2019-2020學(xué)年高中物理 全冊模塊要點回眸 第6點 電磁感應(yīng)中的電路問題學(xué)案 粵教版選修3-2

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1、第6點　電磁感應(yīng)中的電路問題 1．對電源的理解 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就是電源．如：切割磁感線的導(dǎo)體棒、內(nèi)有磁通量變化的線圈等．這種電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能． 判斷感應(yīng)電流和感應(yīng)電動勢的方向，都是利用“相當(dāng)于電源”的部分根據(jù)右手定則或楞次定律判定的．實際問題中應(yīng)注意外電路電流由高電勢流向低電勢，而內(nèi)電路則相反． 2．對電路的理解 內(nèi)電路是切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈，外電路由電阻、電容器等電學(xué)元件組成． 在閉合電路中，“相當(dāng)于電源”的導(dǎo)體兩端的電壓與真實的電源兩端的電壓一樣，等于路端電壓，而不等于感應(yīng)電動勢． 3．解決電磁感應(yīng)中的電路問題三

2、步曲 (1)確定電源．切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，利用E＝n或E＝BLv求感應(yīng)電動勢的大小，利用右手定則或楞次定律判斷感應(yīng)電流方向． (2)分析電路結(jié)構(gòu)(內(nèi)、外電路及外電路的串、并聯(lián)關(guān)系)，畫出等效電路圖． (3)利用電路規(guī)律求解．主要應(yīng)用閉合電路歐姆定律及串、并聯(lián)電路的基本性質(zhì)等列方程求解． 對點例題　半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.2T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R＝2Ω，一金屬棒M

3、N與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計． 圖1 (1)若棒以v＝5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑OO′的瞬時(如圖1所示)，MN中的電動勢和流過燈L1的電流． (2)撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O′以O(shè)O′為軸向上翻轉(zhuǎn)90°，若此時磁場隨時間均勻變化，其變化率為＝T/s，求L1的功率． 解題指導(dǎo)　審題時注意分析：棒滑過圓環(huán)直徑OO′的瞬時，導(dǎo)體棒的有效切割長度是多大？感應(yīng)電動勢如何計算？電路結(jié)構(gòu)是怎樣的？將右面的半圓環(huán)翻轉(zhuǎn)90°后，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的有效面積是多大？感應(yīng)電動勢如何計算？電路結(jié)構(gòu)是怎樣的？ (1)棒滑過圓環(huán)直徑OO′的瞬時，MN中的

4、電動勢E1＝2Bav＝0.8 V 等效電路如圖甲所示， 流過燈L1的電流 I1＝＝0.4 A. (2)撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O′以O(shè)O′為軸向上翻轉(zhuǎn)90°，半圓環(huán)OL1O′中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當(dāng)于電源，燈L2為外電路，等效電路如圖乙所示， 感應(yīng)電動勢 E2＝＝·＝0.32 V L1的功率P1＝()2＝1.28×10－2 W. 答案　(1)0.8V　0.4A　(2)1.28×10－2W 如圖2甲所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ被固定在水平面上，導(dǎo)軌間距l(xiāng)＝0.6m，兩導(dǎo)軌的左端用導(dǎo)線連接電阻R1及理想電壓表V，電阻為r＝2Ω的金屬棒垂

5、直于導(dǎo)軌靜止在AB處；右端用導(dǎo)線連接電阻R2，已知R1＝2Ω，R2＝1Ω，導(dǎo)軌及導(dǎo)線電阻均不計．在矩形區(qū)域CDFE內(nèi)有豎直向上的磁場，CE＝0.2m，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示．開始時電壓表有示數(shù)，當(dāng)電壓表示數(shù)變?yōu)榱愫螅瑢饘侔羰┘右凰较蛴业暮懔，使金屬棒剛進(jìn)入磁場區(qū)域時電壓表的示數(shù)又變?yōu)樵瓉淼闹担饘侔粼诖艌鰠^(qū)域內(nèi)運(yùn)動的過程中電壓表的示數(shù)始終保持不變．求： 　 圖2 (1)t＝0.1s時電壓表的示數(shù)； (2)恒力F的大??； (3)從t＝0時刻到金屬棒運(yùn)動出磁場的過程中整個電路產(chǎn)生的熱量． 答案　(1)0.3V　(2)0.27N　(3)0.09J 解析　(1)設(shè)磁場

6、寬度為d＝CE，在0～0.2s的時間內(nèi)，有E＝＝ld＝0.6V 此時，R1與金屬棒并聯(lián)后再與R2串聯(lián) R＝R并＋R2＝1Ω＋1Ω＝2Ω U＝R并＝0.3V. (2)金屬棒進(jìn)入磁場后，R1與R2并聯(lián)后再與r串聯(lián)，有 I′＝＋＝0.45A F安＝BI′l＝1.0×0.45×0.6N＝0.27N 由于金屬棒進(jìn)入磁場后電壓表的示數(shù)始終不變，所以金屬棒做勻速運(yùn)動，有 F＝F安 F＝0.27N. (3)在0～0.2s的時間內(nèi)有Q＝t＝0.036J 金屬棒進(jìn)入磁場后，有 R′＝＋r＝Ω E′＝I′R′＝1.2V E′＝Blv，v＝2m/s t′＝＝s＝0.1s Q′＝E′I′t′＝0.054J Q總＝Q＋Q′＝0.036J＋0.054J＝0.09J. 4