高届高级物理一轮复习优化方案全套学案第十章电磁感应3题型探究课一电磁感应中的电路和图象问题Word格式文档下载.docx

1、Da、b线圈中电功率之比为31解析：选B.由于磁感应强度随时间均匀增大,则根据楞次定律知两线圈内产生的感应电流方向皆沿逆时针方向,则A项错误；根据法拉第电磁感应定律ENNS,而磁感应强度均匀变化,即恒定,则a、b线圈中的感应电动势之比为9,故B项正确；根据电阻定律R,且L4Nl,则3,由闭合电路欧姆定律I,得a、b线圈中的感应电流之比为3,故C项错误；由功率公式PI2R知,a、b线圈中的电功率之比为27,故D项错误2如图所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示）,R14 、R28 （导轨其他部分电阻不计）导轨OACO的形状满足y2sin（单位：m

2、）磁感应强度B0.2 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v5.0 m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻求：（1）外力F的最大值；（2）金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率；（3）在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系（1）由题图容易看出,当y0时x有两个值,即sin0时,x10,x23.这即是O点和C点的横坐标,因而与A点对应的x值为1.5.将x1.5代入函数y2sin,便得A点的纵坐标,即y2sin 2（单位：m）这就是金属棒切割磁感线产生电动势的最大有效长度当金属棒在O、C

3、间运动时,R1、R2是并联在电路中的,其等效电路如图所示其并联电阻R并 .当金属棒运动到x位置时,其对应的长度为y2sin,此时金属棒产生的感应电动势为EByv2Bvsin（单位：V）,其电流I（单位：A）而金属棒所受的安培力应与F相等,即FBIy.在金属棒运动的过程中,由于B、v、R并不变,故F随y的变大而变大当y最大时F最大,即Fmax0.3 N.（2）R1两端电压最大时,其功率最大即UEmax时,R1上消耗的功率最大,而金属棒上产生的最大电动势EmaxBymaxv2.0 V.这时Pmax1.0 W.（3）当t0时,棒在x0处设运动到t时刻,则有xvt,将其代入y得y2sin,再结合EBy

4、v和I,得Isin0.75sinA.答案：（1）0.3 N（2）1.0 W（3）I0.75sinA电磁感应中电路问题的误区分析 （1）不能正确分析感应电动势及感应电流的方向因产生感应电动势的那部分电路为电源部分,故该部分电路中的电流应为电源内部的电流,而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势（2）应用欧姆定律分析求解电路时,没有注意等效电源的内阻对电路的影响（3）对连接在电路中电表的读数不能正确进行分析,特别是并联在等效电源两端的电压表,其示数应该是路端电压,而不是等效电源的电动势 电磁感应中的图象问题1图象类型2分析方法3解决图象问题的一般步骤（1）明确图象的种类,即是Bt图还是t图,或者E

5、t 图、It图等；（2）分析电磁感应的具体过程；（3）用右手定则或楞次定律确定方向及对应关系；（4）结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系式；（5）根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等；（6）画图象或判断图象4电磁感应中图象类选择题的两个常用方法排除法定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势（增大还是减小）、变化快慢（均匀变化还是非均匀变化）,特别是分析物理量的正负,以排除错误的选项函数法根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系,然后由函数关系对图象进行分析和判断【典题例析】（多选）（2018高考全国卷）如图（a）,在同一平面

6、内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在PQ的右侧导线PQ中通有正弦交流电i,i的变化如图（b）所示,规定从Q到P为电流正方向导线框R中的感应电动势（）A在t时为零B在t时改变方向C在t时最大,且沿顺时针方向DtT时最大,且沿顺时针方向解析因通电导线的磁感应强度大小正比于电流的大小,故导线框R中磁感应强度与时间的变化关系类似于题图（b）,感应电动势正比于磁感应强度的变化率,即题图（b）中的切线斜率,斜率的正负反映电动势的方向,斜率的绝对值反映电动势的大小由题图（b）可知,电流为零时,电动势最大,电流最大时电动势为零,A正确,B错误再由楞次定律可判断在一个周期内,内电动势的方向沿顺时针,时刻最大

7、,C正确,其余时间段电动势沿逆时针方向,D错误答案AC【迁移题组】 迁移1磁感应强度变化的图象问题1（2019河北唐山检测）如图甲所示,矩形导线框abcd固定在变化的磁场中,产生了如图乙所示的电流（电流方向abcda为正方向）若规定垂直纸面向里的方向为磁场正方向,能够产生如图乙所示电流的磁场为（）选D.由题图乙可知,0t1内,线圈中的电流的大小与方向都不变,根据法拉第电磁感应定律可知,线圈中的磁通量的变化率相同,故0t1内磁感应强度与时间的关系是一条斜线,A、B错误；又由于0t1时间内电流的方向为正,即沿abcda方向,由楞次定律可知,电路中感应电流的磁场方向向里,故0t1内原磁场方向向里减小

8、或向外增大,因此D正确,C错误 迁移2导体切割磁感线的图象问题2（多选）（2016高考四川卷）如图所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是FF0kv（F0、k是常量）,金属棒与导轨始终垂直且接触良好金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为FA,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图象可能正确的有（）选BC.设某时刻金属棒的速度为v,根据牛顿第二定律FFAma,即F0kvma,

9、即F0vma,如果k,则加速度与速度成线性关系,且随着速度增大,加速度越来越大,即金属棒运动的vt图象的切线斜率也越来越大,由于FA,FAt图象的切线斜率也越来越大,感应电流、电阻两端的电压及感应电流的功率也会随时间变化得越来越快,B项正确；如果k,则金属棒做匀加速直线运动,电动势随时间均匀增大,感应电流、电阻两端的电压、安培力均随时间均匀增大,感应电流的功率与时间的二次方成正比,没有选项符合；如果k,则金属棒做加速度越来越小的加速运动,感应电流、电阻两端的电压、安培力均增加得越来越慢,最后恒定,感应电流的功率最后也恒定,C项正确 迁移3电磁感应中双电源问题与图象的综合3如图所示为两个有界匀强

10、磁场,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直纸面向里和向外,磁场宽度均为L,距磁场区域的左侧L处,有一边长为L的正方形导体线框,总电阻为R,且线框平面与磁场方向垂直,现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域,以初始位置为计时起点,规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正,磁感线垂直纸面向里时磁通量的方向为正,外力F向右为正则以下关于线框中的磁通量、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化的图象正确的是（）选D.当线框运动L时开始进入磁场,磁通量开始增加,当全部进入时达到最大；此后向外的磁通量增加,总磁通量减小；当运动到2.5L时,磁通量最小,故选项A错误；当线框进入第一个磁场时,由EBLv可知,E保持

11、不变,而开始进入第二个磁场时,两边同时切割磁感线,电动势应为2BLv,故选项B错误；因安培力总是与运动方向相反,故拉力应一直向右,故选项C错误；拉力的功率PFv,因速度不变,而线框在第一个磁场时,电流为定值,拉力也为定值；两边分别在两个磁场中时,由选项B的分析可知,电流加倍,回路中总电动势加倍,功率变为原来的4倍；此后从第二个磁场中离开时,安培力应等于线框在第一个磁场中的安培力,所以功率应等于在第一个磁场中的功率,故选项D正确电磁感应中的图象问题分析典例如图甲,线圈ab、cd绕在同一软铁芯上,在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正

12、比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是（）核心考点1.楞次定律2法拉第电磁感应定律.命题技巧1.线圈内部磁场与流经线圈的电流成正比,就巧妙地把电流的变化用磁场的变化来表示2ab、cd在同一软铁芯上说明磁通量是一样的.核心素养1.物理观念：相互作用观念2科学思维：通电螺线管模型.审题关键由题中知Ucd大小不变,方向变化,则说明ab中的电流方向也变化,但大小均匀变化.解析由题图乙可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的,所以在该时间段内线圈ab中的磁场是均匀变化的,则线圈ab中的电流是均匀变化的,故选项A、B、D错误,选项C正确答案C易错展示电流不变其产生的磁通量也不变,

13、因此不产生感应电流；正弦规律变化的电流产生余弦规律变化的感应电流.【对点训练】 将一段导线绕成如图甲所示的闭合回路,并固定在水平面（纸面）内回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场 中回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场 ,以向里为磁场 的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反应F随时间t变化的图象是（）选B.根据Bt图象可知,在0时间内,Bt图线的斜率为负且为定值,根据法拉第电磁感应定律EnS可知,该段时间圆环区域内感应电动势和感应电流是恒定的,由楞次定律可知,ab中电流方向为ba,再由左手定则可判断ab边受到向左的安培力,且0时间内安培力恒定不变,方向与规定的正方向相反；在T时间内,Bt图线的斜率为正且为定值,故ab边所受安培力大小仍恒定不变,但方向与规定的正方向相同综上可知,选项B正确 （2019河南三市联考） 如图所示,在平面直角坐标系xOy的第、象限内有垂直该坐标平面向里的匀强磁场,二者磁感应强度相同,圆心角为90的扇形导线框OPQ以角速度绕O点在图示坐标平面内沿顺时针方向匀速转动规定与图中导线框的位置相对应的时刻为t0,导线框中感应电流逆时针为正则关于该导线框转一周的时间内感应电流i随时间t的变化图象,下列正确的是（）选A.在线框切割磁感线产生感应