2019高考物理复习13电磁感应中的电路和图象问题学案

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1、2019高考物理复习13电磁感应中的电路和图象问题学案　　微专题13电磁感应中的电路和图象问题　　电磁感应中的电路问题　　．题型简述：在电磁感应问题中，切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源，该部分导体或线圈与其他电阻、灯泡、电容器等用电器构成了电路．在这类问题中，常涉及计算感应电动势大小、计算导体两端电压、通过导体的电流、产生的电势等．　　．解决电磁感应中电路问题的“三部曲”　　注意“等效电源”两端的电压指的是路端电压，而不是电动势或内压降．　　如图所示，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻．质量为的金属杆静置在导轨上，其左

2、侧的矩形匀强磁场区域NPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下．当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v.导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：　　N刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I；　　N刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；　　PQ刚要离开金属杆时，感应电流的功率P.　　解析：N刚扫过金属杆时，金属杆的感应电动势E＝Bdv0①　　回路的感应电流I＝ER②　　由①②式解得I＝Bdv0R③　　金属杆所受的安培力F＝Bid④　　由牛顿第二定律得，对金属杆F＝a⑤　　由③④⑤式得a＝B2d2v

3、0R⑥　　金属杆切割磁感线的相对速度v′＝v0－v⑦　　感应电动势E＝Bdv′⑧　　感应电流的电功率P＝E2R⑨　　由⑦⑧⑨式得P＝B2d2(v0－v)2R⑩　　答案：Bdv0R　B2d2v0R　B2d2(v0－v)2R　　本题的关键在于导体切割磁感线产生电动势E＝Blv，切割的速度是导体与磁场的相对速度，分析这类问题，通常是先电后力，再功能．　　如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L＝0.4一端连接R＝1Ω的电阻．导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1T．导体棒N放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计

4、．在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v＝5/s.求：　　感应电动势E和感应电流I；　　在0.1s时间内，拉力的冲量If的大小；　　若将N换为电阻r＝1Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U.　　解析：根据感应电动势公式得E＝BLv＝1T×0.4×5/s＝2V　　故感应电流I＝ER＝2V1Ω＝2A　　金属棒在匀速运动过程中，所受的安培力大小为F安＝BIL＝0.8N.　　因匀速直线运动，所以导体棒所受拉力F＝F安＝0.8N　　所以拉力的冲量IF＝F•t＝0.8N×0.1s＝0.08N•s　　其它条件不变，则有电动势E＝2V　　由全电路的欧姆定律

5、I′＝ER＋r＝1A　　导体棒两端电压U＝I′R＝1V.　　答案：E＝2．0V　I＝2．0A　If＝0.08　U＝1V　　．如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于光滑金属导轨平面向外，导轨左右两端电路所在区域均无磁场分布．垂直于导轨的导体棒接入电路的长度为L、电阻为R0，在外力作用下始终以速度v0从左向右做匀速直线运动．小灯泡电阻为2R0，滑动变阻器总阻值为4R0，图示状态滑片位于a、b的正中间位置，此时位于平行板电容器中P处的带电油滴恰好处于静止状态．电路中其余部分电阻均不计，各接触处都接触良好，且导轨足够长，则下列判断正确的是　　A．油滴带负电　　B．图示状态下

6、，Δt时间内流过小灯泡的电荷量为BLv0Δt4R0　　c．若将滑动变阻器的滑片向b端移动，则小灯泡将变暗　　D．若将电容器上极板竖直向上移动少许距离，同时将下极板接地，其余条件均不变，则油滴电势能将增加，且P点电势将降低　　解析：选Bc　根据右手定则判断知下极板为正极板，故油滴带正电，选项A错误；导体棒的感应电动势大小为E＝BLv0，流过小灯泡的电流大小为I＝12×ER0＋R0，Δt时间内流过小灯泡的电荷量为Q＝I•Δt，解得Q＝BLv0Δt4R0，选项B正确；根据动态电路分析知，小灯泡两端电压减小，故小灯泡变暗，选项c正确；将上极板向上移动少许距离，极板间电压一定，由于

7、d变大，则场强E变小，正极板与P点间电势差变小，故φp增大，Ep增大，选项D错误．　　．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1500匝，横截面积S＝20c2．螺线管导线电阻r＝1Ω，R1＝4Ω，R2＝5Ω，c＝30μF.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化．则下列说法中正确的是　　A．螺线管中产生的感应电动势为1．2V　　B．闭合S，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电　　c．电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2　　D．S断开后，通过R2的电荷量为1．8×10－5c　　解析：选AD