【物理】2019届一轮复习人教版电磁感应中的图象与能量学案

【物理】2019届一轮复习人教版电磁感应中的图象与能量学案

‎ 电磁感应中的图象与能量 ‎【母题来源一】 2018年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国II卷）‎ ‎【母题原题】如图，在同一平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动，线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】 D ‎【母题来源二】 2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）‎ ‎【母题原题】（多选）如图所示，竖直放置的形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度为B．质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等．金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g．金属杆（ ）‎ A. 刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下 B. 穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间 C. 穿过两磁场产生的总热量为4mgd D. 释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于 ‎【答案】 BC ‎【命题意图】 考查法拉第电磁感应定律的应用，涉及图象问题，意在考查考生分析问题，通过图象获取有用信息的能力和应用数学知识解决问题的能力。电磁感应中的电路、法拉第电磁感应定律、能量转换及电量的计算等知识点，意在考查考生对电磁感应电路的分析以及对电磁感应中功能关系的正确理解和应用。‎ ‎【考试方向】 电磁感应中常涉及B—t图象、Φ—t图象、E—t图象、I—t图象、F—t图象和v—t图象，还涉及E—x图象、I—x图象等，这类问题既要用到电磁感应的知识，又要结合数学知识求解，对考生运用数学知识解决物理问题的能力要求较高。主要以选择题的形式单独命题，有时也会以信息给予的方式命制计算题。电磁感应与能量的综合，涉及到的考点有：法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、功和功率、焦耳定律、能量守恒定律、功能关系、动能定理等，主要以选择题和计算题的形式考查。‎ ‎【得分要点】‎ 应注意“抓住两个定律，运用两种观点，分析三种电路”.两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律；两种观点是指动力学观点和能量观点；三种电路是指直流电路、交流电路和感应电路.‎ ‎1、电磁感应中涉及的图线大体上可分为两大类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像，或由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。‎ 对图象问题，首先要看两坐标轴代表的物理量，然后再从图线的形状、点、斜率、截距、图线与横轴所围的面积的意义等方面挖掘解题所需的信息。除了从图象上寻找解题信息外，还要结合楞次定律、右手定则判断感应电流的方向，根据法拉第电磁感应定律判断感应电动势大小，结合闭合电流欧姆定律计算感应电流的大小，进而计算安培力大小，或根据电路知识求解其他量。如果线圈或导体做匀速运动或匀变速运动，还有用到平衡条件和牛顿第二定律等知识。‎ ‎2、安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”‎ ‎，安培力做的功是电能与其他形式的能转化的量度。安培力做多少正功，就有多少电能转化为其他形式的能；安培力做多少负功，就有多少其他形式的能转化为电能。‎ ‎3、当一个闭合回路中的磁通量的改变量为时，通过回路中导体横截面的电量为：或者（n匝线圈时），它与磁场是否均匀变化、线框的运动状况以及线框的形状无关。‎ ‎【母题1】．如图所示，PQ、MN是放置在水平面内的光滑导轨，GH是长度为L、电阻为r的导体棒，其中点与一端固定的轻弹簧连接，轻弹簧的劲度系数为k.导体棒处在方向向下、磁感应强度为B的匀强磁场中.图中E是电动势为E、内阻不计的直流电源，电容器的电容为C.闭合开关，待电路稳定后，下列选项正确的是 A. 导体棒中电流为 B. 轻弹簧的长度增加 C. 轻弹簧的长度减少 D. 电容器带电量为 ‎【答案】 D ‎【母题2】超导体的电阻为零，现有一个本来无电流的固定的超导体圆环如图所示，虚线为其轴线，在其右侧有一个条形永磁体，当永磁体从右侧远处沿轴线匀速穿过该圆环直至左侧远处的过程中，下列I-t图所反映的电流情况合理的是哪个？假设磁体中心刚好处于圆环中心为零时刻，从右向左看逆时针电流规定为正方向( )‎ A. A B. B C. C D. D ‎【答案】 A ‎【解析】条形磁铁从右向左插入线圈时，根据楞次定律可知，线圈中产生从右向左看逆时针电流，当线圈位于磁铁中心位置时，磁通量最大，磁通量的变化率也最大，感应电流最大；当磁铁从左边离开磁场时，根据楞次定律可知，线圈中产生从右向左看逆时针电流；故选项A正确，BCD错误；故选A.‎ ‎【母题3】如图所示，螺线管与电阻R相连，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管，下列说法正确的是 A. 磁铁刚离开螺线管时的加速度等于重力加速度 B. 通过电阻的电流方向先由a到b，后由b到a C. 磁铁减少的重力势能等于回路产生的热量与磁铁增加的动能之和 D. 图中a点的电势始终低于b点的电势 ‎【答案】 C ‎【点睛】考查了楞次定律的应用，重点是根据磁通量的变化判断出感应电流的有无和方向，能根据来拒去留的判断口诀分析在各点的受力情况。‎ ‎【母题4】如图所示，在同一水平面内有两根光滑平行金属导轨MN和PQ，在两导轨之间竖直放置通电螺线管，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别放在螺线管的左右两侧，保持开关闭合，最初两金属棒处于静止状态．当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，ab和cd两棒的运动情况是 A. ab、cd都向左运动 B. ab、cd都向右运动 C. ab向左，cd向右 D. ab向右，cd向左 ‎【答案】 D ‎【点睛】两棒将线圈围在中间，则穿过两棒所围成的面积的磁场方向是竖直向下．原因是线圈内部磁场方向向下，而外部磁场方向向上，且向下强于向上．‎ ‎【母题5】如图甲所示，在倾角a=370的光滑平行导轨上，有一长度恰等于导轨宽度的均匀导体棒AB，平行于斜面底边CD由静止释放。导轨宽度L=10cm，在AB以下距离AB为x1的区域内有垂直于导轨的匀强磁场，该区域面积S=0.3m2,匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，导体棒AB在t=1s时进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动，已知导体棒AB的电阻r等于电阻R=6Ω，导轨足够长，重力加速度g=10m/s2，则 A. 异体棒AB在磁场外运动时没有感应电流产生 B. 位移x1为3m xk/w C. 导体棒AB进入磁场后感应电动势为0.6V D. 在前2s内电路中产生的内能为0.15J ‎【答案】 B ‎【母题6】如图示，在平行于水平地面的匀强磁场上方有两个竖直放置的正方形闭合线圈，两线圈用相同的金属材料制成,匝数相同，边长相同，a线圈的导线比b线线圈的粗。若磁场高度大于线圈边长，将两线圈从相同的高度由静止开始同时释放，则下列说法正确的是 A. a、b线圈将同时落地 B. a线圈将先落地 C. a线圈将后落地 D. 无法判断谁先落地 ‎【答案】 A ‎【母题7】（多选）在如图甲所示的电路中，电阻R1=R2=2R，圆形金属线圈半径为r1，线圈导线的电阻为R，半径为r2（r2

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