第12章专题强化23　电磁感应中的电路及图像问题_4.2025物理总复习_2024年新高考资料_1.2024一轮复习_2024年高考物理一轮复习讲义（新人教版）_学生版在此文件夹_大一轮复习讲义

专题强化二十三 电磁感应中的电路及图像问题 目标要求 1.掌握电磁感应中电路问题的求解方法.2.会计算电磁感应电路问题中电压、电 流、电荷量、热量等物理量.3.能够通过电磁感应图像，读取相关信息，应用物理规律求解问 题． 题型一 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 3．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 例1 如图所示，单匝正方形线圈A边长为0.2 m，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 B＝(0.8－0.2t) T．开始时开关S未闭合，R ＝4 1 Ω，R＝6 Ω，C＝20 μF，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： 2 (1)回路中感应电动势的大小；________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (2)电容器所带的电荷量． ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 考向2 动生电动势的电路问题 例2 (多选)如图所示，光滑的金属框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R(0≤R≤2R)．框内存在着竖直向下的匀强磁 1 1 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R＝R时，导体棒两端的电压为BLv 1 D．当滑动变阻器接入电路中的阻值R＝时，滑动变阻器的电功率为 1 听课记录：_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 例3 (多选)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＝0.3 Ω，金属条与车轮金 属边框构成闭合回路，车轮半径r＝0.4 m，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＝2.0 T，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＝10 rad/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0.4 V C．运动过程中流经灯泡的电流方向一直不变 D．自行车正常前进时，4个小灯总功率的平均值为 W 听课记录：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 题型二 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. 例4 在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面 积为0.1 m2，线圈电阻为1 Ω.规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如 图甲所示．磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．以下说法正确的是( ) A．在0～2 s时间内，I的最大值为0.02 A B．在3～5 s时间内，I的大小越来越小 C．前2 s内，通过线圈某横截面的总电荷量为0.01 C D．第3 s内，线圈的发热功率最大 听课记录：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 例5 (2018·全国卷Ⅰ·17)如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的 中点，O为圆心．轨道的电阻忽略不计．OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆，M端位 于PQS上，OM与轨道接触良好．空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的 大小为B.现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ)； 再使磁感应强度的大小以一定的变化率从 B增加到B′(过程Ⅱ)．在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过 OM的电荷量相等，则等于( ) A. B. C. D．2 听课记录：_______________________________________________________________________________________________________________________________________ 题型三 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． 考向1 感生问题的图像 例6 (多选)(2023·江西省宜春实验中学质检)如图甲所示，正方形线圈abcd内有垂直于线 圈的匀强磁场，已知线圈匝数n＝10，边长ab＝1 m，线圈总电阻r＝1 Ω，线圈内磁感应强 度随时间的变化情况如图乙所示．设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向，则下列有关 线圈的电动势e、感应电流i、焦耳热Q以及ab边的安培力F(取向下为正方向)随时间t的变 化图像正确的是( )听课记录：_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 考向2 动生问题的图像 例7 如图所示，将一均匀导线围成一圆心角为 90°的扇形导线框OMN，圆弧MN的圆心 为O点，将O点置于直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁 场，其磁感应强度大小为B，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 2B.t＝0时刻，让导线框从图示位置开始以O点为圆心沿逆时针方向做匀速圆周运动，规定 电流方向ONM为正，在下面四幅图中能够正确表示电流i与时间t关系的是( ) 听课记录：_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 例8 (多选)(2020·山东卷·12)如图所示，平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感 应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场，图中虚线方格为等大正方形．一 位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动(不发生转 动)．从图示位置开始计时，4 s末bc边刚好进入磁场．在此过程中，导体框内感应电流的大小为I, ab边所受安培力的大小为F ，二者与时间t的关系图像可能正确的是( ) ab 听课记录：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________