2020年高考物理一轮复习 第11章 电磁感应 第53讲 电磁感应中的电路、图象问题学案（含解析）

《2020年高考物理一轮复习 第11章 电磁感应 第53讲 电磁感应中的电路、图象问题学案（含解析）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第53讲　电磁感应中的电路、图象问题考点一　电磁感应中的电路问题1．对电源的理解：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。如：切割磁感线的导体棒、内有磁通量变化的线圈等。2．对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈；除电源外其余部分是外电路，外电路由电阻、电容器等电学元件组成。在外电路中，电流从高电势处流向低电势处；在内电路中，电流则从低电势处流向高电势处。3．分析电磁感应电路问题的基本思路4．电磁感应中电荷量的求解方法无论是回路中的磁通量发生变化，还是导体切割磁感线引起

2、的电磁感应现象，在Δt时间内通过导体横截面的电荷量的计算式为：q＝Δt＝Δt＝nΔt＝，即通过闭合回路某一横截面的电荷量仅与ΔΦ、n和回路电阻R有关，而与时间长短、磁场变化的快慢或导体运动的快慢无关。解决选择题或填空题时，可直接应用以上结论。为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置。如图所示，自行车后轮由半径r1＝5.0×10－2m的金属内圈、半径r2＝0.40m的金属外圈和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡。在支架上装

3、有磁铁，形成了磁感应强度B＝0.10T、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场，其内半径为r1、外半径为r2、张角θ＝。后轮以角速度ω＝2πrad/s相对于转轴转动。若不计其他电阻，忽略磁场的边缘效应。(1)当金属条ab进入“扇形”磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；(2)当金属条ab进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；(3)从金属条ab进入“扇形”磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间t变化的Uabt图象；(4)若选择的是“1.5V0.3A”的小灯泡，该

4、“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度ω和张角θ等物理量的大小，优化小明同学的设计方案，请给出你的评价。解析　(1)金属条ab在磁场中切割磁感线时，平均速度＝ωE＝B(r2－r1)＝Bω(r－r)≈4.9×10－2V根据右手定则，可得感应电流方向为b→a。(2)通过分析，可得电路图如图所示。(3)设电路中的总电阻为R总，根据电路图可知R总＝R＋R＝Ra、b两端电势差Uab＝E－IR＝E－R＝E≈1.2×10－2V设ab离开磁场区域的时刻为t1，下一根金属条进入磁

5、场区域的时刻为t2，则t1＝＝s,t2＝＝s设轮子转一圈的时间为T，则T＝＝1s在T＝1s内，金属条有4次进出，后3次Uab与第1次相同。根据以上分析可画出如下图象。(4)金属条的感应电动势只有4.9×10－2V，远小于灯泡的额定电压1.5V，因此“闪烁”装置不能正常工作。评价：B增大，E增大，但有限度；r2增大，E增大，但有限度；ω同样有限度；改变θ只能改变“闪烁”时间的长短。答案　(1)4.9×10－2V　b→a　(2)(3)(4)见解析方法感悟解决电磁感应电路问题的策略是先源后路，即(2018·河南周

6、口期末)匝数n＝100匝的圆形金属线圈的电阻R＝2Ω，线圈与R1＝2Ω的电阻连成闭合回路，其简化电路如图甲所示，A、B为线圈两端点。线圈的半径r1＝15cm，在线圈中半径r2＝10cm的圆形区域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变化的图象如图乙所示。则下列说法正确的是(　　)A．A点电势比B点电势低B．线圈中产生的感应电动势为4.5πVC．R1两端电压为πVD．0～2s内通过R1的电荷量为1.125πC答案　C解析　根据法拉第电磁感应定律有E＝n··S＝100××π×0.12V＝2πV，

7、B错误；根据楞次定律可知，线圈中的磁通量均匀增大，感应电流沿逆时针方向，因此A点电势比B点电势高，A错误；回路中的电流I＝＝A＝A，R1两端的电压为U1＝IR1＝×2V＝πV,C正确；0～2s内通过R1的电荷量为q＝It＝×2C＝πC，D错误。考点二　电磁感应中的图象问题1．电磁感应中常见的图象问题2．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Φt图，或者Et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的对应关系；(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿

8、运动定律等知识写出函数关系式；(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。将一段导线绕成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Ⅰ中，回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ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，能正确反映F随时间t变化的图象是(　　)