2023届高考一轮复习通用版 专题八 电磁感应中的图象和电路问题 学案.pdf

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1、专题八电磁感应中的图象和电路问题关键能力分层突破考点一电磁感应中的电路问题l.电磁感应中电路知识的关系图闭合电路I=E R+r U祫EAO E=1l Al 联系I:电动势EIE=Blv 1 联系2：功和能I 2 E=-Bl2W q=n A中R P=IU Q=l2RI q=CU 电流方向l J 2.分析电磁感应电路问题的基本思路电磁感应楞次定律（右手定律）求感应电动势E=Blv或E节产一画等效电路图一求感应电流I=r 卜r夕E1-Ul=_=E 内卜总U外p夕Puf 率r _,.l 功压路电电端两r r 奇例l（多选）在如图甲所示的电路中，电阻R,=R2=2R,圆形金属线圈半径为rl，线圈导线的电

2、阻为R,半径为r2(r2门）的圆形区域内存在垂直千线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随剒间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（如O)和(0,Bo)，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（)生RI 甲B。三0 11 I。l乙A.电容器上极板带正电B.电容器下极板带正电c.线圈两端的电压为生过tO D.线圈两端的电压为4B。叮fSt。跟进训练RI 1.（多选）在水平放置的两条平行光滑直金属导轨上放有一与其垂直的金屈棒ab,匀强磁场与导轨平面垂直，磁场方向如图所示，导轨接有R1=5Q和R2=6.Q的两定值电阻及电阻箱R,其余电阻不计电

3、路中的电压表址程为OlOV,电流表的噩程为03A.现将R调至30Q，用F=40N的水平向右的力使ab垂直导轨向右平移当棒ab达到稳定状态时，两电表中有一表正好达到满偏，而另一表未达到满偏下列说法正确的是（)A.当棒ab达到稳定状态时，电流表满偏B.当棒ab达到稳定状态时，电压表满偏c.当棒ab达到稳定状态时，棒动的速度大小是1m/s D.当棒ab达到稳定状态时，棒ab的速度大小是2m/s考点二电磁感应中的图象问题l问题类型(1)给定电磁感应过程，选出或画出正确的图象(2)由给定的图象分析电磁感应过程，求解相应物理置2.分析电磁感应图象问题的思路3.解决电磁感应图象问题的“三点关注”(1)关注初

4、始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向(2)关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应(3)关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线的曲、直是否和物理过程对应例22021新高考八省市联考辽宁卷如图所示，“凹”字形金屈线框右侧有一宽度为3l的匀强磁场区域，磁场方向垂直千纸面向里线框在纸面内向右匀速通过磁场区域，t=0时，线框开始进入磁场设逆时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流i随时间t变化的图象可能正确的是（)丿：卜3L一会|X X X X X X X X X X X X X X X X X X X xxxxx 三厂t 厂c r

5、 厂D跟进训练2.2021宝鸡中学统考（多选）如图甲所示，正方形金屈线框abed固定在磁场中，磁场方向与导线框所在平面垂直，规定垂直线框平面向里为磁场的正方向，磁感应强度B随时间的变化关系如图乙所示已知正方形线框的边长L=0.4m,电阻R=2Q,则（)a xxx d xxx bc xxx Brr r-2 t l;1.-11.:,.-o _4 tis 甲乙A.O l s内线框中有逆时针方向的感应电流8.1 3 s内线框ab边受到的安培力大小先减小后增大c.1 3 s内通过线框某一横截面的电荷巍为0.16CD.前4s内线框中产生的热量为0.512J 3.2022江西南昌调研（多选）图甲为固定在匀强

6、磁场中的正三角形导线框abc,磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图 乙所示规定垂直纸面向里为磁场的正方向，abca的方向为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向关千线框中的电流l与ab边所受的安培力F随时间t变化的图象（图中不考虑2s末线框中的电流及ab边的受力情况），下列各图正确的是（)abC 气，才1rr.B.1 Bo。2-B。(.,l3 石tis 甲乙；）二I/s尸4 tis-lo A B,4 3:,i 2 m厂FOOFO r/s 3.2 m尸F。OFOris c D 思维方法常用解决电磁感应图象问题的“两个方法”(1)排除去：定性地分析电磁感应过

7、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及是否过某些特殊点，以排除错误的选项(2)函数法：祁据题目所给条件定曼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考点三电磁感应中电路与图象综合问题素养提升闭合电路欧姆定律串、并联电路知识电功、电功率、焦耳定律例3如图甲所示，MN、PQ是相距d=lm的足够长平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面成某一夹角，导轨电阻不计；长也为lm的金屈棒CD垂直千MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，CD的质量m=0.1kg、电阻R=lQ;MN、PQ的上端连接电路，电路中R2为一电阻箱；

8、已知灯泡电阻RL=3Q,定值电阻R1=7Q,调节电阻箱使R2=6Q,重力加速度g=lOm/s2现断开开关S,在t=O时刻由静止释放CD,在t=0.5s时刻闭合S,同时加上分布于整个导轨所在区域的匀强磁场，磁场方向垂直千导轨平面向上；图乙所示为CD的速度随时间变化图象二甲(1)求斜面倾角a及磁感应强度B的大小；(2)CD由静止下滑x=50m（已达到最大速度）的过程中，求整个电路产生的焦耳热；乙(3)若只改变电阻箱R2的值，当R2为何值时，CD匀速下滑中R戎肖耗的功率最大？消耗的最大功率为多少？教你解决问题CDs闭合前，CD由静止释放垦全CD做初速度为0的匀加速直线运动叩.,一1)：忙二二三沁f稳

9、定笫1个过程：匀加速直线运动笫2个过程：变加速直线运动第3个过程：匀速直线运动由v-（图象得到：S闭合前仁6m/s飞S闭合后的稳定速度匹6 m/s运用数学知识求极值P=l2RL2 R2=l2 RL2(R卫）2（嘉+ffzfRL ri,n-1 当=,邓时P产一I2RL4 跟进训练4如图甲所示，水平放置的两根平行金属导轨间距L=0.3Ill,导轨左端连接阻值R=0.6Q的电阻，区域abed内存在垂直于导轨平面、磁感应强度B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2m.细金属棒A1和心用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，均与导轨垂直且接触良好，每根金屈棒在导轨间的电阻均为r=0.

10、3n.导轨电阻不计使金属棒以恒定速度v=l.Omis沿导轨向右穿过磁场计算从金属棒A1进入磁场(t=O)到心离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流，并在图乙中画出/,/A A2 A,a d R,-l-一，勹,，r,7,7,-l-,-,1?F,F,-r,-l-，飞，r，飞F,丁一一一一一一厂厂,-_-，-，r,-，3,丁丁-r,F,-16141210080604S 00000000 IL,.b C|I 1 1,|2D.D 甲o o.2 0.4 0.6 0.8I/s 乙专题八电磁感应中的图象和电路问题例l解析：根据楞次定律可知，线圈产生顺时针方向的电流，则电容器下极板带正电，A中ABA错误，

11、B正确；根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，则有E=n一.=n一S=胜At At t。Tr2,电流为l=主U=I-4R点X4R=了，C错误，D正确5R 答案：BDu I.解析：假设电压表满偏，则通过电流表的电流为/=2A3 A,所以电压表可主R2+R 以满偏，此时电流表的示数为2A,故A错误，B正确；棒ab匀速运动时，水平拉力F与安培力大小相等，有FA=BIL=F，感应电动势E=U+JR,=(l0+2X5)V=20 V，又E=BLv,解得v=旦=lmis,故C正确，D错误答案：BC例2解析：设线框运动的速度为v,总电阻为R当时间（均时，只有最右侧的两个短2BLv 3L 边切割地感线，感应

12、电流的方向为逆时针方向，大小为I=-当二至t一时，即从右侧中Rv v 间的短边进入磁场至左侧长边进入磁场，感应电流方向为逆时针方向，大小为I芞产；当3L 4L-t一时，即从左侧长边进入磁场至右侧中间的短边离开墩场，感应电流方向为顺时针方2BLv.,4L-6L 向，大小为I=-当一:,;t一时，即从右侧中间短边离开珧场至左侧长边离开感场，感应R 电流方向的顺时针方向，大小为I鸟产综上所述，选项A正确答案：A 2.解析：Ols内线框中磁场方向向外并增大，根据楞次定律及安培定则可知，电流方向为顺时针，A错误；13s内，根据法拉第电磁感应定律可得E芞产，由图可知，该时间段内，告为恒定值，则感应电动势为

13、定值，电流大小不变，根据F=B/L可知，B先减小后增大，则安培力先减小后增大，B正确；13s内，根据法拉第电磁感应定律可得，感应电动势大小为E芍卢通过某一横截面的电荷蜇为Q=I/J.t,代入得Q启At鸟产0.16C,C正确；前4s内，由于磁感应强度B的变化率大小都相等，所以线框中产生的感应电动势的大小都相等，可得E芍产0.16V,则感应电流大小为l点0.08A,则线框中产生的热量为Q=/2Rt=0.082X2X4J=0.0512J,故D错误答案：BC3.解析：根据欧姆定律及法拉第电磁感应定律可知：l飞芸十分=k,又由楞次定律可知，在Ols和34s时间段，感应电流均取正值，所以选项A正确，B错误

14、；ab边所受安培力F=BIL=BL且气芍平k,在Ols时间段内，通过ab边的感应电流从a到b,根据左手定则可知，安培力水平向右，又根据B-t图象的斜率k不变，所以F=B,选项C错误，D正确答案：AD例3解析：（l)S断开时，CD做匀加速直线运动，从图乙得Av a=61n/s2 At 由牛顿第二定律有mgsin a.=ma 所以有sina=，即a.=375 t=0.5 s时，S闭合且加了磁场，分析可知，此后CD将先做加速度逐渐减小的变加速运动，当速度达到最大(vm=6mis)时，做匀速运动匀速运动时，由平衡条件知mg sin a=F安又F安Bid,I些血R 总贮R+R1血10Q RL+R2 联立

15、有.沪d2vmmg sma=R足代入数据解得B=JT(2)由能量转化关系有mg sin ax=mv巨Q代入数据解得Q=28.2J(3)改变电阻箱R2的值后，CD匀速下滑时有mgsin o.旷Bdl所以l皿立竺0.6ABd 通过R2的电流为I2=l RL 脱R2R五肖耗的功率为P=IR2朕立以上三式可痔Rz R2 P=/2=/2 Rt(RL+R2)2（茄玉）2当沪瓦，即R2玉3Q时，功率P最大，最大值肛0.27W.答案：(1)37 I T(2)28.2 J(3)3 Q 0.27 W 4.解析：从A1开始进入磁场(t=O时刻）到刚好离开磁场(tl=0.2s时刻）的时间 内，A1产生的感应电动势Ei

16、=BLv=0.18V 其等效电路图如图甲所示rnErn 甲乙由图甲知，电路的总电阻rR R r=r+=0.5 Q r+R 总电流为I=丘-=0.36AR总通过R的电流为lR=0.12A从小刚好离开磁场(t,=0.2 s时刻）至儿刚好进入磁场(t2空0.4s时刻）的时间内，回路无电流，lR=O从小刚好进入糜场(t2=0.4s时刻）至刚好离开磁场(t3竺竺0.6s时刻）的V 时间内，心上的感应电动势为2=0.18V,其等效电路图如图乙所示与Ot1内小开始进入磁场到离开磁场类似，可知，此过程l11=0.12A.如图所示I/A-,J,，7,7,r,r,-,l 二气荨，言，1614121008060402 0000000n5 O 0.2 0.4 0.6 0.8 tis 答案：见解析