專題強(qiáng)化十一

專題強(qiáng)化十一電磁感應(yīng)中的圖像和電路問題1.掌握電磁感應(yīng)中電路問題的求解方法．2．會(huì)計(jì)算電磁感應(yīng)電路問題中電壓、電流、電荷量、熱量等物理量．3．能夠通過電磁感應(yīng)圖像，讀取相關(guān)信息，應(yīng)用物理規(guī)律求解問題．考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的電路問題1．電磁感應(yīng)中的電源(1)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路相當(dāng)于電源．電動(dòng)勢(shì)：E＝Blv或E＝nΔΦΔt，這部分電路的阻值為電源內(nèi)阻(2)用右手定則或楞次定律與安培定則結(jié)合判斷，感應(yīng)電流流出的一端為電源正極．2．解決電磁感應(yīng)中電路問題的“三部曲”考向1感生電動(dòng)勢(shì)的電路問題例1如圖所示，單匝正方形線圈A邊長(zhǎng)為0.2m，線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，且一半處在磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B＝(0.8－0.2t)T．開始時(shí)開關(guān)S未閉合，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝20μF，線圈及導(dǎo)線電阻不計(jì)．閉合開關(guān)S，待電路中的電流穩(wěn)定后．求：(1)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??；(2)電容器所帶的電荷量．考向2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的電路問題例2(多選)如圖所示，光滑的金屬框CDEF水平放置，寬為L(zhǎng)，在E、F間連接一阻值為R的定值電阻，在C、D間連接一滑動(dòng)變阻器R1(0≤R1≤2R)．框內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的導(dǎo)體棒AB在外力作用下以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)．金屬框電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒與金屬框接觸良好且始終垂直，下列說法正確的是()A．ABFE回路的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，ABCD回路的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針B．左右兩個(gè)閉合區(qū)域的磁通量都在變化且變化率相同，故電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2BLvC．當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值R1＝R時(shí)，導(dǎo)體棒兩端的電壓為23BLD．當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值R1＝R2時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電功率為例3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(chǎng)．長(zhǎng)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)其它電阻和摩擦，下列說法正確的是()A．棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為12Bl2B．微粒的電荷量與質(zhì)量之比為2gdC．電阻消耗的電功率為πD．電容器所帶的電荷量為CBr2ω考點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的圖像問題解決電磁感應(yīng)圖像問題的“三點(diǎn)關(guān)注”考向1根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象選擇圖像例4[2023·遼寧卷]如圖，空間中存在水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一導(dǎo)體棒繞固定的豎直軸OP在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且始終平行于OP.導(dǎo)體棒兩端的電勢(shì)差u隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是()例5[2024·上海統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)]如圖甲所示，有一光滑導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一金屬棒垂直置于導(dǎo)軌上，對(duì)其施加外力，安培力變化如圖乙所示，取向右為正方向，則外力隨時(shí)間變化圖像為()考向2根據(jù)圖像分析判斷電磁感應(yīng)的過程例6[2024·湖南校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)]如圖甲所示，PQNM是傾角θ＝37°、表面粗糙的絕緣斜面，abcd是匝數(shù)n＝20、質(zhì)量m＝1kg、總電阻R＝2Ω、邊長(zhǎng)L＝1m的正方形金屬線框．線框與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.8，在OO′NM的區(qū)域加上垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使線框的一半處于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示．g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列說法正確的是()A．0～6s內(nèi)，線框中的感應(yīng)電流大小為1AB．0～6s內(nèi)，線框產(chǎn)生的焦耳熱為6JC．t＝6s時(shí)，線框受到的安培力大小為8ND．t＝10s時(shí)，線框即將開始運(yùn)動(dòng)例7[2023·廣東卷]光滑絕緣的水平面上有垂直平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，寬度均為h，其俯視圖如圖(a)所示，兩磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間t的變化如圖(b)所示，0～τ時(shí)間內(nèi)，兩區(qū)域磁場(chǎng)恒定，方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為2B0和B0，一電阻為R，邊長(zhǎng)為h的剛性正方形金屬框abcd，平放在水平面上，ab、cd邊與磁場(chǎng)邊界平行．t＝0時(shí)，線框ab邊剛好跨過區(qū)域Ⅰ的左邊界以速度v向右運(yùn)動(dòng)．在τ時(shí)刻，ab邊運(yùn)動(dòng)到距區(qū)域Ⅰ的左邊界h2處，線框的速度近似為零，此時(shí)線框被固定，如圖(a)中的虛線框所示．隨后在τ～2τ時(shí)間內(nèi)，Ⅰ區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度線性減小到0，Ⅱ區(qū)磁場(chǎng)保持不變；2τ～3τ時(shí)間內(nèi)，Ⅱ區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度也線性減小到0.(1)t＝0時(shí)線框所受的安培力F；(2)t＝1.2τ時(shí)穿過線框的磁通量Φ；(3)2τ～3τ時(shí)間內(nèi)，線框中產(chǎn)生的熱量Q.思維提升電磁感應(yīng)中圖像問題的分析技巧(1)對(duì)于圖像選擇問題常用排除法：先看方向再看大小及特殊點(diǎn)．(2)對(duì)于圖像的描繪：先定性或定量表示出所研究問題的函數(shù)關(guān)系，注意橫、縱坐標(biāo)表達(dá)的物理量及各物理量的單位，畫出對(duì)應(yīng)物理圖像(常有分段法、數(shù)學(xué)法)．(3)對(duì)圖像的理解：看清橫、縱坐標(biāo)表示的量，理解圖像的物理意義．溫馨提示：請(qǐng)完成課時(shí)分層精練專題強(qiáng)化十一電磁感應(yīng)中的圖像和電路問題考點(diǎn)一例1解析：(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝ΔBΔtS，S＝12L2，代入數(shù)據(jù)得E＝4×10－3(2)由閉合電路的歐姆定律得I＝ER1+R2，由部分電路的歐姆定律得U＝IR2，電容器所帶電荷量為Q＝CU＝4.8×答案：(1)4×10－3V(2)4.8×10－8C例2解析：根據(jù)楞次定律可知，ABFE回路電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，ABCD回路電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，故A正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，故B錯(cuò)誤；當(dāng)R1＝R時(shí)，外電路總電阻R外＝R2，因此導(dǎo)體棒兩端的電壓即路端電壓應(yīng)等于13BLv，故C錯(cuò)誤；該電路電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，電源內(nèi)阻為R，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值R1＝R2時(shí)，干路電流為I＝3BLv4R，滑動(dòng)變阻器所在支路電流為23I，容易求得滑動(dòng)變阻器電功率為B2答案：AD例3解析：棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E＝Br·12ωr＝12Br2ω，A錯(cuò)誤；金屬棒電阻不計(jì)，故電容器兩極板間的電壓等于棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，微粒的重力與其受到的電場(chǎng)力大小相等，有qEd＝mg，可得qm＝2gdBr2ω，B正確；電阻消耗的電功率P＝E2R＝B2r4ω24R答案：B考點(diǎn)二例4解析：如圖所示設(shè)導(dǎo)體棒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為v，導(dǎo)體棒從M到N過程，棒轉(zhuǎn)過的角度為θ，則導(dǎo)體棒垂直磁感線方向的分速度為v⊥＝vcosθ根據(jù)右手定則可知，u＝BLv⊥，可知導(dǎo)體棒兩端的電勢(shì)差u隨時(shí)間t變化的圖像為余弦圖像．故選C.答案：C例5解析：由于E＝BLv，E＝IR，F(xiàn)A＝BIL聯(lián)立得，F(xiàn)A＝B再結(jié)合楞次定律，可知金屬棒剛開始向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，后向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且加速度一直為a＝F0RB2L2t0，方向向左．綜上，當(dāng)v＝0時(shí)，即t＝t0時(shí)，F(xiàn)≠0答案：C例6解析：由圖乙知B＝0.1t＋0.2(T)，ΔBΔt＝0.1T/s，設(shè)線框即將運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則nBIL＝mgsinθ＋μmgcosθ，線框未動(dòng)時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝n·12L2ΔBΔt＝1V，由閉合電路歐姆定律得I＝ER＝0.5A，解得t＝10.4s，0～10.4s內(nèi)線框處于靜止?fàn)顟B(tài)，線框中的感應(yīng)電流大小為0.5A，故A、D錯(cuò)誤；0～6s內(nèi)，框產(chǎn)生焦耳熱為Q＝I2Rt＝0.52×2×6J＝3J，故B錯(cuò)誤；t＝6s時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.1t＋0.2(T)＝0.1×6＋0.2T＝0.8T，線框受到的安培力大小為F＝nBIL＝20×0.8×0.5×1N＝8N，故C答案：C例7解析：(1)由圖可知t＝0時(shí)線框切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝2B0hv＋B0hv＝3B0hv則感應(yīng)電流大小為I＝ER＝所受的安培力為F＝2B03B0hvRh＋B03B(2)在τ