高考物理专题：电磁感应电路图像专题问题

顺时针 B
a
b
c 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t
d
5、如图所示竖直放置的螺线管和导线abcd构成回 路，螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线 abcd所围区域内的磁场按下列哪一图示方式变化时， 导体环将受到向上的磁场力作用？
B
[A]
0
A
t
B
0
t
C
B
0
t B B
0
t D
a
b
×××××
动，求下列情况的平均感
B
应电动势
O
3）线框从图示位置转过θ0
专题二
1．定性或定量地表示出所研究问题的函数关系
2．在图象中E、I、B等物理量的方向是通过
正负值来反映
3．画图象时要注意横、纵坐标的单位长度 定义或表达
1.如图所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直 纸面向里．一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内， 以垂直于磁场边界的恒定速度v＝20cm/s通过磁场区域， 在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平 行．取它刚进入磁场的时刻t＝0. 在下列图线中，正确反 映感应电流随时间变化规律的是
（2）闭合回路中的电流大小和方向。
例7：如图有100匝边长为
10厘米的正方形线框，线
框在磁感强度为2特的匀
O'
强磁场中以角速度5rad/s
的角速度绕中心轴一边向
纸外、一边向纸内匀速转
动，求下列情况的平均感
B
应电动势
O
1）线框从图示位置转过900
例7：如图有100匝边长为 10厘米的正方形线框，线
B
×××××
c d
学生练习：图中两条平行虚线之间存在匀 强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直 纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈， ad与bc间的距离也为l。t=0时刻，bc边与磁 场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒 定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿 过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电 流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中， 感应电流I随时间t变化的图线可能是（ ）
FCB a
E aD
一、电磁感应与电路规律结合的一般问题 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直 纸面向里，长L电阻为R0的裸电阻丝cd在宽为L的 平行金属导轨上向右滑行，速度为V。已知 R1=R2=R0，其余电阻忽略不计，求电键K断开和 闭合时，M、N两点的电势差UMN。
2005-12-19
v与F的关系如右下图.（取重力加速度g=10m/s2）
（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？
（2）若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω;磁感应强度B为多大？
（3）由v-F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?
v(m/s)
20
F
16
12
8
F(N)
40 2 4 6 8 10 12
专题4：电磁感应中的能量问题
以达到0.75W,若导轨足够长，
求：
1） ab棒所能达到的最大速度
2）外力F的最大功率
a F
b
如图所示，磁感强度B=1.2T的匀强磁场中有一折 5 成30°角的金属导轨aob，导轨平面垂直磁场方向。 一条导线棒MN垂直ob方向放置在轨道上并接触良 好。当MN以v=4m/s从导轨O点开始向右匀速运动 时，若所有导线单位长度的电阻r=0.1Ω/m。 （1）经过时间t后，闭合回路的感应电动势的瞬时 值和平均值；
专题一：电磁感应与电路规律综合
在电磁感应与电路规律结合的问题 中，主要是要确定哪一部分导体在 产生感应电动势，把它等效为电源， 求出感应电动势大小，判断出感应 电动势的方向，明确此电源的内阻。 问题就转化为电路问题了！
方法：画出等效电路图
例：若正方形的边长小于磁场的宽度， 当CD边进入磁场时CD间的电压为U1； 整个线框进入磁场后，CD间的电压 U2；当CD边刚离开时，CD间电压为 U3，设线框在移动过程中均作匀速运 动，求三者电压的关系？
感应电量的求解
根据法拉第电磁感应定律，在电磁感应现象中，只要穿 过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感 应电流。设在时间内通过导线截面的电量为q。
由电流定义式： I q / t
得：
由法拉第电磁 感应定律得：
E n/ t
q I t E t n t n
R
Rt
R
例４．如图所示，空间存在垂直于纸面的均匀磁场，在 半径为a的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感 应强度的大小均为B。一半径为b，电阻为R的圆形导线 环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合。当内、 外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线截 面的电量____________。
• 回忆复习：动能定理
•
功率的物理含义和公式
•
功能关系
安培力做正功 • 电能
其他形式能
安培力做负功
•例5：如图所示，垂直穿过的 匀强磁场，磁感强度为0.8T,
导轨间距为0.5m，ab棒的电阻
为1欧，外接电阻R的阻值为3
R
欧，不计摩擦，ab棒在水平恒
力F的作用下由初速为零开始
运动，R上消耗的最大功率可
框在磁感强度为2特的匀
O'
强磁场中以角速度5rad/s
的角速度绕中心轴一边向
纸外、一边向纸内匀速转
动，求下列情况的平均感
B
应电动势
O
2）线框从图示位置转过1800
例7：如图有100匝边长为
10厘米的正方形线框，线
框在磁感强度为2特的匀
O'
强磁场中以角速度5rad/s
的角速度绕中心轴一边向
纸外、一边向纸内匀速转
18
例２．如图所示，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁 感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。求： 将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中， ⑴拉力F大小； ⑵拉力的功率P； ⑶拉力做的功W； ⑷线圈中产生的电热Q ； ⑸通过线圈某一截面的电荷量q 。
电磁感应和力学规律 的综合应用
（2）线圈中产生的感应电流随x变化的图线为哪个图？
（3）磁场对线圈的作用力F随x变化的图线为哪个图？
[1]
0
x/L
12 3456
A
×××××
B
×××××
×××××
X
LL
3L
x/L
[ 2 ] x/L
[ 3]
x/L
0
0
0
12 3456
12 3456
12Fra Baidu bibliotek3456
B 2005-12-19
C
D
11
3、磁棒自远处匀速沿圆形线圈的轴线运动，并
[c ]
a
b
d
c
思20考05-1:2你-19 能作出ad间电压与时间的关系图象吗? 10
2、如图所示，边长为L正方形导线圈，其电阻为R，现使线圈以 恒定速度v沿x轴正方向运动，并穿过匀强磁场区域B，如果以x 轴的正方向作为力的正方向，线圈从图示位置开始运动，则
（1）穿过线圈的磁通量随x变化的图线为哪个图？
3
学生练习 画出电路图并说出解题思路
两条光滑平行金属导轨间距d=0.6m，导轨两端分别接有 R1=10Ω，R2=2.5Ω的电阻，磁感应强度B=0.2T的匀强磁 场垂直于轨道平面向纸外，如图所示，导轨上有一根电 阻为1.0Ω的导体杆MN当MN杆以v=5.0m/s的速度沿导轨 向左滑动时， (1)MN杆产生的感应电动势大小为多少， 哪一端电势较高？ (2)用电压表测MN两点间电压时， 电表的示数为多少？ (3)通过电阻R1的电流为多少？通过电阻R２ 的电流为多少？ (4)杆所受的安培力的大小为多少？方向怎样？
专题3 电磁感应中的动力学问题
作业题
（14分）水平面上两根足够长的金属导轨
平行固定放置，问距为L，一端通过导线与阻值为R的电
阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆(见右上图), 金属
杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下.用与导轨
平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动.
当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，
穿过线圈向远处而去，如图所示，则下列图中
正确反映线圈中电流与时间关系的是（线圈中
电流以图示箭头为正方向）
i
i
[B]
SN
0
t0
t
A i
B i
0
t0
t
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D
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4、一金属圆环位于纸面内，磁场垂直纸面，规定向里
为正，如图所示。现今磁场B随时间变化是先按oa图线
变化，又按图线bc和cd变化，令E1、E2、E3分别表示 这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别 表示对应的感应电流，则E1、E2、E3的大小关系是 _E_2_=_E_3_>_E_1___;电流I1的方向是_逆__时__针__方__向__;I2的方向是 _顺__时__针__方__向__;I3的方向是__顺__时__针__方__向__.