高考物理总复习 单元知识章节考点课件43.ppt

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 r2 4 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 blv 0 4 0 5 5v 1v r并 4 3 i总 3 4ai1 0 5a p1 i12r1 1 4 2w 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 blv 画出等效电路如图示 r外 2r 9r r i总 e r外 r 9blv 11r iap 2i总 3 6blv 11r 电流方向由p a 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 2 0 8 5 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l2为外电路 等效电路如图 2 所示 感应电动势e2 t 0 5 a2 b t 0 32v l1的功率p1 e22 4r 1 28 102w 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 rb 2 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 bcd 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iac 2i 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iac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 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 bvlab bv 2rsin 等效电路如图示 此时弧acb和弧adb的电阻分别为2 r 和2r 它们的并联电阻为r并 2r i e r并 bv sin 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 当金属棒以5m s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 3 f 则充电量多少 解 画出等效电路如图示 e blv 0 1 0 4 5 0 2v r并 2 3 i e r并 r 0 2a ur2 ir并 0 2 2 3 4 30v q cur2 0 3 10 6 4 30 4 10 8c 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 blve2 2blv 电容器c充电后断路 uef blv 3 ucd e2 2blv uc uce 7blv 3 q cuc 7cblv 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 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