高考物理一輪復(fù)習(xí)專題八電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題精講深剖1102373

專題八 電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題【專題解讀】1.本專題是運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、恒定電流、電磁感應(yīng)等觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用，高考常以選擇題的形式命題2學(xué)好本專題，可以極大的培養(yǎng)同學(xué)們數(shù)形結(jié)合的推理能力和電路分析能力，針對(duì)性的專題強(qiáng)化，可以提升同學(xué)們解決數(shù)形結(jié)合、電路分析的信心3用到的知識(shí)有：左手定則、安培定則、右手定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、函數(shù)圖象等考點(diǎn)精講考向一電磁感應(yīng)中的圖象問題1題型簡(jiǎn)述：借助圖象考查電磁感應(yīng)的規(guī)律，一直是高考的熱點(diǎn)，此類題目一般分為兩類：(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出正確的圖象；(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1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(duì)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(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)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(duì)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(dòng)定律等知識(shí)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(shì)(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(cuò)誤的選項(xiàng)(2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖象進(jìn)行分析和判斷【例1】 (多選)如圖1所示，電阻不計(jì)、間距為L(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌左端接一定值電阻R.質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運(yùn)動(dòng)，外力F與金屬棒速度v的關(guān)系是FF0kv(F0、k是常量)，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好金屬棒中感應(yīng)電流為i，受到的安培力大小為F安，電阻R兩端的電壓為UR，感應(yīng)電流的功率為P，它們隨時(shí)間t變化圖象可能正確的有()圖1【答案】BC方法總結(jié)電磁感應(yīng)中圖象問題的分析技巧1對(duì)于圖象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)于圖象的描繪：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)物理圖象(常有分段法、數(shù)學(xué)法)3對(duì)圖象的理解：看清橫、縱坐標(biāo)表示的量，理解圖象的物理意義階梯練習(xí)1如圖2(a)，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測(cè)得線圈cd間電壓如圖(b)所示已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是()圖2【答案】C2(多選)如圖3甲所示，光滑絕緣水平面，虛線MN的右側(cè)存在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN的左側(cè)有一質(zhì)量為m0.1 kg的矩形線圈bcde，bc邊長(zhǎng)L10.2 m，電阻R2 .t0時(shí)，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過1 s，線圈的bc邊到達(dá)磁場(chǎng)邊界MN，此時(shí)立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過1 s，線圈恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示則()圖3A恒定拉力大小為0.05 NB線圈在第2 s內(nèi)的加速度大小為1 m/s2C線圈be邊長(zhǎng)L20.5 mD在第2 s內(nèi)流過線圈的電荷量為0.2 C【答案】ABD3如圖4所示，一直角三角形金屬框，向左勻速地穿過一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)僅限于虛線邊界所圍的區(qū)域，該區(qū)域的形狀與金屬框完全相同，且金屬框的下邊與磁場(chǎng)區(qū)域的下邊在一直線上若取順時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，則金屬框穿過磁場(chǎng)的過程中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象是()圖4【答案】C【解析】在金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，金屬框切割磁感線的有效長(zhǎng)度線性增大，排除A、B；在金屬框出磁場(chǎng)的過程中，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，金屬框切割磁感線的有效長(zhǎng)度線性減小，排除D，故C正確考向二電磁感應(yīng)中的電路問題1題型簡(jiǎn)述：在電磁感應(yīng)問題中，切割磁感線運(yùn)動(dòng)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(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小、計(jì)算導(dǎo)體兩端電壓、通過導(dǎo)體的電流、產(chǎn)生的電熱等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(dòng)勢(shì)或內(nèi)壓降【例2】(多選)如圖5(a)所示，一個(gè)電阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示圖線與橫、縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì)在0至t1時(shí)間內(nèi)，下列說法正確的是()圖5AR1中電流的方向由a到b通過R1B電流的大小為C線圈兩端的電壓大小為D通過電阻R1的電荷量為關(guān)鍵詞向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；B隨時(shí)間t變化【答案】BD方法總結(jié)電磁感應(yīng)中圖象問題的分析一般有定性與定量?jī)煞N方法，定性分析主要是通過確定某一物理量的方向以及大小的變化情況判斷對(duì)應(yīng)的圖象，而定量分析則是通過列出某一物理量的函數(shù)表達(dá)式確定其圖象階梯練習(xí)4(多選)如圖6所示，在豎直方向上有四條間距均為L(zhǎng)0.5 m的水平虛線L1、L2、L3、L4，在L1、L2之間和L3、L4之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為1 T，方向垂直于紙面向里現(xiàn)有一矩形線圈abcd，長(zhǎng)度ad3L，寬度cdL，質(zhì)量為0.1 kg，電阻為1 ，將其從圖示位置由靜止釋放 (cd邊與L1重合)，cd邊經(jīng)過磁場(chǎng)邊界線L3時(shí)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中線圈平面始終處于豎直方向，cd邊水平(g取10 m/s2)則()圖6Acd邊經(jīng)過磁場(chǎng)邊界線L3時(shí)通過線圈的電荷量為0.5 CBcd邊經(jīng)過磁場(chǎng)邊界線L3時(shí)的速度大小為4 m/sCcd邊經(jīng)過磁場(chǎng)邊界線L2和L4的時(shí)間間隔為0.25 sD線圈從開始運(yùn)動(dòng)到cd邊經(jīng)過磁場(chǎng)邊界線L4過程，線圈產(chǎn)生的熱量為0.7 J【答案】BD 5.如圖7所示，由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd，固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動(dòng)，滑動(dòng)過程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計(jì)摩擦在PQ從靠近ad處向bc滑動(dòng)的過程中()APQ中電流先增大后減小BPQ兩端電壓先減小后增大CPQ上拉力的功率先減小后增大D線框消耗的電功率先減小后增大【答案】C- 7 -