1、专题专题6 6电磁感应现象中的电磁感应现象中的电路电路 和和图象问题图象问题第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力必备知识-2-知识梳理考点自诊一、电磁感应现象中的电路问题1.内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于 电源。(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的 内阻,其余部分是 外电路。2.电源电动势和路端电压(1)电动势:E=Blv或E=n。(2)路端电压:U=IR=E-Ir。第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力必备知识-3-知识梳
2、理考点自诊二、电磁感应现象中的图象问题 第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力必备知识-4-知识梳理考点自诊第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力必备知识-5-知识梳理考点自诊1.判断下列说法的正误。(1)闭合电路的欧姆定律同样适用于电磁感应电路。()(2)“相当于电源”的导体棒两端的电压一定等于电源的电动势。()(3)电流一定从高电势流向低电势。()(4)闭合电路中外电阻越大,电源的输出功率越大。()答案 答案关闭(1)(2)(3)(4)第十章第十章专题专题6电磁感应现象中
3、的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力必备知识-6-知识梳理考点自诊2.(多选)(2018广东肇庆三模)在绝缘的水平桌面上有MN、PQ两根平行的光滑金属导轨,导轨间的距离为l。金属棒ab和cd垂直放在导轨上,两棒正中间用一根长l的绝缘细线相连,棒ab右侧有一直角三角形匀强磁场区域,磁场方向竖直向下,三角形的两条直角边长均为l,整个装置的俯视图如图所示,从图示位置在棒ab上加水平拉力,使金属棒ab和cd向右匀速穿过磁场区,则金属棒ab中感应电流i和绝缘细线上的张力大小F随时间t变化的图象,可能正确的是(规定金属棒ab中电流方向由a到b为正)()答案解析解析关闭 答案解析关
4、闭第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力必备知识-7-知识梳理考点自诊3.(2018山西长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市联考)如图所示,等腰直角三角形区域内有垂直于纸面向内的匀强磁场,左边有一形状与磁场边界完全相同的闭合导线框,线框斜边长为l,线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域,规定线框中感应电流逆时针方向为正方向,其感应电流i随位移x变化的图象正确的是()答案解析解析关闭线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域,根据楞次定律知回路中产生逆时针的电流,并且电流随着有效切割长度的增加而增加,当两个图形完全重合时电流达到最大值
5、,当线圈继续向右运动时穿过线圈的磁通量开始减小,由楞次定律知此过程电流方向为顺时针,且随着有效切割长度的减小而减小,故B正确。答案解析关闭B第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力必备知识-8-知识梳理考点自诊4.(2018北京大兴期末)在竖直向下的磁感应强度为0.1T的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为0.1m,电阻不计。左端接有电阻为R=0.9的定值电阻;金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,其电阻r=0.1,以10m/s平行于MN的速度向右做匀速运动。(1)判断通过金属棒ab的感应
6、电流的方向;(2)计算通过金属棒ab的感应电流的大小;(3)计算金属棒ab两端的电压U。答案解析解析关闭 答案解析关闭第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-9-命题点一命题点二电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题1.对电磁感应电路的理解(1)在电磁感应电路中,相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能。(2)“电源”两端的电压为路端电压,而不是感应电动势。(3)电源的正负极、感应电流的方向、电势的高低、电容器极板带电问题,均可用右手定则或楞次定律判定。2.电磁感应中电路知识的关系图第十章第十章专题专题6电磁感应
7、现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-10-命题点一命题点二典例1(2018广东韶关二模)如图所示,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中()A.PQ中电流先增大后减小B.PQ两端电压先减小后增大C.PQ上拉力的功率先减小后增大D.线框消耗的电功率先减小后增大 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十章第十章专题专题6电磁感
8、应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-11-命题点一命题点二思维点拨(1)运动过程中,外电路电阻如何变化?(2)闭合电路中,内、外电阻符合什么条件时,外电路的功率最大?电磁感应现象中电路问题的处理方法1.“源”的分析:根据E=Blv或E=n算出E的大小,用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向(感应电流方向是电源内部电流的方向),从而确定电源正负极,明确内阻r。2.“路”的分析:根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路。3.“解”:主要应用闭合电路的欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解。第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路
9、和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-12-命题点一命题点二即学即练即学即练1.(多选)(2018河南焦作一模)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置,间距为l=1m,cd间、de间、cf间分别接着阻值R=10的电阻。一阻值R=10的导体棒ab以速度v=4m/s匀速向左运动,导体棒与导轨接触良好;导轨所在平面存在磁感应强度大小B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场。下列说法正确的是()A.导体棒ab中电流的流向为由b到aB.cd两端的电压为1VC.de两端的电压为1VD.fe两端的电压为1V 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的
10、电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-13-命题点一命题点二2.(多选)(2018山东潍坊模拟)在如图甲所示的电路中,电阻R1=R2=2R,圆形金属线圈半径为r1,线圈导线的电阻为R,半径为r2(r2r1)的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示,图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0,其余导线的电阻不计,闭合S,至t1时刻,电路中的电流已稳定,下列说法正确的是()答案解析解析关闭 答案解析关闭第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-14-命题
11、点一命题点二3.(多选)(2018陕西宝鸡质检)1831年10月28日,法拉第展示了他发明的圆盘发电机,其示意图如图所示,水平铜盘可绕竖直同轴转动,两铜片M、N分别与铜盘边缘和同轴连接,使整个铜盘处于竖直向上的匀强磁场中,M和N之间连接阻值为R的电阻和滑动变阻器RP,若从上往下看,铜盘转动的方向为顺时针方向。已知铜盘的半径为L,铜盘转动的角速度为,铜盘连同两铜片对电流的等效电阻为r,磁感应强度为B,下列说法正确的是()答案解析解析关闭 答案解析关闭第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-15-命题点一命题点二电磁感应中的图象问
12、题电磁感应中的图象问题1.图象类型第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-16-命题点一命题点二2.分析方法 第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-17-命题点一命题点二典例2(2018全国卷,18)如图,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下,一边长为l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是()第十章第十章专题专题6电磁感应现象中
13、的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-18-命题点一命题点二 答案解析解析关闭在00.5l过程,前、后两边均切割磁感线,产生相同方向(顺时针)、等大不变的电动势,产生同方向、不变的电流;在0.5ll过程,前、后两边均切割磁感线,产生反向、等大不变的电动势,线框中总电动势为零,电流为零;在l1.5l过程,前、后两边均切割磁感线,产生相同方向(逆时针)、等大不变的电动势,产生同方向、不变的电流,选项D正确。答案解析关闭D第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-19-命题点一命题点二思维点拨找到线框
14、在移动过程中哪一部分切割磁感线,并根据右手定则判断电流的方向,从而判断整个回路中总电流的方向。要分过程处理本题。根据线圈的运动利用楞次定律找到电流的方向,并计算电流的大小从而找到符合题意的图象,此题主要考查科学思维核心素养。第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-20-命题点一命题点二例3(多选)(2017全国卷)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电阻为0.005的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行,如图甲所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t=0时刻进入磁
15、场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正)。下列说法正确的是()第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-21-命题点一命题点二A.磁感应强度的大小为0.5TB.导线框运动速度的大小为0.5m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=0.4s至t=0.6s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1N 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-22-命题点一命题点二思维点拨此题关键是
16、能通过给出的E-t图象获取信息,得到线圈在磁场中的运动情况,结合法拉第电磁感应定律及楞次定律进行解答。第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-23-命题点一命题点二思维点拨此题关键是能通过给出的E-t图象获取信息,得到线圈在磁场中的运动情况,结合法拉第电磁感应定律及楞次定律进行解答。1.解决电磁感应图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类,是B-t图还是-t图、E-t图或者I-t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的对应关系。(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关系
17、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。第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-24-命题点一命题点二2.电磁感应中图象类选择题的两个常用方法(1)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。(2)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。第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知
18、识关键能力关键能力-25-命题点一命题点二即学即练即学即练4.(多选)(2018全国卷,20)如图(a),在同一平面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中通有正弦式交变电流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()答案解析解析关闭 答案解析关闭第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-26-命题点一命题点二5.(多选)(2018山东大联考)如图所示,导体棒沿两平行导轨从图中位置以速度v向右匀速通过一正方形abcd磁场区域,ac垂直于导轨且平行于导体棒,ac右侧的磁感应
19、强度是左侧的2倍且方向相反,导轨和导体棒的电阻均不计,下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图象正确的是(规定电流由M经R到N为正方向,安培力向左为正方向)()答案解析解析关闭 答案解析关闭第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-27-命题点一命题点二6.(多选)(2018湖北黄冈期末)如图所示,在光滑水平面内,虚线右侧存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,一正方形金属线框质量为m,电阻为R,边长为L,从虚线处进入磁场时开始计时,在外力作用下,线框由静止开始,以垂直于磁场变化的恒定加速度a进入磁场区域,t1时刻线框全部
20、进入磁场,规定顺时针方向为感应电流I的正方向,外力大小为F,线框中电功率的瞬时值为P,通过导体横截面的电荷量为q,其中P-t和q-t图象均为抛物线,则这些量随时间变化的图象正确的是()答案解析解析关闭 答案解析关闭第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-28-命题点一命题点二7.(2018陕西咸阳二模)如图甲,匝数n=2的金属圈(电阻不计)围成的面积为20cm2,线圈与R=20的电阻连接,置于竖直向上、均匀分布的磁场中,磁场与线圈平面垂直,磁感应强度为B,B-t关系如图乙,规定感应电流i从a经过R到b的方向为正方向,忽略线圈的自感影响,则下列i-t关系图正确的是()第十章第十章专题专题6电磁感应现象中的电路和图象问题电磁感应现象中的电路和图象问题必备知识关键能力关键能力-29-命题点一命题点二 答案解析解析关闭 答案解析关闭
