《2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 微專題13 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題學(xué)案 新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 微專題13 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題學(xué)案 新人教版（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、微專題13 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題型簡述：在電磁感應(yīng)問題中，切割磁感線運(yùn)動的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于電源，該部分導(dǎo)體或線圈與其他電阻、燈泡、電容器等用電器構(gòu)成了電路在這類問題中，常涉及計算感應(yīng)電動勢大小、計算導(dǎo)體兩端電壓、通過導(dǎo)體的電流、產(chǎn)生的電勢等2解決電磁感應(yīng)中電路問題的“三部曲”注意“等效電源”兩端的電壓指的是路端電壓，而不是電動勢或內(nèi)壓降 (2017江蘇卷)如圖所示，兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，其右端接一阻值為R的電阻質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上，其左側(cè)的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下當(dāng)該磁場區(qū)域以速度v0

2、勻速地向右掃過金屬桿后，金屬桿的速度變?yōu)関.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計，導(dǎo)軌光滑且足夠長，桿在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求：(1)MN剛掃過金屬桿時，桿中感應(yīng)電流的大小I；(2)MN剛掃過金屬桿時，桿的加速度大小a；(3)PQ剛要離開金屬桿時，感應(yīng)電流的功率P.解析：(1)MN剛掃過金屬桿時，金屬桿的感應(yīng)電動勢EBdv0回路的感應(yīng)電流I由式解得I(2)金屬桿所受的安培力FBid由牛頓第二定律得，對金屬桿Fma由式得a(3)金屬桿切割磁感線的相對速度vv0v感應(yīng)電動勢EBdv感應(yīng)電流的電功率P由式得P答案：(1)(2)(3)本題的關(guān)鍵在于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電動勢EBlv，切割的

3、速度(v)是導(dǎo)體與磁場的相對速度，分析這類問題，通常是先電后力，再功能 (2015北京卷)如圖所示，足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，寬度L0.4 m一端連接R1 的電阻導(dǎo)線所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，其長度恰好等于導(dǎo)軌間距，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計在平行于導(dǎo)軌的拉力F作用下，導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動，速度v5 m/s.求：(1)感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I；(2)在0.1 s時間內(nèi)，拉力的沖量If的大??；(3)若將MN換為電阻r1 的導(dǎo)體棒，其他條件不變，求導(dǎo)體棒兩端的電壓U.解析：(1)根據(jù)感應(yīng)電動勢公式得EBLv1 T0.4

4、m5 m/s2 V故感應(yīng)電流I2 A(2)金屬棒在勻速運(yùn)動過程中，所受的安培力大小為F安BIL0.8 N.因勻速直線運(yùn)動，所以導(dǎo)體棒所受拉力FF安0.8 N所以拉力的沖量IFFt0.8 N0.1 s0.08 Ns(3)其它條件不變，則有電動勢E2 V由全電路的歐姆定律I1 A導(dǎo)體棒兩端電壓UIR1 V.答案：(1)E20 VI20 A(2)If0.08(NS)(3)U1 V1(2018湖北黃岡中學(xué)調(diào)研)(多選)如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場垂直于光滑金屬導(dǎo)軌平面向外，導(dǎo)軌左右兩端電路所在區(qū)域均無磁場分布垂直于導(dǎo)軌的導(dǎo)體棒接入電路的長度為L、電阻為R0，在外力作用下始終以速度v0從左向右

5、做勻速直線運(yùn)動小燈泡電阻為2R0，滑動變阻器總阻值為4R0，圖示狀態(tài)滑片位于a、b的正中間位置，此時位于平行板電容器中P處的帶電油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)電路中其余部分電阻均不計，各接觸處都接觸良好，且導(dǎo)軌足夠長，則下列判斷正確的是()A油滴帶負(fù)電B圖示狀態(tài)下，t時間內(nèi)流過小燈泡的電荷量為C若將滑動變阻器的滑片向b端移動，則小燈泡將變暗D若將電容器上極板豎直向上移動少許距離，同時將下極板接地，其余條件均不變，則油滴電勢能將增加，且P點電勢將降低解析：選BC根據(jù)右手定則判斷知下極板為正極板，故油滴帶正電，選項A錯誤；導(dǎo)體棒的感應(yīng)電動勢大小為EBLv0，流過小燈泡的電流大小為I，t時間內(nèi)流過小燈泡的電荷

6、量為QIt，解得Q，選項B正確；根據(jù)動態(tài)電路分析知，小燈泡兩端電壓減小，故小燈泡變暗，選項C正確；將上極板向上移動少許距離，極板間電壓一定，由于d變大，則場強(qiáng)E變小，正極板與P點間電勢差變小，故p增大，Ep增大，選項D錯誤2(2017哈爾濱期中)(多選)在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n1 500匝，橫截面積S20 cm2螺線管導(dǎo)線電阻r1 ，R14 ，R25 ，C30 F.在一段時間內(nèi)，穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化則下列說法中正確的是()A螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為12 VB閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正電C電路中的電流穩(wěn)定后，電阻R1的電功率為5102

7、WDS斷開后，通過R2的電荷量為18105 C解析：選AD由法拉第電磁感應(yīng)定律可得，螺線管內(nèi)產(chǎn)生的電動勢為：EnS1 50020104V12 V，故A正確；根據(jù)楞次定律，當(dāng)穿過螺線管的磁通量增加時，螺線管下部可以看成電源的正極，則電容器下極板帶正電，故B錯誤；電流穩(wěn)定后，電流為：I A0.12 A，電阻R1上消耗的功率為：PI2R10.1224 W576102 W，故C錯誤；開關(guān)斷開后通過電阻R2的電荷量為：QCUCIR2301060.125 C18105 C，故D正確電磁感應(yīng)中的圖象問題1題型簡述借助圖象考查電磁感應(yīng)的規(guī)律，一直是高考的熱點，此類題目一般分為兩類：(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選

8、出正確的圖象；(2)由給定的圖象分析電磁感應(yīng)過程，定性或定量求解相應(yīng)的物理量或推斷出其他圖象常見的圖象有Bt圖、Et圖、it圖、vt圖及Ft圖等2解題關(guān)鍵弄清初始條件、正負(fù)方向的對應(yīng)變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式、進(jìn)出磁場的轉(zhuǎn)折點等是解決此類問題的關(guān)鍵3解決圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是Bt圖還是t圖，或者Et圖、It圖等；(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程；(3)用右手定則或楞次定律確定方向的對應(yīng)關(guān)系；(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律等知識寫出相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式；(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等；(6)畫圖象或判斷圖象4求解電

9、磁感應(yīng)圖象類選擇題的兩種常用方法(1)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)，以排除錯誤的選項(2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對圖象進(jìn)行分析和判斷.電磁感應(yīng)中的圖象選擇 如圖所示，等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，它的底邊在x軸上且長為2L，高為L.紙面內(nèi)一邊長為L的正方形導(dǎo)線框沿x軸正方向做勻速直線運(yùn)動穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域，在t0時刻恰好位于圖中所示的位置，以順時針方向為導(dǎo)線框中電流的正方向，在下面四幅圖中能夠正確表示電流位移(Ix)關(guān)系的是()解析：選

10、C線框運(yùn)動過程中，由0L，電流為正，因切割磁感線的有效長度逐漸增大，EBLv逐漸增大；當(dāng)運(yùn)動到處此時兩邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為0，電流為零；從L2L，電流反向且增大，線框離開磁場的過程中，電流又逐漸減小到零、綜合以上分析選項C正確在對圖象問題進(jìn)行分析時，要通過明確磁通量的變化是否均勻，推知感應(yīng)電動勢(電流)是否大小恒定，再利用楞次定律判斷出感應(yīng)電動勢(電流)的方向，從而確定其正負(fù)以及在坐標(biāo)系中的范圍另外，有些圖象問題要畫出等效電路圖來輔助分析，要根據(jù)圖象的定義把圖象反映的物理規(guī)律與實際運(yùn)動過程相對應(yīng)起來，并且還要能反過來將實際運(yùn)動過程與圖象對應(yīng)最終根據(jù)實際運(yùn)動過程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷 如圖

11、所示，有一等腰直角三角形的區(qū)域，其斜邊長為2L，高為L.在該區(qū)域內(nèi)分布著如圖所示的磁場，左側(cè)磁場方向垂直紙面向外，右側(cè)磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.一邊長為L、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框abcd，從圖示位置開始沿x軸正方向以速度v勻速穿過磁場區(qū)域取沿順時針的感應(yīng)電流方向為正，則圖乙中表示線框中電流i隨bc邊的位置坐標(biāo)x變化的圖象正確的是()解析：選Dbc邊的位置坐標(biāo)x在L2L過程， 線框bc邊有效切線長度為lxL，感應(yīng)電動勢為EBlvB(xL)v；感應(yīng)電流i，根據(jù)楞次定律判斷出來感應(yīng)電流方向沿abcda，為正值x在2L3L過程，ad邊和bc邊都切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)右手定

12、則判斷出來感應(yīng)電流方向沿adcda，為負(fù)值，線框有效切線長度為lL，感應(yīng)電動勢為EBlvBLv，感應(yīng)電流i.x在3L4L過程， 線框ad邊有效切線長度為lL(x3L)4Lx，感應(yīng)電動勢為EBlvB(4Lx)v；感應(yīng)電流i，根據(jù)楞次定律判斷出來感應(yīng)電流方向沿abcda，為正值由圖示圖象可知，D正確.電磁感應(yīng)中的圖象轉(zhuǎn)換 (2017江西南昌市一模)如圖a所示，在水平面上固定有平行直金屬導(dǎo)軌ab、cd，bd端接有電阻R.導(dǎo)體棒ef垂直軌道放置在光滑導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌電阻不計導(dǎo)軌右端區(qū)域存在垂直導(dǎo)軌面的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖b所示在t0時刻，導(dǎo)體棒以速度v0從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動，

13、經(jīng)過時間2t0開始進(jìn)入磁場區(qū)域，取磁場方向豎直向下為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向，導(dǎo)體回路中順時針為電流正方向，則導(dǎo)體回路中的電流，隨時間t的變化規(guī)律圖象可能是()解析：選A由圖b可知，在02t0時間內(nèi)，回路內(nèi)磁通量變化率SS，為常數(shù)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E為常數(shù)，根據(jù)閉合電路歐姆定律，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電流為常數(shù)根據(jù)楞次定律可判斷出回路中感應(yīng)電流方向為逆時針方向，即感應(yīng)電流為負(fù)值且恒定，可排除圖BD當(dāng)大于2t0時間內(nèi)，導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，受到安培力作用，導(dǎo)體棒做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動，其感應(yīng)電流隨時間變化應(yīng)該為曲線，所以圖A正確C錯誤圖象的轉(zhuǎn)換(1)問題類型

14、：由一種電磁感應(yīng)的圖象分析求解出對應(yīng)的另一種電磁感應(yīng)圖象的問題(2)解題關(guān)鍵：要明確已知圖象表示的物理規(guī)律和物理過程；根據(jù)所求的圖象和已知圖象的聯(lián)系，對另一圖象做出正確的判斷進(jìn)行圖象間的轉(zhuǎn)換 如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在斜向下且與水平方向夾角為60的勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為B的正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好，除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在0t1時間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流I和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時間t

15、變化的圖象是()解析：選D由楞次定律可判定回路中的電流方向始終為ba，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路中的電流大小恒定，故A、B兩項錯誤；由F安BIL可得F安隨B的變化而變化，在0t0時間內(nèi)，F(xiàn)安方向水平向右，故外力F與F安等值反向，方向水平向左為負(fù)值；在t0t1時間內(nèi)，F(xiàn)安方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎担C上所述，D項正確.電磁感應(yīng)中圖象的綜合應(yīng)用分析 (2017全國卷)(多選)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直邊長為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場邊界平行，如圖(a)所示已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動，cd邊于t0時刻進(jìn)

16、入磁場線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時，感應(yīng)電動勢取正)下列說法正確的是()A磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 TB導(dǎo)線框運(yùn)動速度的大小為0.5 m/sC磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D在t0.4 s至t0.6 s這段時間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N解析：選BCA錯：由圖象可知，cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E0.01 V，由公式EBLv，可得磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B T0.2 TB對：由圖象可知，從導(dǎo)線框的cd邊進(jìn)入磁場到ab邊剛好進(jìn)入磁場，用時為0.2 s，可得導(dǎo)線框運(yùn)動速度的大小v m/s0.5 m/s.C對：感應(yīng)電流的方向為順時針時，對cd邊應(yīng)用右

17、手定則可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D錯：t0.4 s至t0.6 s時間段為cd邊離開磁場，ab邊切割磁感線的過程由閉合電路歐姆定律及安培力公式得安培力F，代入數(shù)據(jù)得F0.04 N. (2018河南鶴壁第一次周練)一正方形金屬線框位于有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi)，線框平面與磁場垂直，線框的右邊緊貼著磁場邊界，如圖甲所示t0時刻對線框施加一水平向右的外力F，讓線框從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動穿過磁場外力F隨時間t變化的圖線如圖乙所示己知線框質(zhì)量m1 kg、電阻R1 .以下說法不正確的是()A做勻加速直線運(yùn)動的加速度為1 m/s2B勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2 TC線框穿過磁場過程中，通過線框的電荷量為 C

18、D線框穿過磁場的過程中，線框上產(chǎn)生的焦耳熱為15 J解析：選Dt0時刻，線框的速度為零，線框沒有感應(yīng)電流，不受安培力，加速度為a m/s21 m/s2，A正確；線框的邊長為Lat2112 m0.5 m，線框剛出磁場時的速度為vat11 m/s1 m/s，此時線框所受的安培力為FABIL，I，測得FA，根據(jù)牛頓第二定律得FFAma，代入得Fma，代入數(shù)據(jù)F3 N，m1 kg，R1 ，L0.5 m，v1 m/s，a1 m/s2解得，B2T，B正確；由qt，則通過線框的電量q C C，C正確；線框的位移為xL0.5 m，若F3 N保持不變，則F做功為WFx30.5 J15 J，而實際中F的大小逐漸增

19、大，最大為3 N，所以F做功應(yīng)小于15 J由于線框加速運(yùn)動，根據(jù)能量守恒得線框上產(chǎn)生的焦耳熱小于15 J，故D錯誤3(2018湖北省黃岡市黃岡中學(xué)模擬)如圖甲所示，正三角形導(dǎo)線框abc固定在磁場中，磁場方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示t0時刻磁場方向垂直紙面向里，在04 s時間內(nèi)，線框ab邊所受安培力F隨時間t變化的關(guān)系(規(guī)定水平向左為力的正方向)可能是下圖中的()解析：選A01 s，感應(yīng)電動勢為：E1SSB0，為定值；感應(yīng)電流I1，為定值；安培力FBI1LB；由于B逐漸減小到零，故安培力逐漸減小到零，根據(jù)楞次定律可知，線圈ab邊所受的安培力向左，為正；同理：12 s

20、，感應(yīng)電動勢為：E1SSB0，為定值；感應(yīng)電流：I1，為定值；安培力FBI1LB；由于B逐漸增大，故安培力逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知，線圈ab邊所受的安培力向右，為負(fù)：3 s4 s內(nèi)，感應(yīng)電動勢為：E2S2SB0，為定值；感應(yīng)電流：I2，為定值；安培力FBI2LB，由于B逐漸減小到零，故安培力逐漸減小到零；由于B逐漸減小到零，故通過線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流要阻礙磁通量減小，有擴(kuò)張趨勢，故安培力向外，即ab邊所受安培力向左，為正，故A正確，BCD錯誤4在同一水平面中的光滑平行導(dǎo)軌P、Q相距L1 m，導(dǎo)軌左端接有如圖所示的電路其中水平放置的平行板電容器兩極板M、N間距離d10 mm

21、，定值電阻R1R212 ，R32 ，金屬棒ab電阻r2 ，其它電阻不計磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T的勻強(qiáng)磁場豎直穿過導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動時，懸浮于電容器兩極板之間，質(zhì)量m11014 kg，帶電量q11014 C的微粒恰好靜止不動取g10 m/s2，在整個運(yùn)動過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，且運(yùn)動速度保持恒定試求：(1)勻強(qiáng)磁場的方向；(2)ab兩端的路端電壓；(3)金屬棒ab運(yùn)動的速度解析：(1)帶負(fù)電的微粒受到重力和電場力處于靜止?fàn)顟B(tài)，因重力豎直向下，則電場力豎直向上，故M板帶正電ab棒向右切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，ab棒等效于電源，感應(yīng)電流方向由ba，其a端為電源的正極，由右手定則可判斷，磁場方向豎直向下(2)由平衡條件，得mgEq又E所以MN間的電壓：UMN V0.1 VR3兩端電壓與電容器兩端電壓相等，由歐姆定律得通過R3的電流I A0.05 Aab棒兩端的電壓為UabUMNI0.1 V0.056 V0.4 V(3)由閉合電路歐姆定律得ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E感UabIr0.4 V0.052 V0.5 V由法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動勢E感BLv聯(lián)立上兩式得v0.5 m/s.答案：(1)豎直向下(2)0.4 V(3)0.5 m/s11