第3講 電磁感應(yīng)中的電路和圖像問題

第3講電磁感應(yīng)中的電路和圖像問題開始0103(一)電磁感應(yīng)中的電路問題(二)電磁感應(yīng)中的圖像問題(一)電磁感應(yīng)中的電路問題1．電磁感應(yīng)中電路知識的關(guān)系圖電磁感應(yīng)中的電路和圖像問題2．“三步走”分析電路為主的電磁感應(yīng)問題[答案]

C[考法全訓(xùn)]考法1導(dǎo)體棒平動(dòng)切割的電路問題1.(多選)如圖所示，分布于全空間的勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝2T。寬度為L＝0.8m的兩導(dǎo)軌間接一阻值為R＝0.2Ω電阻，電阻為2R的金屬棒AC長為2L并垂直于導(dǎo)軌(導(dǎo)軌電阻不計(jì))放置，A端剛好位于導(dǎo)軌，中點(diǎn)D與另一導(dǎo)軌接觸。當(dāng)金屬棒以速度v＝0.5m/s向左勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是

(

)A．流過電阻R的電流為2AB．A、D兩點(diǎn)的電勢差為UAD＝0.4VC．A、C兩點(diǎn)的電勢差為UAC＝－1.6VD．A、C兩點(diǎn)的電勢差為UAC＝－1.2V答案：AD

根據(jù)右手定則，可知A

端的電勢低于D端的電勢，A、D兩點(diǎn)的電勢差UAD＝－IR＝－0.4V，B錯(cuò)誤，A正確；D、C兩點(diǎn)的電勢差UDC＝－BLv＝－0.8V，則UAC＝UAD＋UDC＝－1.2V，C錯(cuò)誤，D正確。考法2導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割的電路問題2．如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。長為l的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸OO′上，隨軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓環(huán)的A點(diǎn)和電刷間接有阻值為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g，不計(jì)其他電阻和摩擦，下列說法正確的是

(

)答案：B

考法3磁場變化引起的電路問題3．(2022·全國甲卷)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)磁場中，線框所在平面均與磁場方向垂直，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

(二)電磁感應(yīng)中的圖像問題1．常見類型及分析方法2．解答選擇類圖像問題的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)系對圖像進(jìn)行分析和判斷[考法全訓(xùn)]考法(一)根據(jù)給定的電磁感應(yīng)過程選擇有關(guān)圖像[例1]

(2022·河北高考)(多選)如圖，兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，一根導(dǎo)軌位于x軸上，另一根由ab、bc、cd三段直導(dǎo)軌組成，其中bc段與x軸平行，導(dǎo)軌左端接入一電阻R。導(dǎo)軌上一金屬棒MN沿x軸正向以速度v0保持勻速運(yùn)動(dòng)，t＝0時(shí)刻通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，金屬棒始終與x軸垂直。設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中通過電阻的電流強(qiáng)度為i，金屬棒受到安培力的大小為F，金屬棒克服安培力做功的功率為P，電阻兩端的電壓為U，導(dǎo)軌與金屬棒接觸良好，忽略導(dǎo)軌與金屬棒的電阻。下列圖像可能正確的是

(

)[答案]

AC[規(guī)律方法]電磁感應(yīng)中的圖像問題的分析方法考法(二)根據(jù)給定圖像分析電磁感應(yīng)問題[例2]

(2021·遼寧高考)(多選)如圖(a)所示，兩根間距為L、足夠長的光滑平行金屬導(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(b)所示的勻強(qiáng)磁場，t＝0時(shí)磁場方向垂直紙面向里。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)化問題[例3]

(2023·浙江湖州調(diào)研)(多選)如圖甲所示，正六邊形導(dǎo)線框abcdef放在勻強(qiáng)磁場中靜止不動(dòng)，磁場方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。t＝0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直紙面向里，設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流順時(shí)針方向?yàn)檎?、豎直邊cd所受安培力的方向水平向左為正。則下面關(guān)于感應(yīng)電流i和cd所受安培力F隨時(shí)間t變化的圖像正確的是

(

)[答案]

AC在3～4s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外，且逐漸減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，為負(fù)值，大小與0～2s內(nèi)相等。在4～6s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，且逐漸增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，為負(fù)值，大小與0～2s內(nèi)相等，故A正確，B錯(cuò)誤。在0～2s內(nèi)，磁場的方向垂直紙面向里，且逐漸減小，電流恒定不變，根據(jù)FA＝BIL，則安培力逐漸減小，cd邊所受安培力方向向右，為負(fù)值。0時(shí)刻安培力大小為F＝2B0I0L。在2s～3s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，且逐漸增大，根據(jù)FA＝BIL，則安培力逐漸增大，cd邊所受安培力方向向左，為正值，3s時(shí)安培力大小為B0I0L。在3～4s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，且逐漸減小，則安培力大小逐漸減小，cd邊所受安培力方向向右，為負(fù)值，3s時(shí)的安培力大小為B0I0L。在4～6s