2021版高考物理大一轮复习通用版课件：专题十　电磁感应中的图象和电路问题课件PPT

这是一份2021版高考物理大一轮复习通用版课件：专题十　电磁感应中的图象和电路问题课件PPT，共41页。PPT课件主要包含了考点突破，思维拓展，五个等效，答案B，答案BC，答案AD，题型3图象的转换，答案D，教你解决问题等内容，欢迎下载使用。
考点一　电磁感应中的电路问题1．电磁感应中物理量的关系图
练1　 (多选)在水平放置的两条平行光滑直金属导轨上放有一与其垂直的金属棒ab，匀强磁场与导轨平面垂直，磁场方向如图所示，导轨接有R1＝5 Ω和R2＝6 Ω的两定值电阻及电阻箱R，其余电阻不计．电路中的电压表量程为0～10 V，电流表的量程为0～3 A．现将R调至30 Ω，用F＝40 N的水平向右的力使ab垂直导轨向右平移．当棒ab达到稳定状态时，两电表中有一表正好达到满偏，而另一表未达到满偏．下列说法正确的是(　　)A．当棒ab达到稳定状态时，电流表满偏B．当棒ab达到稳定状态时，电压表满偏C．当棒ab达到稳定状态时，棒ab的速度大小是1 m/sD．当棒ab达到稳定状态时，棒ab的速度大小是2 m/s
练2　[2020·湖北部分重点高中开学考试](多选)如图甲所示，圆环a和b均由相同的均匀导线制成，a环半径是b环的两倍，两环用不计电阻且彼此靠得较近的导线连接．若仅将a环置于如图乙所示变化的磁场中，则导线上M、N两点间的电势差UMN＝0.4 V．下列说法正确的是(　　)A．图乙中，变化磁场的方向垂直纸面向里B．图乙中，变化磁场的方向垂直纸面向外C．若仅将b环置于图乙所示变化的磁场中，则M、N两点间的电势差UMN＝－0.4 VD．若仅将b环置于图乙所示变化的磁场中，则M、N两点间的电势差UMN＝－0.2 V
练3　如图甲所示，水平放置的两根平行金属导轨间距L＝0.3 m，导轨左端连接阻值R＝0.6 Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面、磁感应强度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，均与导轨垂直且接触良好，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沿导轨向右穿过磁场．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，并在图乙中画出．
考点二　电磁感应中的图象问题1．分析电磁感应图象问题的思路
2．解决电磁感应图象问题的“三点关注”(1)关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向．(2)关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应．(3)关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线的曲、直是否和物理过程对应．
题型1|由给定的电磁感应过程选出正确的图象
例2 [2019·全国卷Ⅱ，21] (多选)如图，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象可能正确的是(　　)
解析：两棒均由同一位置由静止释放，则进入磁场时，两棒的速度相等．若PQ棒出磁场后，MN棒再进入磁场，则MN棒做匀速运动切割磁感线，则通过PQ棒上的电流随时间变化的图象为A图；若PQ棒出磁场前MN棒进入磁场，由于两棒速度相同，没有感应电流，则PQ棒与MN棒在磁场中做加速度相同的运动，当PQ棒出磁场后，MN棒切割磁感线运动的速度比进入时的大，MN棒做减速运动，通过PQ棒的电流随时间变化的图象应为D图．
题型2|由给定的图象分析电磁感应过程
例3 [2020·浙江7月，21]如图1所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，在0≤x≤1.0 m区域内存在方向竖直向上的匀强磁场．桌面上有一边长L＝0.5 m、电阻R＝0.25 Ω的正方形线框abcd，当平行于磁场边界的cd边进入磁场时，在沿x方向的外力F作用下以v＝1.0 m/s的速度做匀速运动，直到ab边进入磁场时撤去外力．若以cd边进入磁场时作为计时起点，在0≤t≤1.0 s内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图2所示，在0≤t≤1.3 s内线框始终做匀速运动．
(1)求外力F的大小；(2)在1.0 s≤t≤1.3 s内存在连续变化的磁场，求磁感应强度B的大小与时间t的关系；
(3)求在0≤t≤1.3 s内流过导线横截面的电荷量q.
例4 [2020·新高考Ⅰ卷，12](多选)如图所示，平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场，图中虚线方格为等大正方形．一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动(不发生转动)．从图示位置开始计时，4 s末bc边刚好进入磁场．在此过程中，导体框内感应电流的大小为I，ab边所受安培力的大小为Fab，二者与时间t的关系图象可能正确的是(　　)
解析：第1 s内，ae边切割磁感线，由E＝BLv可知，感应电动势不变，导体框总电阻一定，故感应电流一定，由安培力F＝BIL可知ab边所受安培力与ab边进入磁场的长度成正比；第2 s内，导体框切割磁感线的有效长度均匀增大，感应电动势均匀增大，感应电流均匀增大；第3～4 s内，导体框在第二象限内切割磁感线的有效长度保持不变，在第一象限内切割磁感线的有效长度不断增大，但两象限磁场方向相反，导体框的两部分感应电动势方向相反，所以第2 s末感应电动势达到最大，之后便不断减小，第3 s末与第1 s末，导体框切割磁感线的有效长度相同，可知第3 s末与第1 s末线框中产生的感应电流大小相等，A项错误，B项正确；但第3 s末ab边进入磁场的长度是第1 s末的3倍，即ab边所受安培力在第3 s末的大小等于第1 s末所受安培力大小的3倍，C项正确，D项错误．
练4　(多选)如图甲所示，在水平桌面上放置边长为0.20 m的正方形闭合金属线圈abcd，线圈的匝数为10，总电阻为0.10 Ω，线圈与水平桌面间的最大静摩擦力为0.2 N．线圈的右半边处于垂直桌面、均匀分布的磁场中，磁场左边界MN与线圈ab、cd两边平行且等距．从t＝0时刻起，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．假设垂直桌面向下为正方向，重力加速度g＝10 m/s2，下列说法正确的是(　　)A．t＝1 s时线圈受到的安培力为零B．t＝6 s时线圈即将向右滑动C．线圈滑动前，其导线中的电流一直为0.4 AD．线圈滑动前，其产生的焦耳热为2.4×10－2 J
练5　[2020·吉林普通中学三调]如图所示，空间分布着宽为L、方向垂直于纸面向里的匀强磁场．一金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域．金属线框各边的宽度如图所示，规定逆时针方向为电流的正方向，则感应电流随位移变化的关系图象(i-­x)正确的是(　　)
题后反思电磁感应图象问题的“六个明确”(1)明确图象横纵坐标轴的含义及单位；(2)明确图象中物理量正负的含义；(3)明确图象斜率、所围面积的含义；(4)明确图象所描述的物理意义；(5)明确所选的正方向与图线的对应关系；(6)明确图象和电磁感应过程之间的对应关系．
电磁感应中电路与图象综合问题
如图甲所示，MN、PQ是相距d＝1 m的足够长平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面成某一夹角，导轨电阻不计；长也为1 m的金属棒CD垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，CD的质量m＝0.1 kg、电阻R＝1 Ω；MN、PQ的上端连接电路，电路中R2为一电阻箱；已知灯泡电阻RL＝3 Ω，定值电阻R1＝7 Ω，调节电阻箱使R2＝6 Ω，重力加速度g＝10 m/s2.现断开开关S，在t＝0时刻由静止释放CD，在t＝0.5 s时刻闭合S，同时加上分布于整个导轨所在区域的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向上；图乙所示为CD的速度随时间变化图象．
(1)求斜面倾角α及磁感应强度B的大小；
(2)CD由静止下滑x＝50 m(已达到最大速度)的过程中，求整个电路产生的焦耳热；
(3)若只改变电阻箱R2的值，当R2为何值时，CD匀速下滑中R2消耗的功率最大？消耗的最大功率为多少？