2017届高三物理二轮复习第一篇专题攻略专题五电路和电磁感应第13讲电磁感应规律及其应用课件

(2)求感应电动势的两种方法。
E＝ n 平均值 。 ①________, 用来计算感应电动势的_______ t
E=BLv 主要用来计算感应电动势的_______ 瞬时值 。 ②______,
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电磁感应中的图象问题
【典例1】(2014·新课标全国卷Ⅰ)如图甲,线圈ab、cd
绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电流,用示
第13讲
电磁感应规律及其应用
【主干回顾】
【核心速填】
(1)“三定则、一定律”的应用。 磁场 。 ①安培定则:运动电荷、电流产生_____ 运动电荷、电流的作用力 。 ②左手定则:磁场对_______________________
切割磁感线运动 。 ③右手定则:部分导体_______________ 磁通量 发生变化。 ④楞次定律:闭合电路_______
=BLv=BLat,故B正确;通过金属棒的电荷量 t q=It= ＝ BLx ＝ BL 1 at 2， 所以C错误;ab两端的电 Rr Rr Rr 2 势差:U= R E＝ R BLat，所以D正确。 Rr Rr
1 at2,所以A错误;磁通量的变化率: 2
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电磁感应中的电路和动力学问题
【解析】选A。本题题设要求线框中感应电流顺时针方
向,根据楞次定律,可知框内磁场要么向里减弱(载流直
导线中电流正向减小),要么向外增强(载流直导线中电
流负向增大)。线框受安培力向左时,载流直导线电流
一定向上,线框受安培力向右时,载流直导线中电流一 定向下。故本题答案选A。
2.(多选)如图所示,光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面 与水平面成θ 角,M、P之间接一阻值为R的定值电阻,阻 值为r的金属棒ab垂直导轨放置,其他部分电阻不计。 整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向
真题变式1.若将其中一个线圈竖直放置,线圈与一定值
电阻相连,线圈中存在方向竖直向上、大小变化的磁场 ,
线圈电阻恒定,规定线圈中感应电流的正方向如图甲所
示,当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙所示规律变化
时,则正确表示线圈中感应电流i随时间t变化规律的图 象是 ( )
【解析】选D。根据电磁感应定律和欧姆定律得I=
E2 根据功能关系得:F1v1= R总
解得:v1=1m/s
(2)当变阻器R接入电路的阻值调到3Ω,电路中并联
RR 2 部分的电阻为R并= =2Ω R R2
若电压表恰好满量程,则并联电路电压U并=10V 此时干路中电流I=
U并 R并
=5A>3 A
所以恰好满偏的不是电压表,而是电流表,即干路中电
流为I=3A
e Bv2Rsin R R 也变小,根据i= 2 Bvsin 2 Bvsint， R R R R
故电流按正弦规律变化,故选项A、B、D错误,C正确。
真题变式3.若将一匝线圈置于水平桌面上,线圈处于匀 强磁场中,线圈平面与磁场垂直,磁感应强度B随时间t 的变化关系如图甲所示,0～1s内磁场方向垂直线圈平 面向下。线圈与两根水平的平行金属导轨相连接,导轨
E BS n ， 所以线圈中的感应电流取决于磁感 Rr t R r
应强度B随t的变化率。由图乙可知,0～1s时间内,磁 场增强,Φ增大,感应磁场与原磁场方向相反(感应磁
场的磁感应强度的方向向下),由楞次定律可知感应电
流是顺时针的,因而是正值,所以可判断0～1s电流大
小不变,方向沿正方向;在1～2s内,因磁场保持不变,
全使用,则此时作用于ab棒的水平向右的拉力F2是多大?
RR 2 【解析】(1)电路中并联部分的电阻为R并= R R2
=5Ω
若电压表恰好满量程,则并联电路电压U并=10V 此时干路中电流I=
U并 R并
=2A<3A
所以恰好满偏的是电压表,不是电流表
由闭合电路欧姆定律得: E=I(R并+R1)=20V 电路中总电阻为R总=R并+R1=10Ω
4
【解析】(1)金属棒以速度vm下滑时,由法拉第电磁感 应定律得:E=Blvm
RR 0 R R0
由闭合电路欧姆定律得:E= I
当金属棒以最大速度vm下滑时,由平衡条件得: BIl-mgsinθ=0
1 B2 l 2 1 B2 l 2 1 解得: v m mgsin R mgsin R 0
由法拉第电磁感应定律可知E=Blv
⑤
由①②③④⑤可得 E= Blt 0 (F-μmg)
m
⑥
(2)金属杆在磁场中的受力分析如图乙所示 由杆在磁场中做匀速直线运动可知
F-F安-f=0
f=μmg
⑦
⑧
由安培力可知F安=BIl 由欧姆定律可知I=
B2 l 2 t 0 由⑥⑦⑧⑨⑩可知R= m Blt 0 B2 l 2 t 0 答案:(1) (F-μmg) (2) m m
回路中产生恒定感应电流,根据楞次定律可判断感应电 流的方向为逆时针,导体棒受到的安培力的方向是水平
向左,棒静止不动,摩擦力方向水平向右,为正方向;同
理,分析以后几秒内摩擦力的方向,从而得出Ff-t图象
为B图,故选项B正确,A、C、D错误。
【规律总结】解决电磁感应图象问题的三点关注和一
般步骤
(1)解决电磁感应图象问题的“三点关注”:
则感应电动势为零,所以感应电流为零;同理2～3s, 磁场减弱,由楞次定律可知,感应电流方向与正方向 相反;根据电磁感应定律和欧姆定律得I= n
BS t R r
可知,因0～1s与2～3s斜率一样大,感应电动势大小相 同,则感应电流大小相同,故选项D正确,A、B、C错误。
真题变式2.若取一匝线圈构成半径为R 场区域,关于导线环中的感应电流i随时间t的变化关 系,如图图象中(以逆时针方向的电流为正)最符合实
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 律等规律写出函数关系式。 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画图象或判断图象。
【加固训练】 1.如图甲所示,一载流长直导线和一矩形导线框固定在 同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导 线平行。已知在t=0到t=t1的时间内,直导线中电流i发 生某种变化,而线框中感应电流总是沿顺时针方向;线 框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设 电流i正方向与图中箭头方向相同,则i随时间t变化的 图线可能是图乙中的 ( )
①关注初始时刻,如初始时刻感应电流是否为零,是正
方向还是负方向。
②关注变化过程,看电磁感应发生的过程分为几个阶段, 这几个阶段是否和图象变化相对应。
③关注大小、方向的变化趋势,看图线斜率的大小、图
线的曲、直是否和物理过程对应。
(2)解决电磁感应图象问题的一般步骤:
①明确图象的种类,即是B-t图还是Φ -t图,或者E-t图、
垂直导轨平面向下。t=0时对金属棒施一平行于导轨的
外力F,金属棒由静止开始沿导轨向上做匀加速运动。
下列关于穿过回路abPMa的磁通量Φ 、磁通量的瞬时变 化率
、通过金属棒的电荷量q以及ab两端的电势差 t
U随时间t变化的图象中,正确的是
(
)
【解析】选B、D。设导体棒的长度为L,磁通量
Φ=BS=BLx=BL·
E R
⑨ ⑩
【迁移训练】
迁移1:金属棒在倾斜导轨上运动 如图甲所示,两根足够长的光滑金属导轨ab、cd与水平 面成θ =30°固定,导轨间距离为l=1m,电阻不计,一个 阻值为R0的定值电阻与电阻箱并联接在两金属导轨的
上端,整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导
轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B=1T。
际的是
(
)
【解析】选C。开始进入磁场时, 导线环切割磁感线,由右手定则 可以判断导线环中电流方向为逆 时针,即电流方向为正方向,当开
始出磁场时,产生的感应电流为顺时针,即电流方向为
负方向;当进入磁场时,导线环切割磁感线的有效长度
变大,则产生感应电流也变大,当离开磁场时,
导线环切割磁感线的有效长度变小,则产生感应电流
现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位 置由静止开始释放,金属棒下滑过程中与导轨接触良
好,改变电阻箱的阻值R,测定金属棒的最大速度vm,
1 1 得到 的关系如图乙所示,g取10m/s2。求: vm R
(1)金属棒的质量m和定值电阻R0的阻值。 (2)当电阻箱R取2Ω ,且金属棒的加速度为 g 时,金属棒 的速度。
杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触 良好,两者之间的动摩擦因数为μ 。重力加速度大小为 g。求:
(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小。
(2)电阻的阻值。
【名师点拨】 (1)受力分析:金属杆进入磁场前受拉力、重力、支持 力和滑动摩擦力作用,滑动摩擦力f=μ mg;金属杆在磁 场中受拉力、重力、支持力、滑动摩擦力和安培力作
(2)判断线圈ab中电流随时间变化关系的依据?
提示:线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比。
【解析】选C。本题考查了电磁感应的图象。根据法拉
第电磁感应定律,ab线圈电流的变化率与线圈cd上的波
形图一致,线圈cd上的波形图是方波,ab线圈电流只能
是线性变化的,因为只有线性变化的变化率才是常数。
所以C正确。
波器测得线圈cd间电压如图乙所示。已知线圈内部的 磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电 流随时间变化关系的图中,可能正确的是 ( )
【思考】 (1)从乙图象能获得哪些信息? 提示:线圈cd间的电压大小保持不变,方向周期性的变 化;由法拉第电磁感应定律可知,穿过线圈cd的磁场周
期性的线性变化。