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1、能力课11 电磁感应中的电路与图像问题,-2-,知识点一,知识点二,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 。 (2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的 ,其余部分是 。 2.电源电动势和路端电压 (1)电动势:E= 或E= 。 (2)路端电压:U=IR= 。,电源,内阻,外电路,Blv,E-Ir,-3-,知识点一,知识点二,电磁感应现象中的图像问题,时间t,位移x,电磁感应,电磁感应,楞次定律,法拉第电磁感应定律,-4-,考点一,考点二,电磁感应现象中的电路问题(师生共研) 1.对电磁感应电路的理解 (1)在电磁感应电路中
2、,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。,-5-,考点一,考点二,2.电磁感应中电路知识的关系图,-6-,考点一,考点二,例题(2018天津河西区模拟)如图甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5 m,电阻不计,左端通过导线与阻值R=2 的电阻连接,右端通过导线与阻值RL=4 的小灯泡L连接。在CDFE矩形区域内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,CE长l=2 m,有一阻值r=2 的金属棒PQ放置在靠近磁场边
3、界CD处(恰好不在磁场中)。CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示。在t=0至t=4 s内,金属棒PQ保持静止,在t=4 s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动。已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中,小灯泡的亮度没有发生变化。求:,-7-,考点一,考点二,(1)通过小灯泡的电流; (2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小。,-8-,考点一,考点二,-9-,考点一,考点二,答案 (1)0.1 A (2)1 m/s,-10-,考点一,考点二,方法归纳求解电磁感应现象中电路问题的“三步法” 第1步:确定电源 判断产生电磁感应现象的那一部分导体(
4、电源); 利用 (法拉第电磁感应定律)或E=Blvsin 求感应电动势的大小; 利用右手定则或楞次定律判断电流方向。 第2步:分析电路结构 弄清各元件的串并联关系,画等效电路图。 第3步:利用电路规律求解 结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识和电功率、焦耳定律等列方程求解。,-11-,考点一,考点二,思维训练 如图所示,间距l=1 m的两根足够长的固定水平平行导轨间存在着匀强磁场,其磁感应强度大小B=1 T、方向垂直于纸面向里,导轨上有一金属棒MN与导轨垂直且在水平拉力F作用下以v=2 m/s的速度水平向左匀速运动。R1=8 ,R2=12 ,C=6 F,导轨和棒的电阻及一切摩擦均不计。开关S1
5、、S2闭合,电路稳定后,求: (1)通过R2的电流I的大小和方向; (2)拉力F的大小; (3)开关S1切断后通过R2的电荷量Q。,-12-,考点一,考点二,解析 (1)开关S1、S2闭合后,根据右手定则知棒中的感应电流方向是由MN,所以通过R2的电流方向是由ba。 MN中产生的感应电动势的大小E=Blv 流过R2的电流 代入数据解得I=0.1 A。 (2)棒受力平衡,有F=F安 F安=BIl 代入数据解得F=0.1 N。 (3)开关S1、S2闭合,电路稳定后,电容器所带电荷量Q1=CIR2 S1断开后,流过R2的电荷量Q等于电容器所带电荷量的减少量, 即Q=Q1-0 代入数据解得Q=7.21
6、0-6 C。 答案 (1)0.1 A,方向是ba (2)0.1 N (3)7.210-6 C,-13-,考点一,考点二,电磁感应现象中的图像问题(师生共研) 1.电磁感应中图像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像进行分析和判断。,-14-,考点一,考点二,2.关于图像问题的一般步骤 (1)明确图像的种类,即是B-t图还是-t图,或者E-t图、I-t图等; (2)分析电磁感
7、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)画图像或判断图像。,-15-,考点一,考点二,例题将一均匀导线围成一圆心角为90的扇形导线框OMN,其中OM=R,圆弧MN的圆心为O点,将导线框的O点置于如图所示的直角坐标系的原点,其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场,其磁感应强度大小为B,第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为2B。从t=0时刻开始让导线框以O点为圆心,以恒定的角速度沿逆时针方向做匀速圆周运动,假定沿ONM方向的电流为正,则线框中的电流随时间的变化规律描绘正确的是( ),答案,解析,-16-,考点一,考点二,思维点拨 明确电流的大小变化判断电流方向确定计时起点。 方法归纳根据电磁感应过程分析图像的一般流程:,-17-,考点一,考点二,思维训练 (2018河北保定模拟)右图为有理想边界的两个匀强磁场,磁感应强度均为B=0.5 T,两边界间距s=0.1 m,一边长l=0.2 m的正方形线框abcd由粗细均匀的电阻丝围成,总电阻为R=0.4 ,现使线框以v=2 m/s的速度从位置匀速运动到位置,则下列能正确反映整个过程中线框a、b两点间的电势差Uab随时间t变化的图线是( ),答案,解析,