高考物理總復習第11單元電磁感應專題9電磁感應中的電路和圖像

專題9電磁感應中的電路和圖像熱點題型探究

教師備用習題熱點一電磁感應中的電路問題1.電磁感應中電路知識的關系圖熱點題型探究

熱點題型探究例1

[2021·福建龍巖模擬]如圖甲所示,水平面上的兩光滑金屬導軌平行固定放置,間距d=0.5m,電阻不計,左端通過導線與阻值R=2Ω的電阻連接,右端通過導線與阻值RL=4Ω的小燈泡L連接.在CDFE矩形區(qū)域內有垂直于導軌平面向上的勻強磁場,CE長l=2m,有一阻值r=2Ω的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處(恰好不在磁場中).CDFE區(qū)域內磁場的磁感應強度B隨時間變化的圖像如圖乙所示.在t=0至t=4s內,金屬棒PQ保持靜止,在t=4s時使金屬棒PQ以某一速度進入磁場區(qū)域并保持勻速運動.已知從t=0開始到金屬棒PQ運動到磁場邊界EF處的整個過程中,小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化.求:熱點題型探究

(1)通過小燈泡的電流;熱點題型探究

(2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大小.熱點題型探究(1)對電源的理解:在電磁感應現(xiàn)象中,產生感應電動勢的那部分導體相當于電源,如切割磁感線的導體棒、有磁通量變化的線圈等.(2)對電路的理解:內電路是切割磁感線的導體棒或磁通量發(fā)生變化的線圈;除電源外其余部分是外電路,外電路由電阻、電容器等電學元件組成.在外電路中,電流從高電勢處流向低電勢處;在內電路中,電流則從低電勢處流向高電勢處.熱點題型探究要點總結熱點二電磁感應中的圖像問題熱點題型探究

例2

(多選)[2021·上海長寧區(qū)模擬]如圖甲所示,一個剛性圓形導線圈與電阻R構成閉合回路,線圈平面與所在處的勻強磁場方向垂直,磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示.關于線圈中產生的感應電動勢e、電阻R消耗的功率P隨時間t變化的圖像,圖中可能正確的是(

)BD熱點題型探究

熱點題型探究變式

圖甲是同種規(guī)格的電阻絲制成的閉合線圈,其中有垂直于線圈平面的勻強磁場,圖乙為線圈中的磁感應強度B(取垂直線圈平面向內為正方向)隨時間t變化的關系圖像.則下列關于線圈中的感應電動勢E、感應電流i、磁通量Φ及線圈bc邊所受的安培力F隨時間變化的關系圖像中正確的是(取順時針方向為感應電流與感應電動勢的正方向,水平向左為安培力的正方向)(

)D熱點題型探究[解析]

由乙圖可知,0~1s內,磁感應強度B增大,線圈所包圍區(qū)域中的Φ增大,由楞次定律可知,感應電流沿逆時針方向,為負值;1~2s內,磁通量不變,無感應電流;2~3s內,磁感應強度B的方向垂直紙面向里,B減小,Φ減小,由楞次定律可知,感應電流沿順時針方向,為正值;3~4s內,B的方向垂直紙面向外,B增大,Φ增大,由楞次定律可知,感應電流沿順時針方向,感應電流為正值,A、B、C錯誤.由左手定則可知,在0~1s內,bc邊受到的安培力方向水平向左,是正值,根據F=BIL,可知安培力均勻增加;1~2s內無感應電流,bc邊不受安培力,2~3s,安培力方向水平向右,是負值且逐漸減小;3~4s,安培力方向水平向左,是正值且逐漸變大,D正確.熱點題型探究熱點題型探究考向二

動生類圖像問題總結(1)問題類型由閉合線圈的運動過程畫出i-t圖像或E-t圖像.(2)分析方法①電動勢大小:E=Blv.要注意是單邊切割還是雙邊切割(感應電流同向相加、反向相減),等效長度為在磁場中導線首尾相連在垂直于速度方向的分量.②電動勢方向:用右手定則判斷.例3

[2021·廣東湛江模擬]某空間中存在一個有豎直邊界的水平方向的勻強磁場區(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向右拉過這個區(qū)域,尺寸如圖所示,能正確反映該過程線圈中感應電流隨時間變化的圖像的是圖中的(

)B熱點題型探究

熱點題型探究熱點三電磁感應中電路與圖像的綜合熱點題型探究熱點題型探究

BC熱點題型探究

變式

[2021·廣東佛山二模]如圖所示,光滑平行金屬導軌與水平面成一定角度,兩導軌上端用一定值電阻相連,該裝置處于一勻強磁場中,磁場方向垂直于導軌平面向上.現(xiàn)有一金屬桿ab以沿導軌平面向上的初速度v0從導軌底端開始運動,然后又返回到出發(fā)位置.在運動過程中,ab與導軌垂直且接觸良好,不計ab和導軌的電阻,則在下列圖像中,能正確描述金屬桿ab的速度與時間關系的是圖中的(

)D熱點題型探究

熱點題型探究1.如圖所示,正方形MNPQ內的兩個三角形區(qū)域充滿勻強磁場,形狀與MNPQ完全相同的閉合導線框M'N'P'Q'在外力作用下沿軸線OO'水平向左勻速運動.設通過導線框的感應電流為i,逆時針方向為電流的正方向,當t=0時M'Q'與NP重合,在M'Q'從NP處到臨近MQ處的過程中,下列圖像中能反映i隨時間t變化規(guī)律的是(

)B教師備用習題[解析]閉合導線框M'N'P'Q'勻速向左運動過程中,穿過回路的磁通量不斷增大,根據楞次定律可知,回路中的電流一直是逆時針的,所以電流一直為正.線框向左勻速運動過程中,切割磁感線的有效長度先減小,后增大,所以感應電流先減小,后增大,故B正確.教師備用習題2.如圖所示,邊長為L的單匝均勻金屬線框置于光滑水平桌面上,在拉力作用下以恒定速度通過寬度為D(D>L)、方向豎直向下的有界勻強磁場.在整個過程中線框的ab邊始終與磁場的邊界平行,若以F表示拉力大小、以Uab表示線框a、b兩點間的電勢差、I表示通過線框的電流(以逆時針方向為正方向)、P表示拉力的功率,則下列反映這些物理量隨時間變化的圖像中可能正確的是 (

)C教師備用習題

教師備用習題線框進入磁場時,根據右手定則可知線框中電流為逆時針方向,線框離開磁場時,電流為順時針方向,結合上述分析可知,C正確;線框完全進入磁場運動過程中,拉力為0,根據P=Fv可知拉力功率為0,D錯誤.教師備用習題3.(多選)如圖所示,在平面直角坐標系的第一和第四象限分別存在磁感應強度大小相等、方向相反且垂直于平面的勻強磁場.有一位于Oxy平面內的硬質導體框ABCDE,形狀和大小如圖所示,圖中虛線小方格邊長為l.導體框在外力作用下以恒定速率v沿x軸正方向運動(不發(fā)生轉動).從圖示位置開始計時,到BC邊剛好進入磁場.在此過程中,導體框內產生的感應電流的大小為I,AB邊所受安培力的大小為FAB,二者與時間t的關系圖像可能正確的是 (

)教師備用習題AD

教師備用習題4.(多選)如圖所示,勻強磁場垂直紙面向里,磁感應強度的大小為B,磁場在y軸方向足夠寬,在x軸方向寬度為l.一直角三角形導線框abc(bc邊的長度為l)從圖示位置向右勻速穿過磁場區(qū)域,以逆時針方向為電流的正方向,在下圖中線框中感應電流I、bc兩端的電勢差Ubc、bc邊受到的安培力的大小F與線框移動的距離

x的關系圖像正確的是 (

)教師備用習題BC

教師備用習題

教師備用習題ACD

教師備用習題

教師備用習題

教師備用習題6.如圖所示,一個總阻值r=10Ω,匝數(shù)n=1000的正方形金屬線圈,與阻值R=20Ω的定值電阻連成閉合回路.線圈的邊長L=0.1m,其內部空間(包括邊界處)充滿了垂直線圈平面向外的勻強磁場.磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖所示.導線電阻不計,則:(1)t=0時刻,穿過線圈的磁通量為多大?教師備用習題[答案]6×10-5Wb

[解析]當t=0時,穿過線圈的磁通量為Φ=B0S=6×10-3×0.12Wb=6×10-5Wb6.如圖所示,一個總阻值r=10Ω,匝數(shù)n=1000的正方形金屬線圈,與阻值R=2