- 第十二章第一课时电磁感应现象楞次定律实验:探究影响感应电流方向的因素一轮复习课件+测试 课件 0 次下载
- 第十二章 第二课时 法拉第电磁感应定律、自感和涡流2025版高考物理一轮复习课件+测试(教师版)+测试(学生版) 课件 0 次下载
- 第十二章 第四课时 专题强化:电磁感应中的动力学和能量问题2025版高考物理一轮复习课件+测试(教师版)+测试(学生版) 课件 0 次下载
- 第十二章 第五课时 专题强化:动量观点在电磁感应中的应用2025版高考物理一轮复习课件+测试(教师版)+测试(学生版) 课件 0 次下载
- 第十三章 第一课时 交变电流的产生和描述2025版高考物理一轮复习课件+测试(教师版)+测试(学生版) 课件 0 次下载
第十二章 第三课时 专题强化:电磁感应中的电路和图像问题2025版高考物理一轮复习课件+测试(教师版)+测试(学生版)
展开专题强化:电磁感应中的电路和图像问题
考点一 电磁感应中的电路问题和电荷量的计算
考点二 电磁感应中的图像问题
电磁感应中的电路问题和电荷量的计算
1.分析电磁感应中电路问题的基本思路
思考 “相当于电源”的导体两端的电势差就是电源的电动势吗?
答案 导体两端的电势差与电源的电动势是两个不同的概念,导体两端的电势差不是电源的电动势。当电路是断开状态时,等效电源两端的电势差等于电源的电动势;当电路是闭合状态时,等效电源两端的电势差为路端电压,与电动势不相等。
例1 (2023·江苏淮安市模拟)在如图甲所示的电路中,电阻2R1=R2=2R,单匝圆形金属线圈的半径为r1,电阻为R,半径为r2(r2
由题图乙可知磁感应强度随着时间均匀增大,根据楞次定律,可判断出线圈中感应电流方向为逆时针,则流过电阻R1的电流方向自上向下,故A错误;
例2 如图所示,匀质导线圆环总电阻为2R,半径为d,垂直磁场固定于磁感应强度为B的匀强磁场中,此磁场的左边界正好与圆环直径重合,电阻为R的匀质直金属棒ab以恒定的角速度ω绕过环心O的轴顺时针匀速转动,a、b端正好与圆环保持良好接触。以下说法正确的是A.图示位置处杆O点电势高于b点电势
C.转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比为2∶1
根据右手定则可知,图示位置直金属棒Oa部分充当电源,电源内部电流方向为O→a,外电路电流方向为b→O,则杆O点电势低于b点电势,故A错误;
2.电磁感应中电荷量的计算
例3 如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中点,O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M端位于PQS上,OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM的电荷量相等,则 等于
1.解题步骤(1)明确图像的种类,即是B-t图像还是Φ-t图像,或者E-t图像、i-t图像、F-t图像等;对切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及E-x图像和i-x图像;(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电流方向与时间的对应关系;(4)结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系式;
(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。2.常用方法(1)排除法:定性地分析电磁感应过程中物理量的正负、增大还是减小及变化快慢,来排除错误选项。(2)函数法: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。
例4 如图所示,两个宽度均为L的匀强磁场垂直于光滑水平桌面,磁感应强度大小相等,方向相反,高为L、上底和下底长度分别为L和2L的等腰梯形金属线框水平放置,现使其匀速向右穿过磁场区域,速度垂直梯形底边,从图示位置开始x=0,以逆时针方向为电流的正方向。
(1)判断下列三图所示时刻感应电流方向。
答案 ①逆时针方向 ②顺时针方向 ③逆时针方向
(2)下列四幅图中能够反映线框中电流I随线框向右移动距离x关系的是____。
x在0~L内,由楞次定律判断知感应电流的方向沿逆时针方向,为正,线框的有效切割长度在均匀增大,由公式E=Blv知,产生的感应电动势均匀增大,
则感应电流均匀增大;x在L~2L内,线框的左右两边都切割磁感线,均产生感应电动势,两个感应电动势串联,且均匀增大,感应电流方向沿顺时针方向,为负;x在2L~3L内,由楞次定律知,感应电流的方向沿逆时针方向,为正,线框的有效切割长度在均匀增大,
由公式E=Blv知,产生的感应电动势均匀增大,则感应电流均匀增大,而且感应电流变化情况与线框进入磁场的过程相同,故C正确,A、B、D错误。
例5 如图甲所示,正方形线圈abcd内有垂直于线圈的匀强磁场,已知线圈匝数n=10,边长ab=1 m,线圈总电阻r=1 Ω,线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向,
则下列有关线圈的电动势e、感应电流i、焦耳热Q以及ab边受到的安培力F(取向下为正方向)随时间t的变化图像正确的是
0~1 s内产生的感应电动势为e1==2 V,方向为逆时针,同理1~5 s内产生的感应电动势为e2=1 V,方向为顺时针,A错误;
0~1 s内的感应电流大小为i1= =2 A,方向为逆时针(负值),同理1~5 s内的感应电流大小为i2=1 A,方向为顺时针(正值),B错误;
ab边受到的安培力大小为F=nBiL,可知0~1 s内0≤F≤4 N,方向向下,1~3 s内0≤F≤2 N,方向向上,3~5 s内0≤F≤2 N,方向向下,C正确;
线圈产生的焦耳热为Q=eit,0~1 s内产生的热量为4 J,1~5 s内产生的热量为4 J,D错误。
1.如图所示是两个相互连接的金属圆环,小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之一,连接处电阻不计,匀强磁场垂直穿过大金属环所在区域,当磁感应强度随时间均匀变化时,在大环内产生的感应电动势为E,则a、b两点间的电压为
2.如图所示,由均匀导线制成的半径为R的圆环,以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场。当圆环运动到图示位置(∠aOb=90°)时,a、b两点的电势差Uab为
3.如图甲所示,在线圈l1中通入电流i1后,在l2上产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示,l1、l2中电流的正方向如图甲中的箭头所示。则通入线圈l1中的电流i1随时间t变化的图像可能是
因为l2中感应电流大小不变,根据法拉第电磁感应定律可知,l1中磁场的变化是均匀的,即l1中电流的变化也是均匀的,A、C错误;根据题图乙可知,0~ 时间内l2中的感应电流产生的磁场方向向左,所以线圈l1中感应电流产生的磁场方向向左并且减小,或方向向右并且增大,B错误,D正确。
4.如图甲所示,虚线右侧有一垂直纸面的匀强磁场,取磁场垂直于纸面向里的方向为正方向,磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示,固定的闭合导线框abcd一
部分在磁场内。取线框中感应电流沿顺时针方向为正方向,安培力向左为正方向。从t=0时刻开始,下列关于线框中感应电流i、线框cd边所受安培力F分别随时间t变化的图像,可能正确的是
5.(2023·江苏南通市调研)如图所示,正方形线圈MOO′N处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与水平面的夹角为30°,线圈的边长为L,电阻为R,匝数为n。线圈从竖直面绕OO′顺时针转至水平面的过程中,通过导线横截面的电荷量为
6.饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段之一,其中一种饭卡其内部主要部分是一个多匝线圈,当刷卡机发出电磁信号时,置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化,在线圈处引起电磁感应,产生电信号。其原理可简化为如图甲所示,设线圈的匝数为1 200匝,每匝线圈面积均为S=10-4 m2,线圈的总电阻为r=0.1 Ω,线圈连接一阻值R=0.3 Ω的电阻组成闭合回路,其余部分电阻不计。线圈处的磁场可视作匀强磁场,其大小按如图乙所示规律变化(设垂直纸面向里为正方向),求:
(1)t=0.05 s时线圈产生的感应电动势E的大小;
答案 0.024 V
解得E=0.024 V。
(2)0~0.1 s时间内,电阻R产生的焦耳热Q;
答案 1.08×10-4 J
由焦耳定律Q=I2Rt解得Q=1.08×10-4 J
(3)0.1~0.4 s时间内,通过电阻R的电流方向和电荷量q。
答案 由N到M 0.006 C
根据楞次定律可以判断,0.1~0.4 s通过R的电流方向由N到M,根据q=
由题图乙可知,0.1~0.4 s内磁感应强度变化大小ΔB=0.02 T,解得q=0.006 C。
7.(2023·江苏常州市第一中学模拟)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面上,一长为r、电阻为R的均匀直导体棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过圆轨道中心O。装置的俯视图如图所示,整个装置位于一匀强磁场内,磁感应强度大小为B,方
向竖直向下,在两导轨之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器。直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动。在转动过程中始终与导轨保持良好接触,导轨电阻不计。下列说法正确的是
A.导体棒中电流由A流向B
C.电容器的M板带负电
A点电势高于B点电势,故M板带正电,C项错误。
根据右手定则,导体棒中电流方向由B流向A,A项错误;
8.在水平光滑绝缘桌面上有一边长为L的正方形线框abcd,被限制在沿ab方向的水平直轨道上自由滑动。bc边右侧有一正直角三角形匀强磁场区域efg,直角边ge和ef的长也等于L,磁场方向竖直向下,其俯视图如图所示,线框在水平拉力作用下向右以速度v匀速穿过磁场区,若图示位置为t=0时刻,设逆时针方向为电流的正方向。则感应电流i-t图像正确的是(时间单位为 )
势为E=Blv=B(L-vt)·v,随着t均匀增加,E均匀减小,感应电流i= 即感应电流均匀减小。同理,x从L~2L的过程中,根据楞次定律判断出感应电流方向沿a→d→c→b→a,为负值,感应电流仍均匀减小,故A、B、C错误,D正确。
bc边的位置坐标x从0~L的过程中,根据楞次定律判断可知线框中感应电流方向沿a→b→c→d→a,为正值。线框bc边有效切割长度为l=L-vt,感应电动
9.(2023·江苏省丹阳高级中学质检)如图所示,垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a,磁感应强度的大小为B。一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导
线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域,下列图中导线框中A、B两端电压UAB与导线框移动距离x的关系图像正确的是
由楞次定律判断可知,在导线框穿过磁场的过程中,A点的电势始终高于B点的电势,则UAB始终为正值。AB、DC两边切割磁感线时产生的感应电动势均为E
10.如图所示,光滑的足够长的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M、P和N、Q间各连接一个额定电压为U、阻值恒为R的灯泡L1、L2,在两导轨间矩形区域cdfe内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d0的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B0,且磁场区域可以移动,一电阻也为R、长度大小也刚好为l的导体棒ab垂直固定在磁场左边的导轨上,离灯泡L1足够远。现让匀强磁场在导轨间以某一恒定速度向左移动,当棒ab刚处于磁场时两灯泡恰好正常工作。棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计。
(1)求磁场移动的速度大小;
当ab棒刚处于磁场时,ab棒切割磁感线,产生感应电动势,相当于电源,灯泡刚好正常工作,则电路中路端电压U外=U由电路的分压之比得U内=2U则感应电动势为E=U外+U内=3U
(2)若保持磁场不移动(仍在cdfe矩形区域),而使磁感应强度随时间t均匀变化,两灯泡中有一灯泡正常工作且都有电流通过,设t=0时,磁感应强度为B0,垂直纸面向外为正方向。试求出经过时间t时磁感应强度的可能值Bt。
若保持磁场不移动(仍在cdfe矩形区域),而使磁感应强度随时间t均匀变化,电路可视为棒与L1并联后再与L2串联,则正常工作的灯泡为L2,所以L2两端的电压为U,电路中
11.在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面,一导线框abcdef位于纸面内,线框的邻边都相互垂直,bc边与磁场的边界P重合。导线框与磁场区域的尺寸如图。从t=0时刻开始线框匀速横
穿两个磁场区域。以a→b→c→d→e→f为线框中电流的正方向。用i表示回路的电流, =t,则以下i-t示意图中正确的是
由题意,画出线框在t时刻、2t时刻、3t时刻、4t时刻位置示意图,则t时刻
第十二章 第四课时 专题强化:电磁感应中的动力学和能量问题2025版高考物理一轮复习课件+测试(教师版)+测试(学生版): 这是一份第十二章 第四课时 专题强化:电磁感应中的动力学和能量问题2025版高考物理一轮复习课件+测试(教师版)+测试(学生版),文件包含第十二章第4课时专题强化电磁感应中的动力学和能量问题pptx、第十二章第4课时专题强化电磁感应中的动力学和能量问题docx、第十二章第4课时专题强化电磁感应中的动力学和能量问题学生用docx等3份课件配套教学资源,其中PPT共60页, 欢迎下载使用。
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