2017高考物理一轮复习第9章电磁感应能力课时12电磁感应中的电路和图象问题课件选编.ppt

(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x＝0.8 m处电势差UCD； (2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式，并在图9中画出F－x关系图象； (3)求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热。 答案　(1)1.5 V　－0.6 V (2)F＝12.5－3.75x(0≤x≤2)　图象见解析　(3)7.5 J 【变式训练】 4.如图10所示，一宽为l＝40 cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。一个边长为a＝20 cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v＝20 cm/s通过该磁场区域，在运动过程中，线框有一条边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻t＝0，试画出线框中感应电流随时间变化的规律。 图10 答案　 1.如图11所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行，现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直。则下列各图中可以定性地表示线框在穿过磁场区域的过程中感应电流随时间变化的规律的是(规定逆时针方向为感应电流的正方向) 图11 解析　根据法拉第电磁感应定律和楞次定律可知，可以定性地表示线框在穿过磁场区域的过程中感应电流随时间变化规律的是图D。 答案　D 2.如图12甲所示，Ⅰ和Ⅱ是两个平行共轴放置的环形线圈，当线圈Ⅰ中的电流i1随时间变化的图象如图乙所示时，若规定两电流方向如图甲所示的方向为正方向，则线圈Ⅱ中的电流i2随时间t变化的图象是图中的(　　) 图12 解析　在第一阶段原电流减少，线圈Ⅱ中的磁场减弱，感应电流产生磁场与Ⅰ中电流产生磁场方向相同，为负方向；在第二阶段，Ⅰ中电流反向增大，线圈Ⅱ中的磁场增强，感应电流磁场与Ⅰ中电流产生磁场方向相反，为负方向。故A、B、C错误，D正确。 答案　D 3.(多选)如图13甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨间距d＝0.5 m，导轨右端连接一阻值为R＝4 Ω的小灯泡L。在矩形区域CDD′C′内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，CC′长为2 m。在t＝0时刻，电阻为r＝1 Ω的金属棒ab在水平恒力F作用下，由静止开始沿导轨向右运动，t＝4 s时进入磁场，并恰好以v＝1 m/s的速度在磁场中匀速运动。则(　　) 图13 A.在0～4 s内小灯泡的功率为0.04 W B.金属棒所受到的恒力F为0.2 N C.金属棒进入磁场后小灯泡的功率为0.6 W D.金属棒的质量为0.8 kg 答案　ABD 图14 答案　AC 5.(2015·福建理综，18)如图15，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中(　　) 图15 A.PQ中电流先增大后减小 B.PQ两端电压先减小后增大 C.PQ上拉力的功率先减小后增大 D.线框消耗的电功率先减小后增大 答案　C 随堂演练 能力课时12　电磁感应中的电路和图象问题 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.解决电磁感应中的电路问题三部曲 【例1】　如图1a所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L＝0.3 m，导轨左端连接R＝0.6 Ω的电阻。区域abcd内存在垂直于导轨平面B＝0.6 T的匀强磁场，磁场区域宽D＝0.2 m。细金属棒A1和A2用长为2D＝0.4 m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直。每根金属棒在导轨间的电阻均为r＝0.3 Ω，导轨电阻不计。使金属棒以恒定速度v＝1.0 m/s沿导轨向右穿越磁场。计算从金属棒A1进入磁场(t＝0)到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流大小，并在图b中画出。 图1 这段时间内无感应电流产生。 从A2进入磁场到A2离开磁场的时间t3＝0.2 s， 这段时间内产生的感应电动势与t1时间内相 同，其等效电路如图乙所示。通过R的电流 大小和方向也与t1内相同。 I－t图象如图丙所示。 乙 答案　见解析 【拓展延伸】 在【例1】中其他条件不变，把题目中的图a改成如图2所示。则通过R的电流又是多大？ 图2 解析　由【例1】可知 (1)0～0.2 s内有I1＝0.12 A； (2)0.2～0.4 s内有E＝0，I2＝0； (3)0.4～0.6 s内有I3＝0.12 A； (4)0.6～0.8 s内等效电路图如图所示。 则I4＝0.12 A。 答案　见解析 反思总结 电磁感应电路的五个等效问题 【变式训练】 1.(2016·江苏宿迁模拟)如