专题03 电磁感应中的电路和图像问题-【教育机构专用】2021年春季高二物理辅导讲义

专题3 电磁感应中的电路和图像问题（教师版） 一、目标要求 目标要求 重、难点 电磁感应中的电路问题 重点、难点 电磁感应中的图像问题 重点、难点 二、知识点解析 1：电磁感应的电路问题三步曲 ①确定电源：切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，首先应该确定其电阻，就是内阻。再利用法拉第电磁感应定律或者导体棒平动，转动切割磁感线的公式求解感应电动势的大小，最后再利用右手定则或楞次定律判断感应电动势的方向． ②分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系)，必须画出等效电路图． ③利用电路规律求解．主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解． 2：电磁感应中的图象问题 (1)考查方式 ①线圈不动，磁场随时间发生变化，分析描绘线圈中各物理量随时间变化的关系图象．即根据图和图分析和描绘图、图和图等． ②磁场均匀分布在一定区域内，线圈或导体棒在磁场中运动，分析描绘线圈或导体棒中各物理量随时间变化或随位置变化的关系图象．即根据具体的电磁感应过程分析和描绘图、图和图，或图、图和图等． (2)解题关键 解决图象问题的关键在于掌握以下几种能力： ①识图：识别图象中横纵坐标的物理意义，并能从图象中获取直接的基本信息．能根据图线的单调性判断因变量随自变量的变化趋势，能根据横纵坐标得出图线斜率和面积的物理意义，如图和图中切线斜率表征了感应电动势的大小，图中图线与横轴所围面积代表通过闭合回路的电荷量等． ②作图：能根据具体的电磁感应过程，结合相关的物理规律描绘出各物理量随时间和位置变化的关系图象．如利用法拉第电磁感应定律和分析电动势随时间和位置的变化关系；利用欧姆定律和分析电流随时间和位置的变化；利用牛顿定律分析加速度和速度随时间和位置的变化关系等．必要时可写出相关的函数表达式，从数学角度作出正确的图象． (3)注意事项 在分析具体的电磁感应过程时应注意几个比较重要的点： ①要注意具体是哪一部分导体作为电源．在线圈不动而磁场变化的情况下，哪个区域内的磁场发生变化，该区域内的导体就作为电源；在线圈或导体棒运动的情况下，切割磁感线的部分作为电源． ②当线圈进入或穿过磁场时，要注意切割磁感线的有效长度的变化．如图1所示，圆形线圈进入磁场的过程中，其切割磁感线的有效长度先增大后减小；又如图2所示，导体棒在三角导轨上垂直切割磁感线时，其有效长度逐渐增大． 图1 图2 ③线圈穿越磁场时，要注意比较线圈的宽度L与磁场宽度的大小．当时，线圈的宽度决定感应电流持续的时间和位置范围；而当时，磁场的宽度决定感应电流持续的时间和位置范围． 三、考查方向 题型1：电动势与路端电压的计算 典例一：如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为，磁感应强度的大小为．一边长为、电阻为的正方形均匀导线框从图示位置沿水平向右方向以速度匀速穿过磁场区域，在下图中线框、两端电压与线框移动距离的关系图象正确的是　　 A．B． C．D． 题型2：电功、电热的计算 典例二：（2020•浙江）如图所示，固定在水平面上的半径为的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。长为的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的点和电刷间接有阻值为的电阻和电容为、板间距为的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是　　 A．棒产生的电动势为 B．微粒的电荷量与质量之比为 C．电阻消耗的电功率为 D．电容器所带的电荷量为 题型3：电磁感应中电荷量的计算 典例三：（2013•天津）如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框动。边长大于边长，置于垂直纸面向里、边界为的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于．第一次边平行进入磁场。线框上产生的热量为，通过线框导体横截面的电荷量为：第二次边平行进入磁场。线框上产生的热量为，通过线框导体横截面的电荷量为，则　　 A． B． C． D． 题型4：根据图像分析判断电磁感应过程 典例四：（2017 邯郸一模）如图，两平行虚线间的区域内存在着匀强磁场，三角形线圈的边始终与磁场边界平行（三角形边小于磁场宽度），现让线圈匀速向右运动穿过磁场区域，则图中的哪个可以定性地表示线圈在穿过磁场过程中感应电流随时间变化的关系　　 A． B． C． D． 四、模拟训练 一、基础练习 1.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框的一边、两点间电势差绝对值最大的是　　 A． B． C． D． 2.如