内容正文:
第十一章 电磁感应
专题突破7 电磁感应中的电路和图像问题
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1.对电磁感应电路的理解
(1)在电磁感应电路中,相当于电源的部分把其他形式的能通过克服安培力做功转化为电能。
(2)“电源”两端的电压为路端电压,而不是感应电动势。
(3)“电源”的正负极、感应电流的方向、电势的高低、电容器极板带电问题,均可用右手定则或楞次定律判定。
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2.电磁感应中电路知识的关系图
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3.“三步走”分析电路为主的电磁感应问题
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感生电动势电路问题
AC
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动生电动势电路问题
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(1)匀强磁场的方向;
[解析] 负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态,因为重力竖直向下,所以电场力竖直向上,故M板带正电。ab棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势,ab棒等效于电源,感应电流方向由b→a,其a端为电源的正极,由右手定则可判断,磁场方向竖直向下。
[答案] 竖直向下
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(2)ab棒两端的电压;
[答案] 0.4 V
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(3)金属棒ab运动的速度。
[解析] 由法拉第电磁感应定律得感应电动势E=Blv,
由闭合电路欧姆定律得E=Uab+Ir=0.5 V,
联立解得v=1 m/s。
[答案] 1 m/s
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易错警示
电磁感应中电路问题的误区分析
(1)不能正确分析感应电动势及感应电流的方向。因产生感应电动势的那部分电路为电源部分,故该部分电路中的电流应为电源内部的电流,而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势。
(2)应用欧姆定律分析电路时,没有注意等效电源的内阻对电路的影响。
(3)对连接在电路中电表的读数不能正确进行分析,特别是并联在等效电源两端的电压表,其示数应该是路端电压,而不是等效电源的电动势。
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AD
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2.如图所示,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中( )
A.PQ中的电流先增大后减小
B.PQ两端的电压先减小后增大
C.PQ上拉力的功率先减小后增大
D.线框消耗的电功率先减小后增大
C
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1.电磁感应中常见的图像问题
图像
类型 随时间变化的图像,如B-t图像、Φ-t图像、E-t图像、I-t图像
随位移变化的图像,如E-x图像、I-x图像(所以要先看坐标轴:哪个物理量随哪个物理量变化要弄清)
问题
类型 (1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像(画图像的方法)
(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量(用图像)
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2.解决图像问题的一般步骤
(1)明确图像的种类,即是B-t图还是Φ-t图,或者E-t图、I-t图等。
(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方向的对应关系。
(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关系式。
(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。
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3.常用方法
(1)排除法:定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是分析物理量的正负,以排除错误的选项。
(2)函数法:根据题目所给条件定量地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。
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