專題：電磁感應中的電路與圖像問題課件 新人教版選修3-2

1、(對應學生用書對應學生用書P191)一、電磁感中的電路問題一、電磁感中的電路問題1內電路和外電路內電路和外電路(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相當于 (2)該部分導體的電阻或線圈的電阻相當于電源該部分導體的電阻或線圈的電阻相當于電源的的 ，其余部分是，其余部分是 電源電源 外電路外電路 內阻內阻 2電源電動勢和路端電壓電源電動勢和路端電壓(1)電動勢：電動勢：E 或或E .(2)路端電壓：路端電壓：UIR .Blv EIr 二、電磁感應圖象問題二、電磁感應圖象問題電磁感應現(xiàn)象中的圖象及應用電磁感應現(xiàn)象中的圖象及應用圖象圖象類型

2、類型(1)隨隨 變化的圖象如變化的圖象如Bt圖象，圖象，t圖象、圖象、Et圖象和圖象和It圖象圖象(2)隨隨 變化的圖象如變化的圖象如Ex圖象和圖象和Ix圖象圖象問題問題類型類型(1)由給定的電磁感應過程判斷或畫出正確的圖象由給定的電磁感應過程判斷或畫出正確的圖象(2)由給定的有關圖象分析電磁感應過程，求解相應由給定的有關圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量的物理量(用圖象用圖象)應用應用知識知識左手定則、安培定則、右手定則、左手定則、安培定則、右手定則、 、 、歐姆定律、牛頓定律、函、歐姆定律、牛頓定律、函數(shù)圖象等知識數(shù)圖象等知識.時間時間t 位移位移x 楞次定律楞次定律 法拉第電磁感應定

3、律法拉第電磁感應定律 關于電磁感應圖象問題的關于電磁感應圖象問題的“四明確一理解四明確一理解”(1)四個明確四個明確明確圖象所描述的物理意義明確圖象所描述的物理意義明確圖象中各種正、負號的含義明確圖象中各種正、負號的含義明確圖象斜率的含義明確圖象斜率的含義明確圖象和電磁感應過程之間的對應關系明確圖象和電磁感應過程之間的對應關系1.問題歸類問題歸類兩種類型兩種類型求解的物理量求解的物理量應用的物理規(guī)律應用的物理規(guī)律以閉合電以閉合電路歐姆定路歐姆定律為中心律為中心進行的求進行的求解解感應電動勢感應電動勢E、電流、電流I、路端電壓、路端電壓U、電、電路中通過的電荷量路中通過的電荷量q以及閉合電路中的

4、能以及閉合電路中的能量轉化等量轉化等法拉第電磁感應定法拉第電磁感應定律、閉合電路的歐姆律、閉合電路的歐姆定律、電流的定義、定律、電流的定義、功能關系以及能量守功能關系以及能量守恒定律等恒定律等以部分電以部分電路歐姆定路歐姆定律為中心律為中心進行的求進行的求解解六個基本物理量六個基本物理量(電電壓、電流、電阻、電壓、電流、電阻、電功、電功率和電功、電功率和電熱熱)、電容器充電電、電容器充電電荷量等荷量等三條定律三條定律(部分電路部分電路歐姆定律、電阻定律歐姆定律、電阻定律和焦耳定律和焦耳定律)以及若以及若干基本規(guī)律干基本規(guī)律(串、并串、并聯(lián)電路特點等聯(lián)電路特點等)2一些常見的誤區(qū)一些常見的誤區(qū)(

5、1)誤區(qū)一：不能正確分析感應電動勢與感應電流方向誤區(qū)一：不能正確分析感應電動勢與感應電流方向的關系及內、外電路中電勢的高低關系在電磁感應現(xiàn)象的關系及內、外電路中電勢的高低關系在電磁感應現(xiàn)象中，電源內部的電流方向即為感應電動勢的方向，內電路中中，電源內部的電流方向即為感應電動勢的方向，內電路中電流由低電勢流向高電勢，而外電路中電流從高電勢流向低電流由低電勢流向高電勢，而外電路中電流從高電勢流向低電勢電勢(2)誤區(qū)二：應用歐姆定律分析求解電路時，忘記了等誤區(qū)二：應用歐姆定律分析求解電路時，忘記了等效電源內阻對電路的影響效電源內阻對電路的影響(3)誤區(qū)三：對連接在電路中電表的測量不能正確地分誤區(qū)三：

6、對連接在電路中電表的測量不能正確地分析，特別是并聯(lián)在等效電源兩端的電壓表，它所測量的是路析，特別是并聯(lián)在等效電源兩端的電壓表，它所測量的是路端電壓，而不是等效電源的電動勢端電壓，而不是等效電源的電動勢(1)調節(jié)調節(jié)RxR，釋放導體棒，當棒沿導軌勻速下滑，釋放導體棒，當棒沿導軌勻速下滑時，求通過棒的電流時，求通過棒的電流I及棒的速率及棒的速率v.(2)改變改變Rx，待棒沿導軌再次勻速下滑后，將質量為，待棒沿導軌再次勻速下滑后，將質量為m、帶電荷量為、帶電荷量為q的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過，求此時的過，求此時的Rx.1.圖象問題的特點圖象問題的特點考

7、查方式比較靈活，有時根據(jù)電磁感應現(xiàn)象發(fā)生的過考查方式比較靈活，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，進行綜合計算計算2圖象問題的求解類型圖象問題的求解類型類型類型據(jù)電磁感應過程選圖象據(jù)電磁感應過程選圖象據(jù)圖象分析判斷據(jù)圖象分析判斷電磁感應過程電磁感應過程求求解解流流程程3.解題關鍵解題關鍵弄清初始條件，正、負方向的對應變化范圍，所研究弄清初始條件，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鍵4解決圖象問題的一般步驟解決

8、圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是明確圖象的種類，即是Bt圖象還是圖象還是t圖象，或圖象，或者者Et圖象、圖象、It圖象等圖象等(2)分析電磁感應的具體過程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、截距等化、截距等(6)畫圖象或判斷圖象畫圖象或判斷圖象說明：對于圖象問題，應做說明：對于圖象問題，應做“三

9、看三看”、“三明確三明確”，即即(1)看軸看軸看清變量看清變量(2)看線看線看圖象的形狀看圖象的形狀(3)看點看點看特殊點和轉折點看特殊點和轉折點(4)明確圖象斜率的物理意義明確圖象斜率的物理意義(5)明確截距的物理意義明確截距的物理意義(6)明確明確“”“”“”的含義的含義現(xiàn)以現(xiàn)以b點為原點點為原點O，沿直角邊，沿直角邊bc作作x軸，讓在紙面內與軸，讓在紙面內與abc形狀完全相同的金屬線框形狀完全相同的金屬線框ABC的的BC邊處在邊處在x軸上，軸上，t0時時線框線框C點恰好位于原點點恰好位于原點O的位置讓的位置讓ABC沿沿x軸正方向以恒定的軸正方向以恒定的速度速度v穿過磁場，現(xiàn)規(guī)定逆時針方向

10、為線框中感應電流的正方穿過磁場，現(xiàn)規(guī)定逆時針方向為線框中感應電流的正方向，如下圖所示四個向，如下圖所示四個ix圖象中，能正確表示感應電流隨線框圖象中，能正確表示感應電流隨線框位移變化關系的是位移變化關系的是()嘗試解答嘗試解答在在x02L過程中，由于通過線框的磁通過程中，由于通過線框的磁通量始終為零，因此感應電流為零；在量始終為零，因此感應電流為零；在x2L3L過程中，感應過程中，感應電流先由電流先由2i0逐漸減小到零后又增大到逐漸減小到零后又增大到i0；在；在x3L4L過程過程中，感應電流從中，感應電流從i0逐漸減小到零，能正確表示感應電流隨線逐漸減小到零，能正確表示感應電流隨線框位移變化關

11、系的是圖框位移變化關系的是圖D.答案答案 D解題時一定要分析清楚運動過程，找出切割磁感線的解題時一定要分析清楚運動過程，找出切割磁感線的有效長度，要有全局觀，同時搞清切割磁感線的有幾部分導有效長度，要有全局觀，同時搞清切割磁感線的有幾部分導體注意每段導體中的感應電動勢的方向利用感應電流方體注意每段導體中的感應電動勢的方向利用感應電流方向和向和it圖象里的面積表示電荷量進行選項排除是較便利的方圖象里的面積表示電荷量進行選項排除是較便利的方法法答案答案 BC(對應學生用書對應學生用書P193)物理思維方法物理思維方法“等效法等效法”在電磁感應中的應用在電磁感應中的應用“等效法等效法”是從事物間的等

12、同效果出發(fā)來研究問題的是從事物間的等同效果出發(fā)來研究問題的科學思維方法運用等效法，可以在某種物理意義效果相同科學思維方法運用等效法，可以在某種物理意義效果相同的前提下，把實際的、復雜的物理現(xiàn)象、物理過程轉化為理的前提下，把實際的、復雜的物理現(xiàn)象、物理過程轉化為理想的、簡單的、等效的物理現(xiàn)象、物理過程來處理在使用想的、簡單的、等效的物理現(xiàn)象、物理過程來處理在使用等效法處理問題時應注意以下兩點：等效法處理問題時應注意以下兩點：1等效前和等效后的物理現(xiàn)象和物理過程應遵守相同等效前和等效后的物理現(xiàn)象和物理過程應遵守相同的物理規(guī)律的物理規(guī)律2等效法的實質是等效法的實質是“等同性等同性”，常見的等效法有三

13、，常見的等效法有三種：模型的等效、過程的等效、作用的等效種：模型的等效、過程的等效、作用的等效(22分分)(2012高考浙江卷高考浙江卷)為了提高自行車夜間行駛的為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學設計了一種安全性，小明同學設計了一種“閃爍閃爍”裝置如圖所示，自裝置如圖所示，自行車后輪由半徑行車后輪由半徑r15.0102 m的金屬內圈、半徑的金屬內圈、半徑r20.40 m的金屬外圈和絕緣輻條構成的金屬外圈和絕緣輻條構成(2)當金屬條當金屬條ab進入進入“扇形扇形”磁場時，畫出磁場時，畫出“閃爍閃爍”裝裝置的電路圖；置的電路圖；(3)從金屬條從金屬條ab進入進入“扇形扇形”磁場時開始，經(jīng)計算

14、畫出磁場時開始，經(jīng)計算畫出輪子轉一圈過程中，內圈與外圈之間電勢差輪子轉一圈過程中，內圈與外圈之間電勢差Uab隨時間隨時間t變化的變化的Uabt圖象；圖象；(4)若選擇的是若選擇的是“1.5 V0.3 A”的小燈泡，該的小燈泡，該“閃爍閃爍”裝置能否正常工作？有同學提出，通過改變磁感應強度裝置能否正常工作？有同學提出，通過改變磁感應強度B、后、后輪外圈半徑輪外圈半徑r2、角速度、角速度和張角和張角等物理量的大小，優(yōu)化前同學等物理量的大小，優(yōu)化前同學的設計方案，請給出你的評價的設計方案，請給出你的評價思維啟迪思維啟迪(1)ab邊進入磁場時，邊進入磁場時，ab邊相當于電源，邊相當于電源，其他三個邊并

15、聯(lián)相當于外電路；其他邊進入磁場時，磁場中其他三個邊并聯(lián)相當于外電路；其他邊進入磁場時，磁場中的那個邊相當于電源，的那個邊相當于電源，ab邊與另外兩個邊并聯(lián)相當于外電邊與另外兩個邊并聯(lián)相當于外電路不論哪一種情況，路不論哪一種情況，ab邊的電壓都等于路端電壓邊的電壓都等于路端電壓(2)電路中電流、電壓的計算可參照以下思路進行：電路中電流、電壓的計算可參照以下思路進行：(2)通過分析，可得電路圖為通過分析，可得電路圖為(3分分)在在T1 s內，金屬條有四次進出，后三次與第一次相同內，金屬條有四次進出，后三次與第一次相同由由可畫出如下可畫出如下Uabt圖象圖象(4分分)(4)“閃爍閃爍”裝置不能正常工

16、作裝置不能正常工作(金屬條的感應電動勢只金屬條的感應電動勢只有有4.9102 V，遠小于小燈泡的額定電壓，因此無法工作，遠小于小燈泡的額定電壓，因此無法工作)(4分分)B增大，增大，E增大，但有限度；增大，但有限度；r2增大，增大，E增大，但有限度；增大，但有限度；增大，增大，E增大，但有限度；增大，但有限度；增大，增大，E不變不變(2012蘇州模擬蘇州模擬)將一個矩形金屬線框折成直角框架將一個矩形金屬線框折成直角框架abcdefa，置于傾角為，置于傾角為37的斜面上，的斜面上，ab邊與斜面的底線邊與斜面的底線MN平行，如圖所示平行，如圖所示.(1)求線框中感應電流的大小，并指出求線框中感應電

17、流的大小，并指出ab段導線上感應段導線上感應電流的方向；電流的方向；(2)t為何值時框架的為何值時框架的ab邊對斜面的壓力恰為零；邊對斜面的壓力恰為零；(3)從從t0開始到該時刻通過開始到該時刻通過ab邊的電荷量是多少邊的電荷量是多少答案答案 (1)1.0 Aab(2)0.8 s(3)0.8 C令線框的令線框的cd邊剛好與磁場左邊界重合時，邊剛好與磁場左邊界重合時，t0，Uab0為正，為正，U0Blv.在下圖中，關于線框中在下圖中，關于線框中a、b兩點間的電勢差兩點間的電勢差Uab隨線框隨線框cd邊的位移邊的位移x變化的圖象中正確的是變化的圖象中正確的是()易錯分析易錯分析 本題出錯原因在于過

18、程分析不全面，沒有本題出錯原因在于過程分析不全面，沒有靈活運用閉合電路的特點，也沒有分析內、外電路以及部分靈活運用閉合電路的特點，也沒有分析內、外電路以及部分電路間的連接關系另外題目中規(guī)定的電路間的連接關系另外題目中規(guī)定的Uab0也要注意，不可也要注意，不可忽視弄清初始條件，正、負方向的對應變化范圍，所研究忽視弄清初始條件，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鍵電磁感應中的圖象問題的分析，要抓住磁通量的變電磁感應中的圖象問題的分析，要抓住磁通量的變化，從而推知感應電動勢化，從而推知感應電動勢(電流

19、電流)大小變化的規(guī)律，用楞次定律大小變化的規(guī)律，用楞次定律判斷出感應電動勢判斷出感應電動勢(電流電流)的方向，從而確定其正負及其在坐標的方向，從而確定其正負及其在坐標系中的范圍另外，要解決圖象問題，必須能把圖象反映的系中的范圍另外，要解決圖象問題，必須能把圖象反映的規(guī)律對應到實際過程中去，最終根據(jù)實際過程的物理規(guī)律進規(guī)律對應到實際過程中去，最終根據(jù)實際過程的物理規(guī)律進行判斷，才是解決圖象問題的根本行判斷，才是解決圖象問題的根本如圖所示，在如圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應強度大小相區(qū)域中存在著磁感應強度大小相等、方向相反的勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面一導線等、方向相反的勻強磁場，磁場方

20、向均垂直于紙面一導線框框abcdefa位于紙面內，框的鄰邊都相互垂直，位于紙面內，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場的邊與磁場的邊界邊界P重合導線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示從重合導線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示從t0時刻時刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域以開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域以abcdef為線為線框中的電動勢框中的電動勢E的正方向，則如圖所示的四個的正方向，則如圖所示的四個Et關系示意圖關系示意圖中正確的是中正確的是()解析解析由右手定則和由右手定則和EBlv判定水平位移從判定水平位移從0l時時EBlv；從；從l2l時，時，E0；從；從2l3l時，時，E3Blv；從；從3l4l時，時，E

21、2Blv，可知圖，可知圖C正確正確答案答案 C(對應學生用書對應學生用書P195)1矩形導線框矩形導線框abcd(如圖如圖(甲甲)放在勻強磁場中，磁感線放在勻強磁場中，磁感線方向與線框平面垂直，磁感應強度方向與線框平面垂直，磁感應強度B隨時間變化的圖象如圖隨時間變化的圖象如圖(乙乙)所示所示t0時刻，磁感應強度的方向垂直紙面向里時刻，磁感應強度的方向垂直紙面向里若規(guī)定導線框中感應電流逆時針方向為正，則在若規(guī)定導線框中感應電流逆時針方向為正，則在04 s時間內，線框中的感應電流時間內，線框中的感應電流I以及線框的以及線框的ab邊所受安培力邊所受安培力F隨隨時間變化的圖象為時間變化的圖象為(安培力取向上為正方向安培力取向上為正方向)()答案答案 C2.如圖所示，兩根相距為如圖所示，兩根相距為l的平行直導軌的平行直導軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻間連有一固定電阻R，導軌電阻可忽略不計，導軌電阻可忽略不計MN為放在為放在ab和和cd上的一導體桿，與上的一導體桿，與ab垂直，其電阻也為垂直，其電阻也為R.整個裝置處于勻強整個裝置處于勻強磁場中，磁感應強度的大小為磁場中，磁感應強度的大小為B，磁場方向垂直于導軌所在平，磁場方向垂直于導軌所在平面面(指向圖中紙面內指向圖中紙面內)現(xiàn)對現(xiàn)對MN施力使它沿導軌方向以速度施力使它沿導軌方向以速度v做做勻速運動令勻速運