(未畫出)，圓環(huán)軸線與螺線管軸線重合。下列說法正確的是 ()甲乙at時(shí)刻，圓環(huán)有擴(kuò)張的趨勢bt時(shí)刻，圓環(huán)有收縮的趨勢ct和t時(shí)刻，圓環(huán)內(nèi)的感應(yīng)電流大小相等dt時(shí)刻，圓環(huán)內(nèi)有俯視逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流bct時(shí)刻，線圈中通有順時(shí)針逐漸增大