第3講

電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用（一）（電路和圖像）第3講1知識點(diǎn)1電磁感應(yīng)中的電路問題1.電源和電阻知識點(diǎn)1電磁感應(yīng)中的電路問題2磁通量Blv內(nèi)阻E-Ir磁通量Blv內(nèi)阻E-Ir32.電流方向在外電路，電流由高電勢流向低電勢；在內(nèi)電路，電流由低電勢流向高電勢。

2.電流方向4知識點(diǎn)2

電磁感應(yīng)中的圖像問題圖像圖像類型(1)隨______變化的圖像，如B-t圖像、Φ-t圖像、E-t圖像和I-t圖像（2）隨______變化的圖像，如E-x圖像和I-x圖像問題問題類型（1）由給定的電磁感應(yīng)過程判斷或畫出正確的圖像（2）由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量（用圖像）

應(yīng)用知識左手定則、安培定則、右手定則、_________、___________________、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、函數(shù)圖像等知識時(shí)間t位移x楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律知識點(diǎn)2電磁感應(yīng)中的圖像問題圖像圖像(1)隨____5【思考辨析】（1）在電磁感應(yīng)的電路中，運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體部分都相當(dāng)于電源。()（2）切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路兩端的電壓等于電源的電動(dòng)勢。()（3）電路中的電流總是從高電勢流向低電勢。()（4）雖然電磁感應(yīng)電路中電源的電動(dòng)勢可以發(fā)生變化，但是閉合電路歐姆定律仍然適用于電磁感應(yīng)電路。()【思考辨析】6（5）感應(yīng)電動(dòng)勢由閉合電路的磁通量變化產(chǎn)生時(shí)，回路的Φ-t圖像的斜率越大，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越大。()（6）感應(yīng)電動(dòng)勢由導(dǎo)體棒切割產(chǎn)生時(shí)，導(dǎo)體棒的v-t圖像的斜率越大，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越大。()（7）感應(yīng)電動(dòng)勢由導(dǎo)體棒切割產(chǎn)生時(shí)，導(dǎo)體棒的v-t圖像中速度的絕對值越大，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越大。()（8）在感應(yīng)電流的I-t圖像中，圖像與時(shí)間軸所圍成的面積越大，通過回路的電荷量就越大。()（5）感應(yīng)電動(dòng)勢由閉合電路的磁通量變化產(chǎn)生時(shí)，回路的7分析：導(dǎo)體平行于磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)，不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，故（1）錯(cuò)；在閉合電路中，“相當(dāng)于電源”的導(dǎo)體兩端的電壓與真實(shí)的電源兩端的電壓一樣，等于路端電壓，而不等于感應(yīng)電動(dòng)勢，電流的方向在外電路是從高電勢流向低電勢，在內(nèi)電路中由低電勢流向高電勢，故（2）、（3）錯(cuò)；電磁感應(yīng)的電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和真實(shí)的電源一樣，故閉合電路歐姆定律仍然適用，（4）對；根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算公式可知當(dāng)回路匝數(shù)確定時(shí)，磁通量的變化率越大，感應(yīng)電動(dòng)勢越大，在Φ-t圖像中，斜率用來表示感應(yīng)電分析：導(dǎo)體平行于磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)，不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電8動(dòng)勢的大小，故（5）對；導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，E＝Blv，回路的感應(yīng)電動(dòng)勢除了與導(dǎo)體切割磁感線的速度有關(guān)外，還與導(dǎo)體的有效切割長度、磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度以及導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向的關(guān)系有關(guān)，當(dāng)導(dǎo)線平行切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢為零，而與v-t圖像的斜率所表示的加速度大小沒有關(guān)系，故（6）和（7）錯(cuò)；根據(jù)q=It，可知I-t圖像中圖像與時(shí)間軸所圍成的面積表示流過回路的電荷量，故（8）對。動(dòng)勢的大小，故（5）對；導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，E＝Blv，回路9考點(diǎn)1電磁感應(yīng)中的電路問題【考點(diǎn)解讀】1.問題歸類(1)以部分電路歐姆定律為中心，包括六個(gè)基本物理量(電壓、電流、電阻、電功、電功率、電熱)，三條定律(部分電路歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)，以及若干基本規(guī)律(串、并聯(lián)電路特點(diǎn)等)；解題技巧考點(diǎn)1電磁感應(yīng)中的電路問題解題技巧10(2)以閉合電路歐姆定律為中心，討論電動(dòng)勢概念，閉合電路中的電流、路端電壓以及閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化。2.基本方法(1)確定電源：先判斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是哪一部分導(dǎo)體，該部分導(dǎo)體可視為電源。(2)分析電路結(jié)構(gòu)，畫等效電路圖。(3)利用電路規(guī)律求解，主要有歐姆定律、串并聯(lián)規(guī)律等。(2)以閉合電路歐姆定律為中心，討論電動(dòng)勢概念，閉合電路中的113.誤區(qū)分析(1)不能正確分析感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)電流的方向。因產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分電路為電源部分，故該部分電路中的電流應(yīng)為電源內(nèi)部的電流，而外電路中的電流方向仍是從高電勢到低電勢。(2)應(yīng)用歐姆定律分析求解電路時(shí)，沒有注意等效電源的內(nèi)阻對電路的影響。(3)對連接在電路中電表的讀數(shù)不能正確進(jìn)行分析，特別是并聯(lián)在等效電源兩端的電壓表，其示數(shù)應(yīng)該是路端電壓，而不是等效電源的電動(dòng)勢。3.誤區(qū)分析12【典例透析1】（2012·江蘇高考）某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長ab=cd=l、bc=ad=2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場。在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為R。求：【典例透析1】（2012·江蘇高考）某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)13（1）線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小Em；（2）線圈切割磁感線時(shí)，bc邊所受安培力的大小F；（3）外接電阻上電流的有效值I。（1）線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小Em；14【解題探究】（1）線圈有哪些邊切割磁感線？其切割磁感線的速度如何？提示：線圈的bc、ad邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。bc、ad邊切割磁感線的速度為v=ω·。（2）線圈bc邊中的電流方向、磁場方向、所受安培力方向三者存在怎樣的關(guān)系？安培力如何計(jì)算？提示：線圈bc邊中的電流方向、磁場方向、所受安培力方向三者兩兩互相垂直，其安培力可以用F=BIl計(jì)算?！窘忸}探究】（1）線圈有哪些邊切割磁感線？其切割磁感線15（3）外接電阻上電流的有效值等于最大值嗎？提示：一個(gè)周期內(nèi)，外接電阻上只有T的時(shí)間內(nèi)有電流，故其有效值并不等于最大值，有效值應(yīng)根據(jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)算。（3）外接電阻上電流的有效值等于最大值嗎？16【解析】(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)電動(dòng)勢Em=4NBlv解得Em=2NBl2ω(2)電流安培力F=2NBIml解得【解析】(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度17(3)一個(gè)周期內(nèi)，通電時(shí)間R上消耗的電能且W=I2RT，解得答案：(1)2NBl2ω(3)一個(gè)周期內(nèi)，通電時(shí)間18【總結(jié)提升】解決電磁感應(yīng)電路問題的基本步驟(1)“源”的分析：用法拉第電磁感應(yīng)定律算出E的大小，用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢的方向：感應(yīng)電流方向是電源內(nèi)部電流的方向，從而確定電源正負(fù)極，明確內(nèi)阻r。(2)“路”的分析：根據(jù)“等效電源”和電路中其他各元件的連接方式畫出等效電路圖。(3)根據(jù)E＝Blv或結(jié)合閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路知識和電功率、焦耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解。

【總結(jié)提升】解決電磁感應(yīng)電路問題的基本步驟19【變式訓(xùn)練】(2013·安徽高考)如圖所示,足夠長平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置,傾角為37°,寬度為0.5m,電阻忽略不計(jì),其上端接一小燈泡,電阻為1Ω。一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,質(zhì)量為0.2kg,接入電路的電阻為1Ω,兩端與導(dǎo)軌接觸良好,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T。將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6)()A.2.5m/s1WB.5m/s1WC.7.5m/s9WD.15m/s9W【變式訓(xùn)練】(2013·安徽高考)如圖所示,20【解析】選B。選MN為研究對象，受力分析如圖所示：在垂直斜面方向上受力平衡，合力為零，列式可得：N-mgcosθ=0N=mgcosθ由摩擦力公式f=μN(yùn)得f=μmgcosθ代入數(shù)據(jù)可得f=0.8N在沿斜面方向上受力平衡，合力為零，列式可得：f+F-mgsinθ=0【解析】選B。選MN為研究對象，受力分析如圖所示：21代入數(shù)據(jù)可得F=0.4N再由安培力公式F=BIl，而可得代入數(shù)據(jù)可得v=5m/s，流過小燈泡的電流為小燈泡消耗的電功率為P=I2R燈代入數(shù)據(jù)可得P=1W，故B項(xiàng)正確。代入數(shù)據(jù)可得F=0.4N22【變式備選】如圖所示，PN與QM兩平行金屬導(dǎo)軌相距1m，電阻不計(jì)，兩端分別接有電阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab導(dǎo)體的電阻為2Ω，在導(dǎo)軌上可無摩擦地滑動(dòng)，垂直穿過導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T?，F(xiàn)ab以恒定速度v＝3m/s勻速向右移動(dòng)，這時(shí)ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等，求：(1)R2的阻值。(2)R1與R2消耗的電功率分別為多少？(3)拉ab桿的水平向右的外力F為多大？【變式備選】如圖所示，PN與QM兩平行23【解析】(1)內(nèi)外功率相等，則內(nèi)外電阻相等，解得R2＝3Ω。(2)E＝Blv＝1×1×3V＝3V，路端電壓U＝IR外＝0.75×2V＝1.5V，【解析】(1)內(nèi)外功率相等，則內(nèi)外電阻相等，24(3)F＝BIl＝1×0.75×1N＝0.75N。答案：(1)3Ω(2)0.375W0.75W(3)0.75N(3)F＝BIl＝1×0.75×1N＝0.75N。25考點(diǎn)2電磁感應(yīng)的圖像問題【考點(diǎn)解讀】

1.圖像類型拓展延伸考點(diǎn)2電磁感應(yīng)的圖像問題拓展延伸262.分析方法對圖像的分析，應(yīng)做到“四明確一理解”：(1)明確圖像所描述的物理意義；明確各種正、負(fù)號的含義；明確斜率的含義；明確圖像和電磁感應(yīng)過程之間的對應(yīng)關(guān)系。(2)理解三個(gè)相似關(guān)系及其各自的物理意義：2.分析方法27【典例透析2】(2013·山東高考)將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路,并固定在水平面(紙面)內(nèi)。回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場Ⅰ中?；芈返膱A環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場Ⅱ,以向里為磁場Ⅱ的正方向,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力,以水平向右為F的正方向,能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖像是()【典例透析2】(2013·山東高考)將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的28【解題探究】(1)0～時(shí)間內(nèi)，回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)磁場方向先向___后向___，大小先_____后_____，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率_____。(2)～T時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢與0～時(shí)間內(nèi)，大小_____，方向_____。(3)ab邊所受安培力應(yīng)由_________判斷。里外減小增大不變相等相反左手定則【解題探究】(1)0～時(shí)間內(nèi)，回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)磁場方向29【解析】選B。根據(jù)圖乙可知，在0～時(shí)間內(nèi)，先是向里的磁通量均勻減小，然后向外的磁通量均勻增加，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=和楞次定律可知,這段時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流恒定不變，感應(yīng)電流方向由b向a，由左手定則可以判定，0～時(shí)間內(nèi)，ab邊受到恒定的水平向左的力F；同理可以判定，在～T時(shí)間內(nèi)，先是向外的磁通量均勻減小，然后向里的磁通量均勻增加，這段時(shí)間內(nèi)ab邊中將產(chǎn)生恒定的由a向b的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則不難判斷，這段時(shí)間內(nèi)ab邊受到恒定的水平向右的力F，因此，只有選項(xiàng)B正確。【解析】選B。根據(jù)圖乙可知，在0～時(shí)間內(nèi)，先是向里的磁30【總結(jié)提升】分析電磁感應(yīng)圖像問題的一般步驟(1)明確圖像的種類，即是B-t圖像還是Φ-t圖像，或者E-t圖像、i-t圖像等。(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程。(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系。【總結(jié)提升】分析電磁感應(yīng)圖像問題的一般步驟31(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式。(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等。(6)畫圖像或判斷圖像。(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫32【變式訓(xùn)練】(2013·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)如圖,在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a點(diǎn)接觸,構(gòu)成“V”字型導(dǎo)軌。空間存在垂直于紙面的均勻磁場。用力使MN向右勻速運(yùn)動(dòng),從圖示位置開始計(jì)時(shí),運(yùn)動(dòng)中MN始終與∠bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸。下列關(guān)于回路中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線,可能正確的是()【變式訓(xùn)練】(2013·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)33高考物理一輪復(fù)習(xí)《電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(一)》課件34【解析】選A。(1)先寫出金屬棒MN勻速向右切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢及整個(gè)回路電阻的表達(dá)式。(2)再根據(jù)歐姆定律求出回路中的感應(yīng)電流。金屬棒MN勻速向右切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E=BLv，設(shè)∠bac=2θ，金屬棒單位長度的電阻為r，則整個(gè)回路的電阻為再根據(jù)歐姆定律可得回路中的電流為：定值，故圖A正確。

【解析】選A。(1)先寫出金屬棒MN勻速向右切割磁感線產(chǎn)生的35【資源平臺】電磁感應(yīng)的圖像和電路綜合問題如圖甲所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角，M、P兩端接一阻值為R的定值電阻，阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，其他部分電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上。t＝0時(shí)對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力F，金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，通過R的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖【資源平臺】電磁感應(yīng)的圖像和電路綜合問題36乙所示。下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量Φ和磁通量的瞬時(shí)變化率以及ab兩端的電勢差Uab和通過金屬棒的電荷量q隨時(shí)間t變化的圖像中，正確的是()乙所示。下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量Φ和磁通量的瞬時(shí)變37高考物理一輪復(fù)習(xí)《電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(一)》課件38【規(guī)范解答】選C。設(shè)導(dǎo)軌間距為l，通過R的電流因通過R的電流I隨時(shí)間均勻增大，即金屬棒ab的速度v隨時(shí)間t均勻增大，金屬棒ab的加速度a為恒量，故金屬棒ab做勻加速運(yùn)動(dòng)。磁通量A錯(cuò)誤；縱軸上無截距，B錯(cuò)誤；【規(guī)范解答】選C。設(shè)導(dǎo)軌間距為l，通過R的電流39因Uab＝IR，且I∝t，所以Uab∝t，C正確；因Uab＝IR，且I∝t，所以Uab∝t，C正確；401.用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長為0.2m，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示。當(dāng)磁場以10T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中a、b兩點(diǎn)間的電勢差是()A．Uab＝0.1VB．Uab＝－0.1VC．Uab＝0.2VD．Uab＝－0.2V1.用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長為41【解析】選B。由且內(nèi)外電阻相等，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知a、b間的電勢差為由楞次定律可知a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢，故Uab＝－0.1V，選項(xiàng)B正確。【解析】選B。由422.(2014·南安模擬)如圖所示,螺線管匝數(shù)n=1500匝,橫截面積S=20cm2,螺線管導(dǎo)線電阻r=1Ω,電阻R=4Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的B-t圖像如圖所示(以向右為正方向),下列說法正確的是()A.電阻R的電流方向是從A到CB.感應(yīng)電流的大小均勻增大C.電阻R兩端的電壓為6VD.C點(diǎn)的電勢為4.8V2.(2014·南安模擬)如圖所示,螺線管匝數(shù)n=1500匝43【解析】選D。由楞次定律，電阻R的電流方向是從C到A，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律，感應(yīng)電流的大小保持不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。螺線管內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢=1500×20×10-4×2V=6V，電流I=1.2A，電阻R兩端的電壓為U=IR=4.8V，C點(diǎn)的電勢為4.8V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確?！窘馕觥窟xD。由楞次定律，電阻R的電流方向是從C到A，選項(xiàng)443.如圖甲所示,光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向成60°角斜向下的勻強(qiáng)磁場中,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向),導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置,除電阻R的阻值外,其余電阻不計(jì),導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。規(guī)定a→b的方向?yàn)殡娏鞯恼较?水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较?則在0～t1時(shí)間內(nèi),能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖像是()3.如圖甲所示,光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向成60°角斜向45高考物理一輪復(fù)習(xí)《電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(一)》課件46高考物理一輪復(fù)習(xí)《電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(一)》課件47【解析】選D。由楞次定律可判定回路中的電流始終為b→a方向,由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路電流大小恒定,故A、B錯(cuò);由F安=BIL可得F安隨B的變化而變化,在0～t0時(shí)間內(nèi),F安方向向右,故外力F與F安等值反向,方向向左，為負(fù)值;在t0～t1時(shí)間內(nèi),F安方向改變,故外力F方向也改變?yōu)檎?綜上所述,D項(xiàng)正確?！窘馕觥窟xD。由楞次定律可判定回路中的電流始終為b→a方向,484.(2012·福建高考)如圖甲,一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落,穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵,銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合。若取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點(diǎn),建立豎直向下為正方向的x軸,則圖乙中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖像是()4.(2012·福建高考)如圖甲,一圓形閉合銅環(huán)由高處49【解析】選B。閉合銅環(huán)下落過程的側(cè)視圖如圖所示,據(jù)右手定則或楞次定律可知閉合銅環(huán)在原點(diǎn)O上方和下方時(shí)電流方向相反,D錯(cuò)。閉合銅環(huán)從Ⅰ位置到Ⅱ位置過程電動(dòng)勢E變大,Ⅲ位置速度與磁感線平行,E=0,閉合銅環(huán)下落過程加速運(yùn)動(dòng),且在原點(diǎn)O下方速度較大,電動(dòng)勢E的最大值比上方E的最大值大,A、C錯(cuò),B對?！窘馕觥窟xB。閉合銅環(huán)下落過程的側(cè)視圖如圖所示,據(jù)右手定則或505.(2013·福建高考)如圖,矩形閉合導(dǎo)體線框在勻強(qiáng)磁場上方,由不同高度靜止釋放,用t1、t2分別表示線框ab邊和cd邊剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻。線框下落過程形狀不變,ab邊始終保持與磁場水平邊界線OO'平行,線框平面與磁場方向垂直。設(shè)OO'下方磁場區(qū)域足夠大,不計(jì)空氣影響,則下列哪一個(gè)圖像不可能反映線框下落過程中速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律()5.(2013·福建高考)如圖,矩形閉合導(dǎo)體線51【解析】選A。設(shè)線框質(zhì)量為m，電阻為R,線框ab邊長為l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線框自由下落剛進(jìn)入磁場時(shí)速度為v，當(dāng)v＜時(shí)，線框做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，C可能；當(dāng)時(shí),線框做勻速運(yùn)動(dòng)，D可能；當(dāng)時(shí),線框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)直至勻速，B可能，A不可能，故選A?！窘馕觥窟xA。設(shè)線框質(zhì)量為m，電阻為R,線框ab邊長為l，磁52高考物理一輪復(fù)習(xí)《電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(一)》課件53高考物理一輪復(fù)習(xí)《電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(一)》課件54第3講

電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用（一）（電路和圖像）第3講55知識點(diǎn)1電磁感應(yīng)中的電路問題1.電源和電阻知識點(diǎn)1電磁感應(yīng)中的電路問題56磁通量Blv內(nèi)阻E-Ir磁通量Blv內(nèi)阻E-Ir572.電流方向在外電路，電流由高電勢流向低電勢；在內(nèi)電路，電流由低電勢流向高電勢。

2.電流方向58知識點(diǎn)2

電磁感應(yīng)中的圖像問題圖像圖像類型(1)隨______變化的圖像，如B-t圖像、Φ-t圖像、E-t圖像和I-t圖像（2）隨______變化的圖像，如E-x圖像和I-x圖像問題問題類型（1）由給定的電磁感應(yīng)過程判斷或畫出正確的圖像（2）由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量（用圖像）

應(yīng)用知識左手定則、安培定則、右手定則、_________、___________________、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、函數(shù)圖像等知識時(shí)間t位移x楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律知識點(diǎn)2電磁感應(yīng)中的圖像問題圖像圖像(1)隨____59【思考辨析】（1）在電磁感應(yīng)的電路中，運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體部分都相當(dāng)于電源。()（2）切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路兩端的電壓等于電源的電動(dòng)勢。()（3）電路中的電流總是從高電勢流向低電勢。()（4）雖然電磁感應(yīng)電路中電源的電動(dòng)勢可以發(fā)生變化，但是閉合電路歐姆定律仍然適用于電磁感應(yīng)電路。()【思考辨析】60（5）感應(yīng)電動(dòng)勢由閉合電路的磁通量變化產(chǎn)生時(shí)，回路的Φ-t圖像的斜率越大，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越大。()（6）感應(yīng)電動(dòng)勢由導(dǎo)體棒切割產(chǎn)生時(shí)，導(dǎo)體棒的v-t圖像的斜率越大，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越大。()（7）感應(yīng)電動(dòng)勢由導(dǎo)體棒切割產(chǎn)生時(shí)，導(dǎo)體棒的v-t圖像中速度的絕對值越大，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越大。()（8）在感應(yīng)電流的I-t圖像中，圖像與時(shí)間軸所圍成的面積越大，通過回路的電荷量就越大。()（5）感應(yīng)電動(dòng)勢由閉合電路的磁通量變化產(chǎn)生時(shí)，回路的61分析：導(dǎo)體平行于磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)，不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，故（1）錯(cuò)；在閉合電路中，“相當(dāng)于電源”的導(dǎo)體兩端的電壓與真實(shí)的電源兩端的電壓一樣，等于路端電壓，而不等于感應(yīng)電動(dòng)勢，電流的方向在外電路是從高電勢流向低電勢，在內(nèi)電路中由低電勢流向高電勢，故（2）、（3）錯(cuò)；電磁感應(yīng)的電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和真實(shí)的電源一樣，故閉合電路歐姆定律仍然適用，（4）對；根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算公式可知當(dāng)回路匝數(shù)確定時(shí)，磁通量的變化率越大，感應(yīng)電動(dòng)勢越大，在Φ-t圖像中，斜率用來表示感應(yīng)電分析：導(dǎo)體平行于磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)，不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電62動(dòng)勢的大小，故（5）對；導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，E＝Blv，回路的感應(yīng)電動(dòng)勢除了與導(dǎo)體切割磁感線的速度有關(guān)外，還與導(dǎo)體的有效切割長度、磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度以及導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向的關(guān)系有關(guān)，當(dāng)導(dǎo)線平行切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢為零，而與v-t圖像的斜率所表示的加速度大小沒有關(guān)系，故（6）和（7）錯(cuò)；根據(jù)q=It，可知I-t圖像中圖像與時(shí)間軸所圍成的面積表示流過回路的電荷量，故（8）對。動(dòng)勢的大小，故（5）對；導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，E＝Blv，回路63考點(diǎn)1電磁感應(yīng)中的電路問題【考點(diǎn)解讀】1.問題歸類(1)以部分電路歐姆定律為中心，包括六個(gè)基本物理量(電壓、電流、電阻、電功、電功率、電熱)，三條定律(部分電路歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)，以及若干基本規(guī)律(串、并聯(lián)電路特點(diǎn)等)；解題技巧考點(diǎn)1電磁感應(yīng)中的電路問題解題技巧64(2)以閉合電路歐姆定律為中心，討論電動(dòng)勢概念，閉合電路中的電流、路端電壓以及閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化。2.基本方法(1)確定電源：先判斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是哪一部分導(dǎo)體，該部分導(dǎo)體可視為電源。(2)分析電路結(jié)構(gòu)，畫等效電路圖。(3)利用電路規(guī)律求解，主要有歐姆定律、串并聯(lián)規(guī)律等。(2)以閉合電路歐姆定律為中心，討論電動(dòng)勢概念，閉合電路中的653.誤區(qū)分析(1)不能正確分析感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)電流的方向。因產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分電路為電源部分，故該部分電路中的電流應(yīng)為電源內(nèi)部的電流，而外電路中的電流方向仍是從高電勢到低電勢。(2)應(yīng)用歐姆定律分析求解電路時(shí)，沒有注意等效電源的內(nèi)阻對電路的影響。(3)對連接在電路中電表的讀數(shù)不能正確進(jìn)行分析，特別是并聯(lián)在等效電源兩端的電壓表，其示數(shù)應(yīng)該是路端電壓，而不是等效電源的電動(dòng)勢。3.誤區(qū)分析66【典例透析1】（2012·江蘇高考）某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長ab=cd=l、bc=ad=2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場。在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為R。求：【典例透析1】（2012·江蘇高考）某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)67（1）線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小Em；（2）線圈切割磁感線時(shí)，bc邊所受安培力的大小F；（3）外接電阻上電流的有效值I。（1）線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小Em；68【解題探究】（1）線圈有哪些邊切割磁感線？其切割磁感線的速度如何？提示：線圈的bc、ad邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。bc、ad邊切割磁感線的速度為v=ω·。（2）線圈bc邊中的電流方向、磁場方向、所受安培力方向三者存在怎樣的關(guān)系？安培力如何計(jì)算？提示：線圈bc邊中的電流方向、磁場方向、所受安培力方向三者兩兩互相垂直，其安培力可以用F=BIl計(jì)算。【解題探究】（1）線圈有哪些邊切割磁感線？其切割磁感線69（3）外接電阻上電流的有效值等于最大值嗎？提示：一個(gè)周期內(nèi)，外接電阻上只有T的時(shí)間內(nèi)有電流，故其有效值并不等于最大值，有效值應(yīng)根據(jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)算。（3）外接電阻上電流的有效值等于最大值嗎？70【解析】(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)電動(dòng)勢Em=4NBlv解得Em=2NBl2ω(2)電流安培力F=2NBIml解得【解析】(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度71(3)一個(gè)周期內(nèi)，通電時(shí)間R上消耗的電能且W=I2RT，解得答案：(1)2NBl2ω(3)一個(gè)周期內(nèi)，通電時(shí)間72【總結(jié)提升】解決電磁感應(yīng)電路問題的基本步驟(1)“源”的分析：用法拉第電磁感應(yīng)定律算出E的大小，用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢的方向：感應(yīng)電流方向是電源內(nèi)部電流的方向，從而確定電源正負(fù)極，明確內(nèi)阻r。(2)“路”的分析：根據(jù)“等效電源”和電路中其他各元件的連接方式畫出等效電路圖。(3)根據(jù)E＝Blv或結(jié)合閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路知識和電功率、焦耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解。

【總結(jié)提升】解決電磁感應(yīng)電路問題的基本步驟73【變式訓(xùn)練】(2013·安徽高考)如圖所示,足夠長平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置,傾角為37°,寬度為0.5m,電阻忽略不計(jì),其上端接一小燈泡,電阻為1Ω。一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,質(zhì)量為0.2kg,接入電路的電阻為1Ω,兩端與導(dǎo)軌接觸良好,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T。將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6)()A.2.5m/s1WB.5m/s1WC.7.5m/s9WD.15m/s9W【變式訓(xùn)練】(2013·安徽高考)如圖所示,74【解析】選B。選MN為研究對象，受力分析如圖所示：在垂直斜面方向上受力平衡，合力為零，列式可得：N-mgcosθ=0N=mgcosθ由摩擦力公式f=μN(yùn)得f=μmgcosθ代入數(shù)據(jù)可得f=0.8N在沿斜面方向上受力平衡，合力為零，列式可得：f+F-mgsinθ=0【解析】選B。選MN為研究對象，受力分析如圖所示：75代入數(shù)據(jù)可得F=0.4N再由安培力公式F=BIl，而可得代入數(shù)據(jù)可得v=5m/s，流過小燈泡的電流為小燈泡消耗的電功率為P=I2R燈代入數(shù)據(jù)可得P=1W，故B項(xiàng)正確。代入數(shù)據(jù)可得F=0.4N76【變式備選】如圖所示，PN與QM兩平行金屬導(dǎo)軌相距1m，電阻不計(jì)，兩端分別接有電阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab導(dǎo)體的電阻為2Ω，在導(dǎo)軌上可無摩擦地滑動(dòng)，垂直穿過導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T?，F(xiàn)ab以恒定速度v＝3m/s勻速向右移動(dòng)，這時(shí)ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等，求：(1)R2的阻值。(2)R1與R2消耗的電功率分別為多少？(3)拉ab桿的水平向右的外力F為多大？【變式備選】如圖所示，PN與QM兩平行77【解析】(1)內(nèi)外功率相等，則內(nèi)外電阻相等，解得R2＝3Ω。(2)E＝Blv＝1×1×3V＝3V，路端電壓U＝IR外＝0.75×2V＝1.5V，【解析】(1)內(nèi)外功率相等，則內(nèi)外電阻相等，78(3)F＝BIl＝1×0.75×1N＝0.75N。答案：(1)3Ω(2)0.375W0.75W(3)0.75N(3)F＝BIl＝1×0.75×1N＝0.75N。79考點(diǎn)2電磁感應(yīng)的圖像問題【考點(diǎn)解讀】

1.圖像類型拓展延伸考點(diǎn)2電磁感應(yīng)的圖像問題拓展延伸802.分析方法對圖像的分析，應(yīng)做到“四明確一理解”：(1)明確圖像所描述的物理意義；明確各種正、負(fù)號的含義；明確斜率的含義；明確圖像和電磁感應(yīng)過程之間的對應(yīng)關(guān)系。(2)理解三個(gè)相似關(guān)系及其各自的物理意義：2.分析方法81【典例透析2】(2013·山東高考)將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路,并固定在水平面(紙面)內(nèi)。回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場Ⅰ中。回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場Ⅱ,以向里為磁場Ⅱ的正方向,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力,以水平向右為F的正方向,能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖像是()【典例透析2】(2013·山東高考)將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的82【解題探究】(1)0～時(shí)間內(nèi)，回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)磁場方向先向___后向___，大小先_____后_____，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率_____。(2)～T時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢與0～時(shí)間內(nèi)，大小_____，方向_____。(3)ab邊所受安培力應(yīng)由_________判斷。里外減小增大不變相等相反左手定則【解題探究】(1)0～時(shí)間內(nèi)，回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)磁場方向83【解析】選B。根據(jù)圖乙可知，在0～時(shí)間內(nèi)，先是向里的磁通量均勻減小，然后向外的磁通量均勻增加，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=和楞次定律可知,這段時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流恒定不變，感應(yīng)電流方向由b向a，由左手定則可以判定，0～時(shí)間內(nèi)，ab邊受到恒定的水平向左的力F；同理可以判定，在～T時(shí)間內(nèi)，先是向外的磁通量均勻減小，然后向里的磁通量均勻增加，這段時(shí)間內(nèi)ab邊中將產(chǎn)生恒定的由a向b的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則不難判斷，這段時(shí)間內(nèi)ab邊受到恒定的水平向右的力F，因此，只有選項(xiàng)B正確。【解析】選B。根據(jù)圖乙可知，在0～時(shí)間內(nèi)，先是向里的磁84【總結(jié)提升】分析電磁感應(yīng)圖像問題的一般步驟(1)明確圖像的種類，即是B-t圖像還是Φ-t圖像，或者E-t圖像、i-t圖像等。(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程。(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系。【總結(jié)提升】分析電磁感應(yīng)圖像問題的一般步驟85(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式。(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等。(6)畫圖像或判斷圖像。(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫86【變式訓(xùn)練】(2013·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)如圖,在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a點(diǎn)接觸,構(gòu)成“V”字型導(dǎo)軌。空間存在垂直于紙面的均勻磁場。用力使MN向右勻速運(yùn)動(dòng),從圖示位置開始計(jì)時(shí),運(yùn)動(dòng)中MN始終與∠bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸。下列關(guān)于回路中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線,可能正確的是()【變式訓(xùn)練】(2013·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)87高考物理一輪復(fù)習(xí)《電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(一)》課件88【解析】選A。(1)先寫出金屬棒MN勻速向右切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢及整個(gè)回路電阻的表達(dá)式。(2)再根據(jù)歐姆定律求出回路中的感應(yīng)電流。金屬棒MN勻速向右切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E=BLv，設(shè)∠bac=2θ，金屬棒單位長度的電阻為r，則整個(gè)回路的電阻為再根據(jù)歐姆定律可得回路中的電流為：定值，故圖A正確。

【解析】選A。(1)先寫出金屬棒MN勻速向右切割磁感線產(chǎn)生的89【資源平臺】電磁感應(yīng)的圖像和電路綜合問題如圖甲所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角，M、P兩端接一阻值為R的定值電阻，阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，其他部分電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上。t＝0時(shí)對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力F，金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，通過R的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖【資源平臺】電磁感應(yīng)的圖像和電路綜合問題90乙所示。下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量Φ和磁通量的瞬時(shí)變化率以及ab兩端的電勢差Uab和通過金屬棒的電荷量q隨時(shí)間t變化的圖像中，正確的是()乙所示。下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量Φ和磁通量的瞬時(shí)變91高考物理一輪復(fù)習(xí)《電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(一)》課件92【規(guī)范解答】選C。設(shè)導(dǎo)軌間距為l，通過R的電流因通過R的電流I隨時(shí)間均勻增大，即金屬棒ab的速度v隨時(shí)間t均勻增大，金屬棒ab的加速度a為恒量，故金屬棒ab做勻加速運(yùn)動(dòng)。磁通量A錯(cuò)誤；縱軸上無截距，B錯(cuò)誤；【規(guī)范解答】選C。設(shè)導(dǎo)軌間距為l，通過R的電流93因Uab＝IR，且I∝t，所以Uab∝t，C正確；因Uab＝IR，且I∝t，所以Uab∝t，C正確；941.用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長為0.2m，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示。當(dāng)磁場以10T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中a、b兩點(diǎn)間的電勢差是()A．Uab＝0.1VB．Uab＝－0.1VC．Uab＝0.2VD．Uab＝－0.2V1.用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長為95【解析】選B。由且內(nèi)外電阻相等，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知a、b間的電勢差為由楞次定律可知a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢，故Uab＝－0.1V，選項(xiàng)B正確?！窘馕觥窟xB。由962.(2014·南安模擬)如圖所示,螺線管匝數(shù)n=1500匝,橫截面積S=20cm2,螺線管導(dǎo)線電阻r=1Ω,電阻R=4Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的B-t圖像如圖所示(以向右為正方向),下列說法正確的是()A.電阻R的電流