高考物理一轮复习电磁感应中的电路和图像问题教案（含解析）沪科版

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1、第3课时　(小专题)电磁感应中的电路和图像问题突破一　电磁感应中的电路问题1．电磁感应中电路知识的关系图2．分析电磁感应电路问题的基本思路【典例1】　如图1所示，R1＝5Ω，R2＝6Ω，电压表与电流表的量程分别为0～10V和0～3A，电表均为理想电表。导体棒ab与导轨电阻均不计，且导轨光滑，导轨平面水平，ab棒处于匀强磁场中。图1(1)当变阻器R接入电路的阻值调到30Ω，且用F1＝40N的水平拉力向右拉ab棒并使之达到稳定速度v1时，两表中恰好有一表满偏，而另一表又能安全使用，则此时ab棒的速度v1是多少？(2)当变阻器R接入电路的阻值调到3Ω，且仍使ab棒的

2、速度达到稳定时，两表中恰有一表满偏，而另一表能安全使用，则此时作用于ab棒的水平向右的拉力F2是多大？解析　(1)假设电流表指针满偏，即I＝3A，那么此时电压表的示数应为U＝IR并＝15V，此时电压表示数超过了量程，不能正常使用，不合题意。因此，应该是电压表正好达到满偏。当电压表满偏时，即U1＝10V，此时电流表的示数为I1＝＝2A设ab棒稳定时的速度为v1，产生的感应电动势为E1，则E1＝Blv1，且E1＝I1(R1＋R并)＝20Vab棒受到的安培力为F1＝BI1l＝40N解得v1＝1m/s。(2)利用假设法可以判断，此时电流表恰好满偏，即I2＝3A，此时电

3、压表的示数为U2＝I2R并＝6V，可以安全使用，符合题意。由F＝BIl可知，稳定时ab棒受到的拉力与ab棒中的电流成正比，所以F2＝F1＝×40N＝60N。答案　(1)1m/s　(2)60N【变式训练】1．如图2所示，边长L＝0.20m的正方形导线框ABCD由粗细均匀的同种材料制成，正方形导线框每边的电阻R0＝1.0Ω，金属棒MN与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒MN的电阻r＝0.20Ω。导线框放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.50T，方向垂直导线框所在平面向里。金属棒MN与导线框接触良好，且与导线框对角线BD垂直放置在导线框上，金属棒的中点始

4、终在BD连线上。若金属棒以v＝4.0m/s的速度向右匀速运动，当金属棒运动至AC的位置时，求：(计算结果保留两位有效数字)图2(1)金属棒产生的电动势大小；(2)金属棒MN上通过的电流大小和方向；(3)导线框消耗的电功率。解析　(1)金属棒产生的电动势大小为：E＝BLv＝×0.50×0.20×4.0V＝0.57V。(2)金属棒运动到AC位置时，导线框左、右两侧电阻并联，其并联电阻大小为R并＝1.0Ω，由闭合电路欧姆定律有I＝＝0.48A，由右手定则有，电流方向从M到N。(3)导线框消耗的电功率为P框＝I2R并＝0.23W。答案　(1)0.57V　(2)0.48

5、A　方向由M→N　(3)0.23W突破二　电磁感应中的图像问题1．图像类型电磁感应中主要涉及的图像有Bt图像、Φt图像、Et图像和It图像。还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移s变化的图像，即Es图像和Is图像。2．常见题型图像的选择、图像的描绘、图像的转换、图像的应用。3．所用规律一般包括：左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等。4．解决这类问题的基本方法(1)明确图像的种类，是B－t图像还是Φ－t图像，或者E－t图像、I－t图像等。(2)分析电磁感应的具体过程。(3)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等

6、规律列出函数方程。(4)根据函数方程进行数学分析。如斜率及其变化、两轴的截距、图线与横坐标轴所围图形的面积等代表的物理意义。(5)画图像或判断图像。题型一　图像的选择问题类型由给定的电磁感应过程选出正确的图像解题关键根据题意分析相关物理量的函数关系、分析物理过程中的转折点、明确“＋、－”号的含义，结合数学知识做正确的判断【典例2】　(·新课标全国卷Ⅰ，18)如图3(a)，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(b)所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可

7、能正确的是(　　)图3解析　由题图(b)可知c、d间的电压大小是不变化的，根据法拉第电磁感应定律可判断出线圈cd中磁通量的变化率是不变的，又因已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，所以线圈ab中的电流是均匀变化的，选项C正确，A、B、D均错误。答案　C【变式训练】2．(多选)(·南京市二模)如图4所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角，M、P两端接一阻值为R的定值电阻，阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。t＝0时对金属棒施一平行于导轨的外力F，金属棒由静止开始

8、沿导轨向上做匀加速直线运动。下列关于穿