电磁感应中的电路与图象问题课件.pptVIP

3 电磁感应中的电路与图象问题 第九章 电 磁 感 应 1.电磁感应和电路问题综合 (2010安徽)如图9-3-1所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料，不同粗细的导线绕制(Ⅰ为细导线)．两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面．运动过程中， 线圈平面始终保持在竖直平面 内且下边缘平行于磁场上边界． 图9-3-1 设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2.不计空气阻力，则(　　) A．v1v2，Q1Q2 B．v1=v2，Q1=Q2 C．v1v2，Q1Q2 D.v1=v2，Q1Q2 点评：从阅卷来看本题易错点有两处：其一，两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，考生不会运用速度公式v= 分析两线圈到达磁场边界时具有相同的速度v；其二，对于电磁感应中的能量转化问题，考生没有弄清在过程中有哪些能量参与了转化，什么能量减少了，什么能量增加了．在电磁感应知识的背景下，以能量转化与守恒为主线，将力、力对物体所做的功、功能关系、电流的焦耳热、交变电流的有效值和最大值等知识点综合在一起，是近几年高考物理命题的一大热点．在复习备考中应引起高度的重视． 如图9-3-2所示，粗细均匀金属环的电阻为R，可转动的金属杆OA的电阻为R/4，杆长为L，A端与环相接触，电刷D和D′分别与杆的端点O及环边接触.杆OA在垂直于环面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度ω沿顺时针方向转动，外电路上接有一电阻R/2.则电路中总电流的最小值为 ，最大值为 . 图9-3-2 2.电磁感应的图象问题 在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图9-3-3 (a)所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图(b)变化时，选项中正确表示线圈感应电动势E变化的是( ) 图9-3-3 在第1s内，由楞次定律可判定电流为正，其产生的感应电动势 在第2s和第3s内，磁场B不变化，线圈中无感应电流，在第4s和第5s内，B减小，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动势 由于ΔB1=ΔB2，Δt2 = 2Δt1 ，故E1=2E2，由此可知，A选项正确. 点评:此类型的题目大体上可以分为两大类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象；或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量．解决这些问题常常要利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律来分析求解． 图9-3-4 (2011皖南摸底考试)一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里，如图9-3-4甲所示，磁感应强度B随t的变化规律如图乙所示．以I表示线圈中的感应电流，以图甲中线圈上箭头所示方向的电流为正，则以下的I-t图中正确的是( ) 解析：由法拉第电磁感应定律及楞次定律可判断A选项正确． 3.电磁感应结合图象的综合问题 一有界匀强磁场区域如图9-3-5甲所示，质量为m、电阻为R的长方形矩形线圈abcd边长分别为L和2L，线圈一半在磁场内，一半在磁场外，磁感应强度为B.t0=0时刻磁场开始均匀减小，线圈中产生感应电流，在磁场力作用下运动，v-t图象如图乙，图中斜向虚线为过O点速度图线的切线，数据由图中给出，不考虑重力影响，求： (1)磁场磁感应强度的变化率. (2)t2时刻回路的电功率. 图9-3-5 (1)由v-t图可知道，t=0时刻，线圈加速度为a=v0/t1 此时感应电动势 E=ΔФ/Δt=ΔBL2/Δt， I=E/R = ΔBL2/ (ΔtR) 线圈此刻所受安培力为 F=BIL = B ΔBL3/(ΔtR)=ma， 得到ΔB/Δt = mv0R / (Bt1L3) (2)t2时刻线圈加速度为0，则所受安培力为0，故此时无电流，P=0. 点评：电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量F、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图象，即B-t图象、F-t图象、E-t图象和I-t图象等．对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即E-x图象和I-x图象． 如图9-3-6(甲)所示，