《2013届高考物理单元知识章节考点总复习课件 42》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013届高考物理单元知识章节考点总复习课件 42（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十二章 电磁感应,第一单元 电磁感应现象 感应电流的方向,第二单元 感应电动势大小,第三单元 自感 日光灯原理,第四单元 电磁感应综合问题,第四单元 电磁感应综合问题,一、电磁感应与电路规律的综合,问题的处理思路1、确定电源:产生感应感应电动势的那部分导体或电路就相当于电源，它的感受应电动势就是此电源的电动势，它的电阻就是此电源的内电阻。根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势，利用楞次定律确定其正负极. 2、分析电路结构,画等效电路图.3、利用电路规律求解,主要有欧姆定律，串并联规律等.,1、如图所示，PQNM是由粗裸导线连接两个定值电阻组合成的闭合矩形导体框，水平放置，金属棒ab与PQ、MN
2、垂直，并接触良好。整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.4T。已知ab长l =0.5m，电阻R1=2，R24，其余电阻均忽略不计，若使ab以v=5m/s的速度向右匀速运动，R1上消耗的电热功率为多少 W。（不计摩擦）,解：E=Bl v = 0.40.55V=1V,R并=4/3 I总=3/4 A I1=0.5 A,P 1= I12 R1=1/42W=0.5W,例与练,2、固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd，各边长l，其中ab 是一段电阻为R 的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线.磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，现有一与ab 段所用材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架
3、在导线框上，如图所示，以恒定速度v从ad 滑向bc，当PQ滑过 l / 3 的距离时，通时aP段电阻丝的电流是多大?方向如何?,解：PQ滑动时产生感应电动势 ：E=B l v,画出等效电路如图示：R外=2R/9 r=R,I总=E /（ R外+r ）=9B l v/11R,IaP=2I总/3 = 6B l v11R,电流方向由 Pa,例与练,3、半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R =2，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的
4、电阻均忽略不计 （1）若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO 的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O 以OO 为轴向上翻转90，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为B/t=4/（T/s），求L1的功率。,例与练,解析：（1）棒滑过圆环直径OO 的瞬时,MN中的电动势E1=B2av=0.20.85=0.8V 等效电路如图（1）所示,流过灯L1的电流I1=E1/R=0.8/2=0.4A （2）撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL2O以OO为轴向上翻转90,半圆环OL1O中产生感应电动势,相当于电源,灯L
5、2为外电路,等效电路如图（2）所示,感应电动势E2=/t=0.5a2B/t=0.32V L1的功率P1=E22/4R=1.28102W,图（1）,图（2）,例与练,4、用同样材料和规格的导线做成的圆环a和b,它们的半径之比ra:rb2:1,连接两圆环部分的两根直导线的电阻不计且靠的很近,均匀变化的磁场具有理想的边界（边界宽于圆环直径）如图所示,磁感应强度以恒定的变化率变化.那么当a环置于磁场中与b环置于磁场中两种情况下,直导线中上下A、B两点电势差之比U1 / U2为 .,例与练,A 逐渐增大 B.逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大,5、 如图所示：abcd是粗细均匀的电阻丝制成
6、的长方形线框，另一种材料制成的导体棒MN有电阻，可与保持良好接触并做无摩擦滑动，线框处在垂直纸面向里的匀强磁场B中，当导体棒MN在外力作用下从导线框的左端开始做切割磁感应线的匀速运动，一直滑到右端的过程中，导线框上消耗的电功率的变化情况可能为：（ ）,B C D,例与练,6、（ 04年春季理综 ）如图，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为l、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac长度为l /2。磁场的磁感强度为B，方向垂直于纸面向里。现有一段长度为l /2 、电阻为R/2的均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠ac，然后沿ac方向以恒定速度v向b端滑动，滑动中始终与
7、ac平行并与导线框保持良好接触。当MN滑过的距离为l /3时，导线ac中的电流是多大？方向如何？,例与练,解:,MN滑过的距离为l /3时，它与bc的接触点为P，如图a示：由几何关系可知MP长度为l /3 ，电阻 r=R/3,MP中的感应电动势为 E=Blv/3,等效电路如图b示：,MacP和MbP两电路的并联电阻为,r并=2R / 9,由欧姆定律，PM中的电流,ac中的电流 I ac =2 I/3,即,根据右手定则，MP中的感应电流的方向由P流向M，所以I ac电流的方向由a流向c。,例与练,7、（2002年广东）如图所示，半径为R、单位长度电阻为的均匀导电圆环固定在水平面上，圆环中心为O。
8、匀强磁场垂直水平方向向下，磁感强度为B。平行于直径MON的导体杆，沿垂直于杆的方向向右运动。杆的电阻可以忽略不计，杆与圆环接触良好,某时刻，杆的位置如图，aOb=2 ，速度为v。求此时刻作用在杆上的安培力的大小。,解：E= Bv lab=Bv2Rsin 等效电路如图示：,此时弧acb和弧adb的电阻分别为2 R( - )和 2 R ，,它们的并联电阻为 R并= 2 R (-)/,I=E/ R并= Bvsin (-),F=BI(2Rsin),F =,例与练,8、如图所示，匀强磁场B=0.1T，金属棒AB长0.4m，与框架宽度相同，R=1/3 ，框架电阻不计，电阻R1= 2 ， R2=1 ，当金属
9、棒以 5ms 的速度匀速向右运动时，求：(1)流过金属棒的感应电流多大？(2)若图中电容器C为0.3F，则充电量多少？,解：画出等效电路如图示：,E=BLv=0.10.45=0.2V,R并=2/3 ,I=E /（R并+R）=0.2A,UR2 =IR并=0.22/3=4/30 V,Q=C UR2 =0.310-6 4/30 =4 10-8 C,例与练,9、如图示，两个电阻的阻值分别为R和2R，其余电阻不计，电容器的电容量为C，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，金属棒ab、cd 的长度均为l ，当棒ab 以速度v 向左切割磁感应线运动时，当棒cd 以速度2v 向右切割磁感应线运动时，电容
10、 C 的电量为多大？ 哪一个极板带正电？,解：画出等效电路如图示：,E1=Bl v E2=2Bl v,电容器C充电后断路，,Uef= - Bl v /3,Ucd= E2=2Bl v,U C= Uce=7 Bl v /3,Q=C UC=7 CBl v /3,右板带正电,例与练,10、如图所示，平行导轨置于磁感应强度为B （方向向里）的匀强磁场中，间距为L且足够长，左端电阻为R，其余电阻不计，导轨右端接一电容为C的电容器。现有一长2L的金属棒ab放在导轨上，ab以a为轴顺时针以角速度匀速转过90的过程中，通过R的电量为多少？,分析:要注意电路结构的分析及金属棒切割过程的分析.ab沿轨道滑动的过程中
11、,棒上电源电动势不断增大,通过R的电流不断增大,电容器不断被充电;当棒即将脱离轨道时,R上电流达到最大,C被充电量同时也达到最大.当棒离开轨道时,C放电,所有电荷通过R,例与练,(1)设ab棒以a为轴旋转到b端刚脱离导轨的过程中,通过R的电量为Q1根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律得:,由电流定义I=Q/t得:,在这一过程中电容器充电的总电量Q=CUm,Um为ab棒在转动过程中产生的感应电动势的最大值。即,解得:,（2）当ab棒脱离导轨后C对R放电,通过R的电量为 Q2,所以整个过程中通过 R的总电量为：Q=Q1+Q2,11、 如图所示，金属圆环的半径为r，电阻的值为2R。金属杆oa一
12、端可绕环的圆心O旋转，另一端a搁在环上，电阻值为R。另一金属杆ob一端固定在O点，另一端b固定在环上，电阻值也是R。加一个垂直圆环的磁感强度为B的匀强磁场，并使oa杆以角速度匀速旋转。如果所有触点接触良好，ob不影响oa的转动，求流过oa的电流的范围。,解： Oa 旋转时产生感生电动势，,E=1/2Br2,当Oa到最高点时，等效电路如图甲示：,Imin =E/2.5R= Br2 /5R,当Oa与Ob重合时，环的电阻为0，等效电路如图乙示：,Imax =E/2R= Br2 /4R, Br2 /5RI Br2 /4R,例与练,二、电磁感应与力学规律的综合,电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培
13、力的作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。,解决这类电磁感应中的力学问题，不仅要应用电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左、右手定则、安培力的计算公式等，还要应用力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律、能量守恒定律等。要将电磁学和力学的知识综合起来应用。,由于安培力和导体中的电流、运动速度均有关， 所以对磁场中运动导体不仅要进行受力分析，还要进行运动分析。,1、如图所示，abcd是一个固定的U型金属框架，ab和cd边都很长，bc边长为l，框架的电阻可不计，ef是放置在框架上与bc平行的导体杆，它可在框架上自由滑动(无摩擦)，它的电阻为R.
14、现沿垂直于框架平面的方向加一恒定的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，已知以恒力F向右拉导体ef时，导体杆最后匀速滑动，求匀速滑动时的速度.,例与练,V,E=BLV,E,I=E/R,I,F安=BIL,F安,F合=F-F安,F合,a=F合/m,a,2、 在磁感应强度为B的水平均强磁场中，竖直放置一个冂形金属框ABCD，框面垂直于磁场，宽度BCL ，质量m的金属杆PQ用光滑金属套连接在框架AB和CD上如图.金属杆PQ电阻为R，当杆自静止开始沿框架下滑时：(1)开始下滑的加速度为多少?(2)框内感应电流的方向怎样？(3)金属杆下滑的最大速度是多少?,解:,开始PQ受力为mg,所以 a=g,
15、PQ向下加速运动,产生感应电流,方向顺时针,受到向上的磁场力F作用。,达最大速度时, F=BIL=B2 L2 vm /R =mg,vm=mgR / B2 L2,例与练,3、如图所示，竖直平行导轨间距l=20cm，导轨顶端接有一电键K。导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R=0.4，质量m=10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感强度B=1T。当ab棒由静止释放0.8s 后，突然接通电键，不计空气阻力，设导轨足够长。求ab棒的最大速度和最终速度的大小。（g取10m/s2）,例与练,解:,ab 棒由静止开始自由下落0.8s时速度大小为,v=gt=8m/s,则闭合
16、K瞬间，导体棒中产生的感应电流大小,IBlv/R=4A,ab棒受重力mg=0.1N, 安培力F=BIL=0.8N.,因为Fmg，ab棒加速度向上，开始做减速运动，,产生的感应电流和受到的安培力逐渐减小，,当安培力 F=mg时，开始做匀速直线运动。,此时满足B2l2 vm /R =mg,解得最终速度，,vm = mgR/B2l2 = 1m/s。,闭合电键时速度最大为8m/s。,例与练,4、如图所示,AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间的距离为L,导轨平面与水平面的夹角是.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B.在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻.一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止开始沿导轨下滑,求ab棒的最大速度. 要求画出ab棒的受力图.已知ab与导轨间的滑动摩擦系数,导轨和金属棒的电阻都不计.,
