教科版高中物理选择性必修第二册第二章素养培优课(四)电磁感应中的电路及图像问题课件

这是一份教科版高中物理选择性必修第二册第二章素养培优课(四)电磁感应中的电路及图像问题课件，共55页。

素养培优课(四)　电磁感应中的电路及图像问题第二章　电磁感应及其应用 关键能力·情境探究达成考点1　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【典例1】　在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1 000 匝，横截面积S＝20 cm2，螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF。在一段时间内，垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度B的方向如图甲所示，大小按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正确的是(　　)A．螺线管中产生的感应电动势为1.2 VB．闭合S，电路中的电流稳定后，电容器下极板带负电C．闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为2.56×10-2 WD．S断开后，流经R2的电量为1.8×10-2 C√ 规律方法　(1)“电源”的确定方法：切割磁感线的导体(或磁通量发生变化的闭合线圈)相当于“电源”，该部分，导体(或线圈)的电阻相当于电源的“内阻”。(2)电流的流向：在“电源”内部电流从负极流向正极，在“电源”外部电流从正极流向负极。[跟进训练]1．法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图如图所示，两块面积均为S的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d。水流速度处处相同，大小为v，方向水平。金属板与水流方向平行。地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为ρ，水面上方有一阻值为R的电阻通过包裹材料绝缘的导线和电键K连接到两金属板上，忽略边缘效应，求：(1)该发电装置的电动势；(2)通过电阻R的电流强度；(3)电阻R消耗的电功率。  考点2　电磁感应中的图像问题1．电磁感应中常见的图像问题2．处理图像问题要做到“四明确、一理解”【典例2】　(多选)如图所示，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是(　　)　A　　　　　B　C　　　　　D√√ 【典例3】　(多选)如图甲所示，闭合矩形导线框adcb固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直。规定垂直纸面向里为磁场的正方向，adcba方向为电流的正方向，水平向左为安培力的正方向。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，下列关于线框中的电流I、bc边所受的安培力F随时间t变化的图像，正确的是(　　)A　　　　　　　　　　BC　　　　　　　　　　D√√ 解题技巧　电磁感应中图像选择类的两个常用方法[跟进训练]2．如图甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有一垂直于磁场、半径为r＝1 m、电阻为R＝3.14 Ω的单匝金属圆线圈，若规定逆时针方向为电流的正方向，当磁场按图乙所示的规律变化时，线圈中产生的感应电流与时间的关系图像正确的是(π取3.14)(　　)A　　　　　　BC　　　　　　D√ 3．如图所示，在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为L。现将宽度也为L的矩形闭合线圈，从图中所示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域，则在该过程中，图中能正确反映线圈中所产生的感应电流(逆时针方向为正)或其所受的安培力(向左为正方向)随时间变化的图像是(　　)A　　　　B　　　C　　　D√D　[由楞次定律可知，当矩形闭合线圈进入磁场和离开磁场时，安培力总是阻碍物体的运动，方向始终向左，所以外力始终水平向右，因安培力的大小不同且在中间时最大，故D正确，C错误；当矩形闭合线圈进入磁场时，由法拉第电磁感应定律判断，感应电流的大小在中间时最大，故A、B错误。]题号素养培优练(四)　电磁感应中的电路及图像问题13524687910111213√  题号21345687910111213√ √题号21345687910111213 题号32456879101112131√3．用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示。当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中a、b两点间电势差是(　　)   A．Uab＝0.1 V 　 B．Uab＝－0.1 VC．Uab＝0.2 V 　 D．Uab＝－0.2 V题号32456879101112131 题号42356879101112131√ 题号42356879101112131 题号24536879101112131√5．用相同导线制成的边长为L或2L的4个单匝闭合线框如图所示，它们以相同的速度先后沿垂直于磁场边界的方向穿过正方形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，匀强磁场区域宽度大于2L，则进入磁场过程中，感应电流最大的回路是(　　)A　　　 　B　　　C　 　 　D题号24536879101112131 题号24536879101112131√ 题号24536879101112131 题号24537689101112131√ 题号24537689101112131 题号245386791011121318．如图甲所示，一根电阻R＝4 Ω的导线绕成半径d＝2 m的圆，在圆内部分区域存在变化的匀强磁场，中间S形虚线是两个直径均为d的半圆，磁感应强度随时间变化图像如图乙所示(磁场垂直于纸面向外为正，电流逆时针方向为正)，关于圆环中的感应电流—时间图像，下列选项正确的是(　　)题号24538679101112131 A　　　　　　　BC　　　　　　　D√题号924538671011121319．矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图甲所示。磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示。t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直线框平面向里，在0～4 s时间内，导线框ad边所受安培力随时间变化的图像(规定向左为安培力的正方向)可能是选项图中的(　　)题号92453867101112131A　　　　　　　　　BC　　　　　　　　　D√题号92453867101112131 题号9245386710111213110．某同学用粗细均匀的同一种导线制成“9”字形线框，放在有理想边界的匀强磁场旁，磁感应强度为B，如图所示。已知磁场的宽度为2d，ab＝bc＝cd＝da＝ce＝ef ＝d，导线框从紧靠磁场的左边界以速度v向x轴的正方向匀速运动，设U0＝Bdv。则在选项中最能体现be两点间的电压随坐标x变化关系的图像是(　　)题号92453867101112131A　　　　　　　　　BC　　　　　　　　　D√题号92453867101112131 题号92453867101112131二、非选择题11．如图所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直，金属线圈所围的面积 S=200 cm2，匝数n=1 000匝，线圈电阻r=1.0 Ω。线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R=4.0 Ω。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图所示，求：(1)在t＝2.0 s时刻，通过电阻R的感应电流的大小；(2)在t＝2.0 s时刻，电阻R消耗的电功率；(3)0～6.0 s内整个闭合电路中产生的热量。题号92453867101112131 题号92453867101112131 [答案]　(1)0.2 A　(2)0.16 W　(3)7.2 J题号9245386710111213112．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着电阻为R的矩形线圈，匝数为n，线圈水平边长为L，处于方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场内。重力加速度为g。题号92453867101112131(1)当线圈中的电流为I时，在t时间内通过线圈横截面的电荷量q；(2)当线圈中通过逆时针方向电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。请用n、m、L、I计算出磁感应强度B的表达式；(3)剪断细线，矩形线圈由静止下落，经一段时间，线圈的上边离开磁感应强度为B1的匀强磁场前瞬间的速度为v。不计空气阻力，求线圈离开磁场前瞬间，感应电流的电功率P。题号92453867101112131 题号92453867101112131  题号9245386710111213113.磁力刹车是为保证过山车在最后进站前的安全而设计的一种刹车形式。磁场很强的钕磁铁长条安装在轨道上，刹车金属片安装在过山车底部或两侧。简化为图(a)的模型，相距为l、水平放置的导轨处于磁感应强度大小为B、方向竖直的匀强磁场中，整个回路中的等效电阻为R，将过山车上的刹车金属片等效为一根金属杆AB，过山车的质量为m。不计轨道摩擦和空气阻力。题号92453867101112131 题号92453867101112131 题号92453867101112131