《高考物理月刊专 专题09 交变电流和电磁感应电磁学专题课件（通用）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理月刊专 专题09 交变电流和电磁感应电磁学专题课件（通用）（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电磁学专题,如图示电路中，六个电阻的阻值均相同，由于对称性，电阻R2 上无电流流过，已知电阻R6 所消耗的电功率为1W，则六个电阻所消耗的总功率为 ( ) A. 6W B. 5W C. 3W D. 2W,解：等效电路如中、右图示,D,例1、如图示：把电阻、电感线圈、电容器并联接到某一交流电源上，三个电流表的示数相同。若保持电源电压不变，而将频率减少，则三个电流表的示数I1、 I2、 I3 的大小关系是（ ） I1 = I2 = I3 I1 I2 I3 I3 I1 I2 I2 I1 I3,D,例2、 如图示，线圈的自感和电容器的电容都很小，这个电路的主要作用是 （ ） A. 阻直流，通交流，输出
2、交变电流 B. 阻交流，通直流，输出直流电 C. 阻高频，通低频，输出低频交变电流和直流电 D. 阻低频，通高频，输出高频交变流电,提示：XL = 2f L 对高频阻抗大，对低频阻抗小,XC=12f C 对高频阻抗小，对低频阻抗大,C,例3家用日光灯电路如图示，S为启动器，A为灯管，L为镇流器，关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是： （ ） A. 镇流器的作用是将交流电变为直流电 B. 在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高 压，使灯管开始工作 C.日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的 D.日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直 接辐射的,B C,远距离输电线的示意图如下：若发
3、电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( ) （A）升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率 无关 （B）输电线路中的电流只由升压变压器原线圈的匝数比决定 （C）当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大 （D）升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压,C,如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1:n24:1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等.a、b端加一定交流电压后， 两电阻消耗的电功率之比 PA:PB =_, 两电阻两端电压之比 UA:UB= _,1:16,1:4,如图示为一理想变压器的电路图，图中S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器R的滑
4、动头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1为原线圈中的电流，则下列说法中正确的是 （ ） A. 若保持U1及P的位置不变，S由a合到b时， I1将增大 B. 若保持U1及P的位置不变，S由b合到a 时，R消耗的 功率将增大 C.若保持U1不变， S接在a处，使P向上滑时，I1将增大 D. 若保持P的位置不变， S接在a处，使U1增大， I1将增大,解：PR= U22/R = (n2/n1) 2U12/R=I1U1,I1 =(n2/n1) 2U1/R,A D,甲乙两个完全相同的变压器如图示接在交流电路中，两电阻之比 R甲：R乙=2：1，甲变压器原线圈上电压为U甲，副线圈上的电流为I甲，乙变压器原
5、线圈上电压为U乙，副线圈上的电流为I乙，则有 （,A. U甲=U乙 I甲= I乙 B. U甲=2U乙 I甲= I乙 C. U甲=2U乙 I乙= 2I甲 D. U甲=2U乙 I甲= 2I乙,解：设原线圈中电流为I0，I0甲=I0乙,各只有一个副线圈， I甲= I乙,P甲=I甲2 R甲= I0 U甲,P乙= I乙2 R乙= I0 U乙,U甲=2U乙,B,如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=0.20T，OCA金属导轨与OA金属直导轨分别在O点和A点接一阻值为R1 =3.0和R2=6.0 体积可忽略的定值电阻，导轨OCA的曲线方程为 y=1.0sin(/3 x) （m),金属棒ab平行于
6、y 轴， 长为1.5m，以速度 v=5.0 m/s 水平向右匀速运动（b点始终在Ox轴上），设金属棒与导轨接触良好，摩擦不计，电路中除了电阻R1和R2外，其余电阻均不计，求： （1）金属棒在导轨上运动时R1的最大功率 （2）金属棒在导轨上从x=0到x=3m 的运动过程中，外力必须做的功,解,1） ab棒运动时产生感应电动势 E=Byv,画出等效电路如图示（不计电源内阻,I 1=E/R1 =1/3 Byv,P1= I1 2R1 =1/9 B2 y2v2R1,P1m=1/9 B2 ym2 v2 R1 =1/90.041253=1/3 W,2） E=Byvy 所以E按正弦规律变化,Em =By mv
7、 =0.21.05=1V,E有=0.707V,t=x/v=3/5=0.6s,R并=36/9=2,W=Q= E有2/R并t = 0.5/20.6 = 0.15 J,如图所示， OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨， O、C 处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示）， R1 =4、R2=8 ，（导轨其它部分电阻不计），导轨OAC的形状满足方程 y=2 sin(/3 x) （单位：m),磁感应强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的 速率 v=5.0 m/s 水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻，求
8、： （1）外力F 的最大值， （2）金属棒在导轨上运动时电阻 丝R1上消耗的的最大功率 （3）在滑动过程中通过金属棒 的电流I与时间t 的关系,解：（1） 金属棒匀速运动时产生感应电动势,E=BLv,画出等效电路如图示（不计电源内阻,I =E/R总,F外=F安=BIL = B2L2 v/ R总,Lm=2sin/2=2m,R总 = R1 R2 /（ R1 + R2 ）=8/3,F max = B2Lm2 v/ R总 = 0.2222 5.0 3/ 8=0.3N,2） P1m= E 2/R1 = B2Lm2 v2/ R1 = 0.2222 5.02 / 4=1W,3）金属棒与导轨接触点间的长度随时
9、间变化,L= 2 sin(/3 x) ( m,x=vt,E=BLv,I=E/ R总 =Bv/ R总 2 sin(/3 vt ) =3/4 sin(5t / 3 ) (安,例4、如图示，电阻均 为 r =0.5的导体AB、CD，质量分别为m、2m，分别在F=6N的外力作用下沿光滑导轨向相反的方向由静止开始运动，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度B=0.4T，两平行导轨间距离为L=0.5m，导轨的电阻不计，所接电阻R=1 ，平行板电容器两板相距1cm，求： 导体AB和CD运动的最大速度 电容器两板间电场强度的大小和方向,解：导体AB和CD运动时分别产生感应电动势E1 、E2,E1=BLv1 E2 =
10、BLv2,AB和CD分别受到安培力f的作用 等效电路如图示,由动量守恒定律 mv1+2mv2=0,I=(E1+ E2)/(R+2r )=3BLv2 / (R+2r,AB和CD同时达到最大速度时 f=BImL =F,v2m =F (R+2r ) /3B2 L2 =62 / （3 42 0.52）=1m/s,v1m =2m/s,Im=F/BL=6/2=3A,UR=IR=3V,电场强度E=UR/d=3/0.01=300V /m 方向向左,如图所示, 竖直放置的光滑平行金属导轨, 相距l , 导轨一端接有一个电容器 , 电容量为C, 匀强磁场垂直纸面向里, 磁感应强度为B, 质量为m的金属棒ab可紧贴
11、导轨自由滑动. 现让ab由静止下滑, 不考虑空气阻力, 也不考虑任何部分的电阻和自感作用. 问金属棒的做什么运动？棒落地时的速度为多大,解,ab在mg 作用下加速运动，经时间 t ，速度增为v，a =v / t,产生感应电动势 E=Bl v,电容器带电量 Q=CE=CBl v,感应电流I=Q/t=CBL v/ t=CBl a,产生安培力F=BIl =CB2 l 2a,由牛顿运动定律 mg-F=ma,ma= mg - CB2 l 2a,a= mg / (m+C B2 l 2,ab做初速为零的匀加直线运动, 加速度 a= mg / (m+C B2 l 2,落地速度为,例,在光滑的水平面上，有一竖直
12、向下的匀强磁场，分布在宽度为L 的区域内， 现有一边长为d （dL ）的正方形闭合线框以垂直于磁场边界的初速度v0滑过磁场，线框刚好能穿过磁场，则线框在滑进磁场的过程中产生的热量Q1与滑出磁场的过程中产生的热量Q2之比为 ( ) A. 1：1 B. 2：1 C. 3：1 D. 4：1,解,由动量定理 F t=B2 L2 d /R=mv0 mv1 备注,F t=B2 L2 d /R= mv1-0,v0 =2v1,由能量守恒定律,1/2 mv02 - 1/2 mv12 = Q1,1/2 mv12 = Q2,Q1/ Q2= 3：1,C,下页,设线框即将进入磁场时的速度为v0，全部进入磁场时的速度为v
13、t,将线框进入的过程分成很多小段,每一段的运动可以看成是 速度为vi 的匀速运动, 对每一小段，由动量定理,f1 t=B2 L2 v0 t /R = mv0 mv1 （1,f2 t=B2 L2 v1 t /R = mv1 mv2 （2,f3 t=B2 L2 v2 t /R = mv2 mv3 （3,f4 t=B2 L2 v3 t /R = mv3 mv4 （4,fn t=B2 L2 vn-1 t /R = mvn-1 mvt （n,v0 t+ v1 t + v2 t + v3 t + vn-1 t + vn t =d,将各式相加，得,B2 L2 d /R = mv0 mvt,可见速度的变化跟位
14、移成线性关系,例5、如图示，匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒ab与光滑导轨接触良好，有效长度为L，外电阻为R ，现用外力使导体棒以O O为平衡位置做简谐运动，其周期为T，棒经O O时的速度为V，试求：将棒从左边最大位置移至平衡位置的过程中，外力所做的功（已知棒的质量为m,解,ab做简谐运动时的速度为v,则产生的感应电动势为,E=BLv=BLVsint 正弦交流电,其最大值为Em=BLV,有效值为E=0.707BLV,产生的感应电流功率为,P=E2 / R=（BLV）2 2R,运动的时间为 t=T/4,产生的感应电能为,W电=Pt= （BLV）2T 8R,由能量守恒定律得,WF=W电+1/2 m
15、 V2 =（BLV）2T 8R+ 1/2 m V2,题目,练习、如图示为间距为L 的光滑平行金属导轨，水平地放在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端电阻R，一电阻是r、质量为m的导体棒ab放置在导轨上，在外力F作用下从t=0的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为V=Vmsin t，不计导轨电阻，试求： 从t=0到t=2/时间内电阻R产生的热量 从t=0到t=/ 2 时间内外力F所做的功,解,ab运动时的速度为 V=Vmsin t,则产生的感应电动势为,E=BLV=BLVmsint 正弦交流电,其最大值为Em=BLVm,有效值为E=0.71BLVm,I=E /（R+r,电阻R产生的热量为
16、,Q= I2 Rt = （0.71BLVm）2 （R+r）2 R 2/ = R B 2 L 2 Vm2 （R+r）2,由能量守恒定律，外力F所做的功转化为电能和动能,WF=W电+1/2 m V2 = / 2 （BLVm）22（R+r） + 1/2 m V2 = B 2 L 2 Vm24 （R+r） + 1/2 m Vm2,如图示,螺线管匝数n=4,截面积.S=0.1m2,管内匀强磁场以B1/t=10T/s 逐渐增强, 螺线管两端分别与两根竖直平面内的平行光滑直导轨相接, 垂直导轨的水平匀强磁场B2=2T, 现在导轨上垂直放置一根质量m=0.02kg, 长l=0.1m的铜棒,回路总电阻为R=5,试求铜棒从静止下落的最大速度. (g=10m/s2,解,螺线管产生感生电动势 E1=nS B1/t=4V 方向如图示,I1 =0.8A F1=B2 I1 L=0.16N mg=0.2N,mg F1 ab做加速运动,又产生感应电动势E2,（动生电动势,当达到稳定状态时,F2 =mg=0.2N,F2 =BI2 L I2 =1A,I2 =(E1 +E2 )/R=(4+E2
