江苏省南京汉开书院2023届高考物理二轮复习专题04－电路与电磁感应 第5课时

HKA 　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号ER－034 专题04 第2讲　电磁感应 题型二　电磁感应中的电路和图像问题 2023 .03. 12 1. 进一步理解楞次定律和法拉第电磁感应定律的内容。 2. 掌握解决电磁感应中的电路和图像问题的方法。 考向1 电磁感应中的电路分析 [例1] 如图所示，水平放置的平行金属导轨，导轨间距为l=0.6m．M、N之间接有一个阻值为R=2 Ω的电阻，金属棒CD固定在导轨之上，其电阻r=1 Ω，且和导轨始终接触良好，导轨足够长，其余电阻不计．整个装置放在方向垂直导轨平面向下的磁场中，磁场区域足够大，磁感应强度随时间的变化规律如图所示。开始时金属棒CD静止在与金属导轨左端MN 距离d=1m处，t=1s时松开金属棒时，其恰好移动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．求： （1）t=0.5s时流过电阻R的电流大小和金属棒CD两端的电压UCD； （2）若t=1s时，金属棒CD获得水平向右的恒定拉力F=3.36N，求金属棒CD两端电压的最大值． 【答案】 （1）0.4A；（2）6m/s 【解析】 （1）根据法拉第电磁感应定律，有 根据闭合电路欧姆定律，有 （2）t=1s时金属棒恰好移动 ，可知 当金属棒的加速度a=0时有最大速度 解得 解得 v=6m/s 考向2 感应电荷量的计算 [例2] (2022·江苏泰州模拟)如图所示，两根足够长且平行的金属导轨置于磁感应强度为 B＝ T的匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面，两导轨间距L＝0.1 m，导轨左端连接一个电阻 R＝0.5 Ω，其余电阻不计，导轨右端连一个电容器C＝2.5×1010 pF，有一根长度为 0.2 m的导体棒 ab，a 端与导轨下端接触良好，从图中实线位置开始，绕a点以角速度ω＝4 rad/s 顺时针匀速转动60°，此过程电容器的最大电荷量为(　　) 图4 A．3×10－2 C B．2×10－3 C C．(30＋ 2)×10－3 C D．(30－ 2)×10－3 C 答案　B 解析　在导体棒ab绕a点以角速度ω＝4 rad/s 顺时针匀速转动60°时，导体棒切割磁感应线产生的最大感应电动势E＝B·(2L)2ω＝2BL2ω，则金属棒给电容器C充电最大电荷量为q＝CE＝2BL2Cω，代入数据解得q＝2×10－3 C，故B正确。 考向3 电磁感应中的图像问题 [例3] (2022·江苏淮安模拟)如图7所示，光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，M、P间接一电阻R，金属棒ab垂直导轨放置，金属棒和导轨的电阻均不计，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。t＝0时对金属棒施加水平向右的拉力F，使金属棒由静止开始做匀加速直线运动。下列关于金属棒的电流i、电荷量q、拉力F及拉力的功率随时间或位移变化的图像不正确的是(　　) 答案　D 一、电磁感应中电路知识的关系图和分析方法 二、解答电磁感应中图像问题的两个常用方法 常见的有磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流、速度、安培力等随时间或位移的变化图像． 1．排除法：定性分析电磁感应过程中某个物理量的变化情况，把握三个关注，快速排除错误的选项．这种方法能快速解决问题，但不一定对所有问题都适用． 2．函数关系法：根据题目所给的条件写出物理量之间的函数关系，再对图像作出判断，这种方法得到的结果准确、详细，但不够简捷． 1． （2022·江苏常州二模）（生活类）（多选）如图为带灯的自行车后轮的示意图金属轮框与轮轴之间均匀地连接四根金属条，每根金属条中间都串接一个阻值为小灯泡，车轮半径为0.3m，轮轴半径可以忽略。车架上固定一个强磁铁，可形成圆心角为扇形匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向垂直纸面（车轮平面）向里。若自行车后轮逆时针转动的角速度恒为，不计其它电阻，则（　　） A．通过每个小灯泡的电流始终相等 B．当金属条在磁场中运动时，金属条中的电流从指向 C．当金属条在磁场中运动时，电路的总电阻为 D．当金属条在磁场中运动时，所受安培力大小为 【答案】BCD 【解析】当其中一根金属条在磁场中切割磁感应线时，该金属条相对于电源，其它三根金属条相对于外电路且并联，根据电路特点可知，通过磁场中的那根金属条的电流是通过其它三根金属条电流的三倍，故A错误；当金属条ab在磁场中运动时，根据右手定则可知通过金属条ab中的电流从b指向a，故B正确；金属条ab在匀强磁场中运动时充当电源，其余为外电路，且并联，其等效电路如下图所示 设电路的总电阻为R总，根据电路图可知，故C正确； 当金属条ab在磁场中运动时，产生的感应电动势为， 此时通过ab的电流为，所以金属条ab所受安培力大小为 ，故D正确。 2．(2021·江苏苏州高三阶段