2012届高考物理一轮复习 第42讲 电磁感应与电路的综合精品课件

第42讲电磁感应的知识，中档题．把两个金属板间 点评] 本题考查电磁感应的知识，中档题． 点评 的水流看作是一个导体棒，以速度v在切割磁感线 根据E＝ ， 在切割磁感线， 的水流看作是一个导体棒，以速度 在切割磁感线，根据 ＝Blv， 可知产生的电动势为E＝ 该电源的内阻即为两板间水的电阻， 可知产生的电动势为 ＝Bdv.该电源的内阻即为两板间水的电阻， 该电源的内阻即为两板间水的电阻 l E 根据电阻定律r＝ 求出内阻r，然后由欧姆定律I＝ 根据电阻定律r＝ρ 求出内阻r，然后由欧姆定律I＝ 得到电流 S R＋r ＋ 大小．由电功率的表达式P＝ ，可求出电阻R消耗的电功率 消耗的电功率． 大小．由电功率的表达式 ＝I2R，可求出电阻 消耗的电功率． 本题意在培养学生对实际问题的模型化分析和迁移应用能力． 本题意在培养学生对实际问题的模型化分析和迁移应用能力．
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(2)问题类型：①由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图 ① 象；②由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量． ② (3)解答电磁感应现象中的图象问题，所用知识一般包括：左 手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、 牛顿运动定律等．
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二、电磁感应中的图象问题 电磁感应中常涉及磁感应强度 B、磁通量 Φ、感应电动势 E 、 、 变化的图象， 图象、 Φ—t 图象、 图象、 E—t 和感应电流 I 随时间 t 变化的图象， B—t 图象、 即 图象和 I—t 图象. 对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的 图象 情况， 情况，还常涉及感应电动势 E 和感应电流 I 随线圈位移 x 变化的 图象， 图象． 图象，即 E—x 图象和 I—x 图象．
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(2)解题思路 ①明确电源的电动势 ∆Ф ∆B ∆S 1 2 E＝n ＝nS ＝nB ，E＝BLv，E＝ BL ω ∆t ∆t ∆t 2 注意] [注意 在分析电磁感应中的电路问题时，要注意全面分析电路 注意 中的电动势．在有些问题中，轨道上有两根金属棒，且两棒均切割 磁感线产生感应电动势，此时应充分考虑这两个电动势，将它们求 和(同向时)或求差(反向时)． ②明确电源的正、负极：根据电源内部电流的方向是从负极流 向正极，即可确定“电源”的正、负极． “ ”
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浙江卷] 例 2 [2010·浙江卷 半径为 r 带缺口的刚性金属圆环在纸面 浙江卷 上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线， 上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于 纸面固定放置的平行金属板连接， 纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为 d，如图 42－3 甲所 ， － 有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正， 示．有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图乙 所示． 所示．在 t＝0 时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为 q 的静 ＝ 时刻平板之间中心有一重力不计， 止微粒．则以下说法正确的是( ) 止微粒．则以下说法正确的是
图 42－2 － A.电容器所带的电荷量为 8×10－5 C 电容器所带的电荷量为 × B.通过 R 的电流是 2.5 A，方向从 b 到 a 通过 ， C.通过 R 的电流是 2 A，方向从 a 到 b 通过 ， D.R 消耗的电功率是 0.16 W
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本题考查法拉第电磁感应定律与闭合电路的知 R 电容器所带电荷量Q＝ E，由法拉第电磁感应 识．电容器所带电荷量 ＝CUR＝C ， R＋r ＋ ∆Φ ∆B 定律可知E＝ 选项正确； 定律可知 ＝n ＝n S，可得 选项正确；由楞次定律可知通 ，可得A选项正确 ∆t ∆t E 过R的电流方向为 →b；由闭合电路的欧姆定律可知：I＝ 的电流方向为a→ ；由闭合电路的欧姆定律可知： ＝ 的电流方向为 R＋r ＋ A，B选项错误，C选项正确；R消耗的电动率 ＝I2R＝16 选项错误， 选项正确 选项正确； 消耗的电动率 消耗的电动率P＝ ＝ ＝2 ， 选项错误 W，D选项错误． 选项错误． ， 选项错误
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一、电磁感应和电路的综合 1.在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的电路 在电磁感应中， 在电磁感应中 将产生感应电动势，该导体或电路就相当于________． 将产生感应电动势，该导体或电路就相当于 电源 ． 2.在外电路中，电流从 高 在外电路中， 电势流向________电势；在内 电势； 在外电路中 电流从________电势流向 低 电势流向 电势 电路中，电流则从________电势流向 高 电势流向________电势． 电势． 电路中，电流则从 低 电势流向 电势 3.解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法 解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律 确定感应电动势的 用法拉第电磁感应定律和________确定感应电动势的 用法拉第电磁感应定律和 大小 和方向 ________和方向； 和方向； (2)画等效电路； 画等效电路； 画等效电路 (3)运用全电路欧姆定律、串并联电路性质、电功率等公式联立 运用全电路欧姆定律、 运用全电路欧姆定律 串并联电路性质、 求解． 求解．
2.分析方法 求解此类考题要抓住两个关键：一是电动势的大小，它取决 于磁通量的变化率；二是电动势的方向，感应电流的实际方向与 规定的正方向是否一致，一致时取正，反之取负．一般先判断方 向，后算大小，同时注意对无感应电流区域的判断．
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3.分析步骤 (1)明确图象的种类，是 B－t 图，还是 F－t 图，或者 E－t 图、I－t 图等； (2)分析电磁感应的具体过程； (3)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规 律写出函数方程； (4)根据函数方程进行数学分析，例如分析斜率的变化、截距 等； (5)画图象或判断图象.
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► 探究点一 电磁感应与电路的综合
(1)知识关系图与两个联系
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说明① 电磁感应电路中产生电动势的那一部分电路相当于电 ① 源， 产生的感应电动势就相当于电源的电动势， 电流的流向是从“电 “ 源”的负极经电源流向正极，这一部分电路两端电压相当于路端电 ” R 压，U＝ E.感应电动势是联系电磁感应与电路的桥梁之一． R＋r ②当所涉及的电路为全电路时，往往存在着一定的功率关系： 即电磁感应产生的电功率等于内外电路消耗的功率之和．若为纯电 阻电路，则产生的电能全部转化为电路中的内能．所以能量守恒是 分析这类问题的一条思路主线．
(1)该发电装置的电动势； 该发电装置的电动势； 该发电装置的电动势 (2)通过电阻 R 的电流强度； 通过电阻 的电流强度； (3)电阻 R 消耗的电功率． 电阻 消耗的电功率．
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BdvS 2 BdvS (3)ρd＋SR R 例1 (1)Bdv (2) ρd＋SR ＋ ＋
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③明确电源的内阻：即相当于电源的那部分电路的电阻． ④明确电路关系：即构成回路的各部分电路的串、并联关系． ⑤结合闭合电路欧姆定律和电功、电功率等能量关系列方程求 解.
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重庆卷] 例 1 [2010·重庆卷 法拉第曾提出一种利用河流发电的设想， 重庆卷 法拉第曾提出一种利用河流发电的设想， 并进行了实验研究． 并进行了实验研究．实验装置的示意图可用图 42－1 表示，两块面 － 表示， 的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中， 积均为 S 的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间 水流速度处处相同， 距为 d.水流速度处处相同，大小为 v，方向水平，金属板与水流方 水流速度处处相同 ，方向水平， 向平行． 向平行．地磁场磁感应强度的竖直分量为 B，水的电阻率为 ρ，水 ， ， 面上方有一阻值为 R 的电阻通过绝缘导线和开关 K 连接到两金属 板上，忽略边缘效应， 板上，忽略边缘效应，求：
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A.第 2 秒内上极板为正极 第 B.第 3 秒内上极板为负极 第 C.第 2 秒末微粒回到了原来位置 第 0.2πr2 D.第 2 秒末两极板之间的电场强度大小为 第 d
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例2 A [解析 解析] 本题考查电磁感应和带电粒子在电场中的运动， 解析 本题考查电磁感应和带电粒子在电场中的运动，中档 由各时段磁场的变化情况，根据楞次定律可以判断出在0～ 题．由各时段磁场的变化情况，根据楞次定律可以判断出在 ～1 s 下极板带正电， ～ 内，下极板带正电，在1～2 s内，上极板带正电，2～3 s内，上极 内 上极板带正电， ～ 内 板仍带正电， ～ ，下极板带正电， 对 板仍带正电，3～4 s，下极板带正电，A对，B错．由此结合牛顿运 错 动定律，电荷先向上做加速度为a的匀加速运动 的匀加速运动， 动定律，电荷先向上做加速度为 的匀加速运动，然后继续向上做 加速度大小为a的匀减速运动 的匀减速运动， 时刻速度为零， 加速度大小为 的匀减速运动，在2 s时刻速度为零，在第 s内向下 时刻速度为零 在第3 内向下 做加速度大小为a的匀加速运动 在第4 内向下做加速度大小同样 的匀加速运动， 做加速度大小为 的匀加速运动，在第 s内向下做加速度大小同样 的匀减速运动， 为a的匀减速运动，在第 的匀减速运动 在第4 s末，电荷回到原来的位置，C错．在整 末 电荷回到原来的位置， 错 ∆Φ ∆BS 个过程中，两极板间的电势差大小不变， ＝ 个过程中，两极板间的电势差大小不变，U＝n ∆t ＝ ∆t ＝0.1 U 0.1πr2 πr2，则E＝ ＝ ＝ ，D错． 错 d d
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[2010·成都模拟 如图 42－2 甲所示，面积为 0.1 m2 的 成都模拟] 成都模拟 － 甲所示， 10 匝线圈 EFG 处在某磁场中，t＝0 时，磁场方向垂直于线圈平面 处在某磁场中， ＝ 向里， 随时间变化的规律如图乙所示． 向里，磁感应强度 B 随时间变化的规律如图乙所示．已知线圈与右 侧电路接触良好， 侧电路接触良好， 电路中的电阻 R＝4 Ω， ＝ ， 电容 C＝10 µF， ＝ ， 线圈 EFG 闭合，电路稳定后， 的电阻为 1 Ω，其余部分电阻不计．则当开关 S 闭合，电路稳定后， ，其余部分电阻不计． 这段时间内( ) 在 t1＝0.1 s 至 t2＝0.2 s 这段时间内