精品解析：12.3 专题 电磁感应中的电路及图像问题（讲）-2024届高考物理一轮复习

第十二章 电磁感应 专题 　电磁感应中的电路及图像问题　 一　电磁感应中的电路问题 1．电磁感应中的电源 （1）做切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源． 电动势：E＝Blv或E＝n，这部分电路的阻值为电源内阻． （2）用右手定则或楞次定律与安培定则结合判断，感应电流流出的一端为电源正极． 2．分析电磁感应电路问题的基本思路 二　电磁感应中电荷量的计算 计算电荷量的导出公式：q＝n 在电磁感应现象中，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就会产生感应电流，设在时间Δt内通过导体横截面的电荷量为q，则根据电流定义式＝及法拉第电磁感应定律＝n，得q＝Δt＝Δt＝Δt＝，即q＝n. 三　电磁感应中的图像问题 1．解题关键 弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键． 2．解题步骤 （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；对切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及E－x图像和i－x图像； （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、闭合电路的欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系式； （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． 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正负，增大还是减小，以及变化快慢，来排除错误选项． （2）)函数法：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． 考点一　电磁感应中的电路问题 电磁感应中电路知识的关系图 考向1　感生电动势的电路问题 典例精析 变式巩固 【例题1】 1. 如图所示，竖直平面内可绕O点转动的光滑导轨，（导轨的电阻不计）处在方向垂直导轨平面的匀强磁场（图中未画出）中，粗细均匀的导体棒与导轨接触良好．第一次将导体棒以恒定的加速度从O处由静止向右拉，导体棒始终与导轨垂直，当导体棒到达虚线位置时，通过回路的电流为，a、b两端的电势差为；第二次将绕O点顺时针转动一小角度，将导体棒以相同的加速度从O处由静止向右拉，当导体棒到达同一虚线位置时，通过回路的电流为，a、c两端的电势差为。下列说法正确的是（ ） A B. C. D. 【例题2】 2. 如图所示，单匝正方形线圈A边长为0.2m，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中，磁感应强度随时间变化的规律为。开始时开关S未闭合，，， ，线圈及导线电阻不计。闭合开关S，待电路中的电流稳定后。求： （1）回路中感应电动势的大小； （2）电容器所带电荷量。 【例题3】 3. 如图所示，光滑金属框CDEF水平放置，宽为L，在E、F间连接一阻值为R的定值电阻，在C、D间连接一滑动变阻器R1（0≤R1≤2R）。框内存在着竖直向下的匀强磁场。一长为L，电阻为R的导体棒AB在外力作用下以速度v匀速向右运动，金属框电阻不计，导体棒与金属框接触良好且始终垂直，下列说法正确的是（　　） A. ABFE回路的电流方向为逆时针，ABCD回路的电流方向为顺时针 B. 左右两个闭合区域的磁通量都在变化且变化率相同，故电路中的感应电动势大小为2BLv C. 当滑动变阻器接入电路中的阻值R1=R时，导体棒两端的电压为BLv D. 当滑动变阻器接入电路中的阻值R1=时，滑动变阻器有最大电功率且为 【例题4】 4. 一种带有闪烁灯的自行车后轮结构如图所示，车轮与轮轴之间均匀地连接4根金属条，每根金属条中间都串接一个小灯，每个小灯阻值恒为R=0.3Ω，金属条与车轮金属边框构成闭合回路，车轮半径r=0.4m，轮轴半径可以忽略。车架上固定一个强磁铁，可形成圆心角θ=60°的扇形匀强磁场区域，磁感应强度B=2.0T，方向如图所示，若自行车正常前进时，后轮顺时针转动的角速度恒为ω=10rad/s，不计其他电阻和车轮厚度，下列说法正确的是（　　） A. 金属条ab进入磁场时，a端电势高于b端电势 B. 金属条ab进入磁场时，ab间的电压为0.4V C. 运动过程中流经灯泡电流方向一直不变 D. 自行车正常前进时，4个小灯总功率平均值为W 题型二　电磁感应中电荷量的计算 典例精析 变式巩固 【例题1】 5. 如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l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A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d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g，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.