高考物理专题复习全套 专题04电磁感应与电路03

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1、感悟·渗透·应用三、含感应电动势的电路分析与计算.这类问题中应当把产生感应电动势的部分导体看成电源，其余通路则为外电路，根据电路结构进行分析计算.感悟·渗透·应用【例7】如图4-8所示，da、cb为相距l的平行导轨(电阻可以忽略不计).a、b间接有一个固定电阻，阻值为R.长直细金属杆MN可以按任意角架在水平导轨上，并以速度v匀速滑动(平移)，v的方向和da平行.图4-8感悟·渗透·应用杆MN有电阻，每米长的电阻值为R.整个空间充满匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面(dabc平面)向里(1)

2、求固定电阻R上消耗的电功率为最大时θ角的值(2)求杆MN上消耗的电功率为最大时θ角的值.感悟·渗透·应用【解析】如图4-8所示，杆滑动时切割磁感线而产生感应电动势E=Blv，与角无关.以r表示两导轨间那段杆的电阻，回路中的电流为:(1)电阻R上消耗的电功率为:由于E和R均与无关，所以r值最小时，PR值达最大.当杆与导轨垂直时两轨道间的杆长最短，r的值最小，所以PR最大时的值为=/2.感悟·渗透·应用(2)杆上消耗的电功率为:Pr=要求Pr最大，即要求取最大值.由于显然，r=R时，有极大值

3、因每米杆长的电阻值为R，r=R即要求两导轨间的杆长为1m，感悟·渗透·应用所以有以下两种情况：①如果l≤1m，则满足下式时r=R1×sin=l所以=arcsinl②如果l＞1m，则两导轨间那段杆长总是大于1m，即总有r＞R由于在r＞R的条件下，上式随r的减小而单调减小，r取最小值时=/2，取最小值，取最大值，所以，Pr取最大值时值为感悟·渗透·应用【例8】如图4-9所示，光滑的平行导轨P、Q相距l=1m，处在同一水平面中，导轨左端接有如图所示的电路，其中水平放置的平行板电容器C两极板间距

4、离d=10mm，定值电阻R1=R3=8Ω，R2=2Ω，导轨电阻不计.图4-9感悟·渗透·应用磁感应强度B=0.4T的匀强磁场竖直向下穿过导轨面.当金属棒ab沿导轨向右匀速运动(开关S断开)时，电容器两极板之间质量m=1×10-14kg、带电量Q=-1×10-15C的微粒恰好静止不动；当S闭合时，微粒以加速度a=7m/s2向下做匀加速运动，取g=10m/s2，求：(1)金属棒ab运动的速度多大?电阻多大?(2)S闭合后，使金属棒ab做匀速运动的外力的功率多大?感悟·渗透·应用【解析】(1)带电微粒在电容

5、器两极板间静止时，受向上的电场力和向下的重力作用而平衡，则得到:mg=求得电容器两极板间的电压由于微粒带负电，可知上极板电势高.由于S断开，R1上无电流，R2、R3串联部分两端总电压等于U1，电路中的感应电流，即通过R2、R3的电流为:感悟·渗透·应用由闭合电路欧姆定律，ab切割磁感线运动产生的感应电动势为E=U1+Ir①其中r为ab金属棒的电阻当闭合S后，带电微粒向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律，有:mg-U2q/d=ma求得S闭合后电容器两极板间的电压:感悟·渗透·应用这时电路中的感应电流为I2

6、=U2/R2=0.3/2A=0.15A根据闭合电路欧姆定律有②将已知量代入①②求得E=1.2V，r=2又因E=Blv∴v=E/(Bl)=1.2/(0.4×1)m/s=3m/s即金属棒ab做匀速运动的速度为3m/s，电阻r=2感悟·渗透·应用(2)S闭合后，通过ab的电流I2=0.15A，ab所受安培力F2=BI2l=0.4×1×0.15N=0.06Nab以速度v=3m/s做匀速运动时，所受外力必与安培力F2大小相等、方向相反，即F=0.06N，方向向右(与v同向)，可见外力F的功率为:P=Fv

7、=0.06×3W=0.18W感悟·渗透·应用四、交变电流和变压器电路电磁感应产生交变电动势，问题的讨论便如同交流电路，要注意最大值、有效值、平均值的概念，电流的功率和热量的计算用有效值，电量的计算用平均值，要记住交变电动势最大值Em=NBS.解题思路与处理纯电阻直流电路相似.变压器原线圈和与之相串联的负载作为外电路接在交变电源上，副线圈作为输出端电源，与副线圈相接的负载作为外电路，原副线圈各自的闭合回路同样符合闭合电路的有关规律，原副线圈之间通过电磁互感满足U1/U2=n1/n2，P入=P出两个基

8、本公式.感悟·渗透·应用【例9】如图4-10所示，一半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场M、N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和导线的电阻不计.图4-10感悟·渗透·应用试求：(1)由图示位置起经过1/4转时间内负载电阻上产生的热量；(2)由图示位置起经过1/4转时间内通过负载电阻R的电量；(3)电流表示数.感悟·渗透·应用【解析】线圈由图示位置开始绕轴匀速转动，产生的