《高三物理一轮复习讲义(65)电磁感应中电路问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理一轮复习讲义(65)电磁感应中电路问题（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高三物理例题讲析（65）电磁感应中电路问题一、电磁感应现象中的电路问题1在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于_因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起 2解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定感应电动势的_和_； (2)画等效电路； (3)运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路的性质、电功率等公式求解 3与上述问题相关的几个知识点 (1)感应电动势E=_或E=_ (2)全电路欧姆定律I=_；部分电路欧姆定律I=_； 电源的内电压Ur=_；电源的路端电压U=IR=_ (3)通过导体的电量
2、q=It=_例1：如图甲所示，面积S=0.2 m2的100匝线圈A处在变化的磁场中，磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化，方向垂直线圈平面，若规定垂直纸面向外为正方向，且已知R1=4，R2=6，电容C=30F，线圈A的电阻不计（1）闭合S后，通过R2的电流强度的大小和方向如何?（2）闭合S一段时间后，再断开S，通过R2的电荷量是多少？例2：半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度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R0=2，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均
3、忽略不计。（1）若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求金属棒滑过圆环直径OO的瞬时棒中的电动势和流过L1的电流。（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O以OO为轴向纸外翻转90后，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为，求灯L1的功率。例3：如图(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨（电阻不计），间距L=0.3m。导轨左端连接R=0.6的电阻。区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2m。细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒电阻r=0.3，以恒定速度v=1.0m/s沿导轨向右穿越磁
4、场。计算从金属棒A1进入磁场（t=0）到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图(b)中画出。例4：两根光滑的长直金属导轨MN、MN平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，M、M处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。长度为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q。求：（1）金属棒ab运动速度v的大小；（2）电容器所带的电荷量q。作业:1在匀强磁场中有一个半径为r的n匝圆形线圈，总电阻为R
5、，线圈与一个电荷量计串联线圈平面与磁感线垂直当线圈由原位置迅速翻转180过程中，电荷量计显示通过线圈的电荷量为q，则该匀强磁场的磁感应强度B的大小为 （ ） ABCD2如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是 （ ）A流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b D流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b3用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框，以相同的速度
6、进入右侧匀强磁场，如图所示在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud下列判断正确的是（ ）AUaUbUcUdBUaUbUdUcCUa=Ub=Uc=UdDUbUaUdUc4如图所示，粗细均匀的电阻丝绕制的矩形导线框abcd处于匀强磁场中，另一种材料的导体棒MN可与导线框保持良好地接触并做无摩擦滑动，当导体棒MN在外力作用下从导线框左端开始做切割磁感线的匀速运动到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 （ ） A逐渐增大 B先增大后减小 C先减小后增大 D先增大后减小，再增大再减小5如图所示，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为
7、l、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac长度为，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，现有一段长度为、电阻为的均匀导体杆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ac平行并与导线框保持良好接触。求：（1）当MN滑过的距离为时，导线ac中的电流是多大？方向如何？（2）当MN滑过的距离为时，M、N两端电势差为多大？哪一端电势高？6如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L1，处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中。一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动质量为m、每边电阻均为r、边长为L
8、2的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两顶点a、b通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力（1）作出等效电路图；（2）通过ab边的电流Iab是多大?（3）导体杆ef的运动速度v是多大?7如图所示，水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距d为0.5m，左端通过导线与阻值2的电阻R连接，右端通过导线与阻值为4的小灯泡L连接，在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长为2m，CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图所示，在t=0时，一阻值为2的金属棒在恒力F作用下由静止开始从ab位置沿导
9、轨向右运动，在金属棒从ab位置运动到EF位置的过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，求：（1）通过小灯泡的电流强度；（2）恒力F的大小；（3）金属棒的质量。高三物理例题讲析（66）电磁感应中动力学问题电磁感应现象中的力学问题 1通电导体在磁场中将受到_作用 电磁感应问题往往和力学问题联系在一起，基本方法是： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；(2)求回路中的电流；(3)分析导体受力情况(包含安培力在内的全面受力分析)；(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列方程 2两种状态处理 (1)导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态 处理方法：根据平衡条件合外力_列式分析 (2)导体处于
10、非平衡态处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析，或结合功能关系分析例1：如图（甲）所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。 （1）由b向a方向看到的装置如图（乙）所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； （2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小
11、； （3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。例2：如图所示，光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，轨道间距为0.2 m，金属杆ab的质量为0.1 kg，电容器电容为0.5 F，耐压足够大，A为理想电流表，导轨与金属杆接触良好，各自的电阻忽略不计整个装置处于磁感应强度大小为0.5 T、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中，现用水平外力F拉ab向右运动，使电流表示数恒为0.5A。求：（1）t=2 s时电容器的带电荷量；（2）说明金属杆做什么运动？（3）t=2 s时外力做功的功率。例3：如图所示，在水平方向的磁感应强度为B0的匀强磁场中竖直放置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直，导轨上端跨接
12、一阻值为R的电阻，导轨电阻不计。两金属棒a和b的电阻都为R，质量分别为ma=20g和mb=10g，它们与导轨相连，并可沿导轨无摩擦滑动，闭合开关S，先固定b，用一恒力F向上拉a，稳定后a以v1=10m/s的速度匀速运动，此时再释放b，b正好能保持静止，g=10m/s2，导轨足够长。 （1）求拉力F的大小； （2）若固定金属棒a，让金属棒b自由下滑（开关仍闭合），b滑行的最大速度v2为多大？ （3）若断开开关，将金属棒a和b都固定，使磁感应强度从B0随时间均匀增加，经0.1s后磁感应强度增到2 B0时，a棒受到的安培力正好等于a棒的重力，求两棒间的距离h。例4：如图所示，竖直平面内有一半径为r、
13、电阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环，在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R1=12R，R2=4R在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和，磁感应强度大小均为B现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，两平行轨道足够长已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1，下落到MN处的速度大小为v2。（1）求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小（2）若导体棒ab进入磁场后棒中电流大小始终不变，求磁场I和之间的距离h和R2上的电功率P2（3）若将磁场的CD
14、边界略微下移，导体棒ab刚进入磁场时速度大小为v3，要使其在外力F作用下做匀加速直线运动，加速度大小为a，求所加外力F随时间变化的关系式作业1如图所示，平行金属导轨MN、PQ水平放置，接电阻为R的固定电阻金属棒ab垂直于导轨放置，且始终与导轨接触良好导轨和金属棒的电阻不计匀强磁场方向垂直导轨所在平面现用垂直于ab棒的水平向右的外力F，拉动ab棒由静止开始向右做匀加速直线运动，则图中哪一个能够正确表示外力F随时间变化的规律? （ ）2如图甲中abcd为导体做成的框架，其平面与水平面成角，质量为m的导体棒PQ与ab、cd垂直且接触良好，回路的电阻为R，整个装置放于垂直框架平面的变化的磁场中，磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示，棒PQ始终静止，在时间0t0内，棒PQ受到的静摩擦力的大小变化是 （ ）A一直增大 B一直减小C先减小后增大 D先增大后减小3长为4L的粗细均匀的金属杆围成一个正方形闭合框架，框架
