《(含答案)电磁感应中的电路问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(含答案)电磁感应中的电路问题（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 电磁感应中的电路问题 一、基础知识 1、内电路和外电路 (1)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 (2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻，其余部分是外电路 2、电源电动势和路端电压 (1)电动势： EBlv 或 E n t . (2)路端电压： U IREIr. 3、对电磁感应中电源的理解 (1)电源的正负极、感应电流的方向、电势的高低、电容器极板带电问题，可用右手定 则或楞次定律判定 (2)电源的电动势的大小可由EBlv 或 En t 求解 4、对电磁感应电路的理解 (1)在电磁感应电路中，相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能 (2)“电源
2、 ”两端的电压为路端电压，而不是感应电动势 5、解决电磁感应中的电路问题三步曲 （1）确定电源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 体或回路就相当于电源，利用En t 或 EBlvsin 求感应电动势的大小，利用右手定则 或楞次定律判断电流方向 （2）分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系)，画出等效电路图 （3）利用电路规律求解主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解 二、练习 1、对电磁感应中等效电源的理解粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场 中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行现使线框以同样大小的 速度沿四个不同方
3、向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b 两点间的 电势差绝对值最大的是 () 2 答案B 解析线框各边电阻相等，切割磁感线的那个边为电源，电动势相同均为Blv.在 A、C、 D 中， Uab1 4Blv，B 中， U ab 3 4Blv，选项 B 正确 2、如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直 时两端的电阻)，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，与环 的最高点A 铰链连接的长度为2a、电阻为 R 2的导体棒 AB 由水平 位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v，则这时AB 两 端的电压大小为() A. Bav 3 B.Bav 6 C.
4、2Bav 3 DBav 答案A 解析摆到竖直位置时，AB 切割磁感线的瞬时感应电动势EB 2a (1 2v)Bav.由闭合 电路欧姆定律得，UAB E R 2 R 4 R 4 1 3Bav，故选 A. 3、如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为l1 m， cd 间、 de 间、 cf 间分别接阻值为R10 的电阻 一阻值为 R10 的导体棒ab 以速度 v 4 m/s 匀速 向左运动， 导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小为B0.5 T、方 向竖直向下的匀强磁场下列说法中正确的是() A导体棒ab 中电流的流向为由b 到 a Bcd 两端的电压为1 V Cde
5、两端的电压为1 V D fe 两端的电压为1 V 答案BD 解析由右手定则可判知A 选项错；由法拉第电磁感应定律EBlv0.514 V2 V，Ucd R RRE 1 V，B 正确；由于 de、cf 间电阻没有电流流过，故UcfUde0，所 3 以 UfeUcd1 V，C 错误， D 正确 4、如图所示，MN、PQ 是间距为L 的平行金属导轨，置于磁感应强度为 B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P 间接有一阻值 为 R 的电阻一根与导轨接触良好、有效阻值为 R 2 的金属导线ab 垂 直导轨放置，并在水平外力F 的作用下以速 度 v 向右匀速运动，则(不计导轨电阻 ) () A通过电
6、阻R 的电流方向为PRM Ba、b 两点间的电压为BLv Ca 端电势比b 端电势高 D外力 F 做的功等于电阻R 上产生的焦耳热 答案C 解析由右手定则可知通过金属导线的电流由b 到 a， 即通过电阻R 的电流方向为M RP，A 错误；金属导线产生的感应电动势为BLv，而 a、b 两点间的电压为等效电路 路端电压，由闭合电路欧姆定律可知，a、b 两点间电压为 2 3BLv，B 错误；金属导线可 等效为电源，在电源内部，电流从低电势流向高电势，所以a端电势高于b 端电势， C 正确；根据能量守恒定律可知，外力F 做的功等于电阻R 和金属导线产生的焦耳热之 和， D 错误 5、如图所示，两光滑平
7、行金属导轨间距为L，直导线MN 垂直跨在 导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强 磁场中，磁感应强度为B.电容器的电容为C，除电阻 R 外，导轨和 导线的电阻均不计现给导线MN 一初速度，使导线MN 向右运动， 当电路稳定后，MN 以速度 v 向右做匀速运动时() A电容器两端的电压为零 B电阻两端的电压为BLv C电容器所带电荷量为CBLv D为保持MN 匀速运动，需对其施加的拉力大小为 B 2L2v R 答案C 解析当导线 MN 匀速向右运动时，导线 MN 产生的感应电动势恒定，稳定后， 电容器 既不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端没有电压，电容器两极板间的电压为U
8、 E BLv，所带电荷量Q CUCBLv，故 A、 B 错， C 对； MN 匀速运动时，因无电 流而不受安培力，故拉力为零，D 错 4 6、如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体 框 abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v 速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移 出磁场的两过程中() A导体框中产生的感应电流方向相同 B导体框中产生的焦耳热相同 C导体框ad 边两端电势差相同 D通过导体框截面的电荷量相同 答案AD 解析由右手定则可得两种情况导体框中产生的感应电流方向相同，A 项正确； 热量 Q I2Rt (Blv R ) 2Rl v B 2l3v
9、 R ，可知导体框产生的焦耳热与运动速度有关，B 项错误；电荷 量 qIt Blv R l v Bl 2 R ，故通过截面的电荷量与速度无关，电荷量相同，D 项正确；以速 度 v 拉出时， Uad 1 4Blv，以速度 3v 拉出时， Uad 3 4Bl 3v，C 项错误 7、两根平行的长直金属导轨，其电阻不计，导线ab、cd 跨在导轨上 且与导轨接触良好，如图所示，ab 的电阻大于cd 的电阻，当cd 在 外力 F1(大小 )的作用下，匀速向右运动时， ab 在外力 F2(大小 )的作 用下保持静止， 那么在不计摩擦力的情况下(Uab、Ucd是导线与导轨 接触间的电势差) () A F1F2
10、，UabUcdBF1UcdDF1F2，UabUcd 答案D 解析通过两导线电流强度一样，两导线都处于平衡状态，则F1BIl， F2BIl，所以 F1F2，A、B 错误； UabIRab，这里 cd 导线相当于电源，所以Ucd是路端电压，Ucd IRab，即 UabUcd，故 D 正确 8、把总电阻为2R 的均匀电阻丝焊接成一半径为a 的圆环，水平固定在 竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a、 电阻等于 R、粗细均匀的金属棒MN 放在圆环上，它与圆环始终保持 良好的接触当金属棒以恒定速度v 向右移动经过环心O 时，求： (1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN；
11、(2)圆环和金属棒上消耗的总热功率 答案(1) 4Bav 3R ，从 N 流向 M 2Bav 3 (2)8B 2a2v2 3R 5 解析(1)把切割磁感线的金属棒看成一个内阻为R、电动势为E 的电源，两个半圆环 看成两个并联的相同电阻，画出等效电路图如图所示 等效电源电动势为EBlv 2Bav外电路的总电阻为 R 外 R1R2 R1 R2 1 2R 棒上电流大小为I E R外R 2Bav 1 2RR 4Bav 3R 电流方向从N 流向 M. 根据分压原理，棒两端的电压为 UMN R外 R外R E 2 3Bav. (2)圆环和金属棒上消耗的总热功率为PIE8B 2a2v2 3R . 9、如图 4
12、(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L0.3 m，导轨左端连接R0.6 的电阻，区域abcd 内存在垂直于导轨平面B0.6 T 的匀强磁场，磁场区域宽D0.2 m细金属棒A1和 A2用长为 2D0.4 m 的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与 导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r0.3 .导轨电阻不计使金属棒以恒定 速度 v1.0 m/s 沿导轨向右穿越磁场计算从金属棒A1进入磁场 (t0)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 解析t1 D v 0.2 s 在 0t1时间内， A1产生的感应电动势E1BLv0.18 V. 其等效电路如
13、图甲所示 由图甲知，电路的总电阻甲 R 总r rR rR0.5 总电流为I E1 R总0.36 A 通过 R 的电流为IR I 30.12 A A1离开磁场 (t10.2 s)至 A2刚好进入磁场 (t22D v 0.4 s)的时间内， 回 路无电流， IR0，乙 6 从 A2进入磁场 (t20.4 s)至离开磁场t3 2DD v 0.6 s 的时间内， A2上的感应电动势为 E20.18 V，其等效电路如图乙所示 由图乙知，电路总电阻R总 0.5 ，总电流I 0.36 A，流过 R 的电流 IR0.12 A， 综合以上计算结果，绘制通过R 的电流与时间关系如图所示 10、 (2011 重庆理
14、综 23)有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示该机底面固 定有间距为L、长度为d 的平行金属电极电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面 向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻R.绝缘橡胶带上镀有间距为d 的平行细金属条， 磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻 若橡胶带匀速运动时， 电压表读数为U，求： (1)橡胶带匀速运动的速率； (2)电阻 R消耗的电功率； (3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功 答案(1) U BL (2)U 2 R (3) BLUd R 解析(1)设该过程产生的感应电动势为E，橡胶带运动速率为v. 由： EBLv，E U，得： v U BL . (2)设电阻 R 消耗的电功率为P，则 P U 2 R . (3)设感应电流大小为I，安培力为F，克服安培力做的功为W. 由： IU R，FBIL ，WFd，得： W BLUd R .
