2019物理第十章第三课时 电磁感应规律与电路规律的综合

广州出版社 2015年五羊高考 高考总复习物理 课件 2015年五羊高考物理复习 第3课时电磁感应规律与电路规律的综合 课堂主题互动 1 电磁感应等效电路中的电源 负载 1 电源 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 它与外电路接通工作时 将非电能转化为电能 提供给全电路 故 的导体或 的回路相当于电源 2 负载 它是将电能转化为非电能的装置或储存电能的装置 如 电阻 电动机 电容器 2 电源正 负极的确定 1 根据右手定则确定 如图所示 某金属导体FH在磁场中切割磁感线 则伸展右手 让大拇指指向导体运动方向 让磁感线穿过手掌心 则四指指向为导体中感应电动势方向 图中 端分别为等效电源的正极 切割磁感线 磁通量发生变化 M 课堂主题互动 2 根据楞次定律确定 假设导体棒与其它电路接成回路 图中未画出 根据楞次定律可判断导体棒中感应电流从 端流入 从 端流出 故 端为等效电源正极 3 根据左手定则确定 导体棒在磁场中运动时 其中自由电子受到洛仑兹力作用 根据左手定则可知 电子受洛仑兹力会沿导体棒向 端迁移 集聚 故导体棒 端会集聚正电荷 端集聚负电荷 端相当于等效电源正极 3 等效电源电动势与路端电压若等效电源电动势为E 等效电源内阻为r 回路电流为I 当等效电源外电路接通时 等效电源路端电压为U 当等效电源外电路短接时 等效电源的路端电压为U 当等效电源外电路断开时 等效电源的路端电压为U N M M N M N M E Ir 0 E 课堂主题互动 例题1 2011 湛江调研 如图所示 在磁感应强度B 1 2T的匀强磁场中 让导体PQ在U型导轨上以速度v0 10m s向右匀速滑动 两导轨间距离L 0 5m 若定值电阻为R 2 0 导体PQ电阻r 1 0 则导体棒两端P Q之间电压 A UPQ 0 6VB UPQ 6 0VC UPQ 4 0VD 导体PQ两端电压大于定值电阻两端电压 主题一 根据右手定则和法拉第电磁感应定律确定电路 C 变式1 如图 甲 所示 半径为r1的圆形区域内有均匀磁场 磁感应强度为B0 磁场方向垂直纸面向里 半径为r2的阻值为R的金属圆环与磁场同心放置 圆环与阻值也为R的电阻R1连结成闭合回路 一金属棒MN与金属环接触良好 棒与导线的电阻不计 1 若棒以v0的速率在环上向右匀速滑动 求棒滑过圆环直径的瞬时 如图所示 流过R1的电流大小与方向 2 撤去中间的金属棒MN 若磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图 乙 所示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和B0 求0至t0时间内通过电阻R1上的电量q 主题一 根据右手定则和法拉第电磁感应定律确定电路 变式1 解析 1 棒中电动势 2B0r1v0即并联支路电压为U 通过电阻R1中电流 方向由a到b 2 由法拉第电磁感应定律有 而由图象分析可知 0至to时间内 由闭合电路欧姆定律有得通过电阻R1上的电流大小为通过电阻R1的电量 主题一 根据右手定则和法拉第电磁感应定律确定电路 主题二 根据楞次定律和法拉第电磁感应定律确定电路 例题2 如图 甲 所示 螺旋管匝数n 1500匝 横截面积S 20cm2 线圈电阻r 1 5 定值电阻R1 3 5 R2 25 穿过螺旋管的磁场磁感应强度B随时间变化规律如图 乙 所示 若O点接地 则A C两点间电压为多大 A点电势为多少 解 图 甲 中发生电磁感应现象 具体产生感应电动势的部位是螺旋管 因而将螺旋管等效为回路中的电源 由图 乙 得 根据法拉第电磁感应定律 螺旋管产生的感应电动势 代入数据得E 6V由全电路欧姆定律 回路电流 代入数据得I 0 2A 根据楞次定律 产生的感应电流从螺旋管C端流出 相当电源正极 从A端流进 相当电源负极 电源路端电压为UCA E Ir 6 0 2 1 5V 5 7VUAC 5 7V 主题二 根据楞次定律和法拉第电磁感应定律确定电路 由于通过电阻的电流方向是从C到A 所以A点电势比接地点O 电势为零 电势低 设A点电势为 A有0 A I R2代入数据得 A 5V 主题二 根据楞次定律和法拉第电磁感应定律确定电路 变式2 如图 甲 所示 一长为L 2m的金属 U 型框与两平行金属板AB相连 两板之间用一绝缘光滑水平杆相连 一质量为M 0 1kg 电量大小为q 0 1c可看成质点的带电小球套在杆中并靠近A板静止 从t 0时刻开始 在 U 型框宽为d 1m内加入垂直纸面向外且大小随时间变化的磁场 如图乙所示 后 发现带电小球可以向右运动 求 1 小球带何种电荷 2 小球达到B板时的速度大小 3 通过分析计算后在丙图坐标系中作出小球在AB杆上的V t图象 主题二 根据楞次定律和法拉第电磁感应定律确定电路 主题二 根据楞次定律和法拉第电磁感应定律确定电路 变式3 2005 广东高考 如图所示 一半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场 磁场方向垂直于导线框所在平面 导线框的左端通过导线接一对水平放置的平行金属板 两板间的距离为d 板长为l t 0时 磁场的磁感应强度B从B0开始均匀增大 同时 在板2的左端且非常靠近板2的位置有一质量为m 带电量为 q的液滴以初速度v0水平向右射入两板间 该液滴可视为质点 1 若小球能从两板射出 则小球在电场中运动时间是多少 2 要使该液滴能从两板间射出 磁感应强度随时间的变化率k应满足什么条件 主题二 根据楞次定律和法拉第电磁感应定律确定电路 主题二 根据楞次定律和法拉第电磁感应定律确定电路 主题二 根据楞次定律和法拉第电磁感应定律确定电路 卷例 如图所示 匀强磁场的方向垂直于电路所在平面 导体棒与电路接触良好 当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时 若不计摩擦和导线的电阻 整个过程中 灯泡L未被烧毁 电容器C未被击穿 则该过程中 A 电容器C的上极板带负电B 灯泡的亮度变大C 通过ab棒与灯泡的电流相等D 电容器两极板间的电场强度将不变 评卷现场观摩 B 评卷现场观摩 变式4 图中EF GH为平行的金属导轨 其电阻可不计 R为电阻器 C为电容器 AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆 有均匀磁场垂直于导轨平面 若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流 则当横杆AB D A 匀速滑动时 I1 0 I2 0B 匀速滑动时 I1 0 I2 0C 加速滑动时 I1 0 I2 0D 加速滑动时 I1 0 I2 0 评卷现场观摩 课外演练 1 电阻R 电容C与一线圈连成闭合回路 条形磁铁静止于线圈的正上方 如图所示 现使磁铁N极向下 接近线圈上端 则流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是 A 从a到b 上极板带正电B 从a到b 下极板带正电C 从b到a 上极板带正电D 从b到a 下极板带正电 D 课外演练 2 如图所示 两块水平放置的平行金属板间距为d 竖直放置的线圈匝数为n 定值电阻和线圈的电阻均为R 其它电阻不计 当竖直向上的磁场B穿过线圈后 极板间一个质量为m 电量为 q的带电油滴恰好处于静止状态 则磁场的变化情况是 A 均匀增大 磁通量的变化率为B 均匀增大 磁通量的变化率为C 均匀减小 磁通量的变化率为D 均匀减小 磁通量的变化率为 A 课外演练 3 用均匀导线做成的正方形线框abcd的边长为0 2m 正方形的一半MdcN放在和纸面垂直向里的匀强磁场中 如图所示 当磁场以10T s的变化率增强时 线框中M N两点电势差用UMN表示 则 A UMN 0 2VB UMN 0 2VC UMN 0 1VD UMN 0 1V D 课外演练 4 如图 甲 光滑平行金属导轨MN PQ所在平面与水平面成角 M P两端接有阻值为R的定值电阻 阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置 其它部分电阻不计 整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中 磁场方向垂直导轨平面向上 从t 0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力F 由静止开始沿导轨向上运动 运动中棒始终与导轨垂直 且接触良好 通过R的感应电流随时间t变化的图象如图乙所示 下面分别给出了穿过回路abPM的磁通量 磁通量的变化率 棒两端的电势差和金属棒的速度v随时间变化的图象 其中正确的是 BD 课外演练 5 在如图甲所示的电路中 螺线管匝数n 1500匝 横截面积S 20cm2 螺线管导线电阻r 1 0 R1 4 0 R2 5 0 C 30 F 在一段时间内 穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化 求 1 求螺线管中产生的感应电动势及两端电压 2 闭合S 电路中的电流稳定后 电阻R1的电功率 3 S断开后 流经R2的电量 课外演练 解析 1 根据法拉第电磁感应定律得 根据全电路欧姆定律得 2 根据 得 3 S断开后 流经R2的电量即为S闭合时C极板上所带的电量Q电容器两端的电压流经R2的电量 课外演练 6 如图3 8 甲 所示 平行金属导轨竖直放置 导轨间距为L 1m 上端接有电阻R1 3 下端接有电阻R2 6 虚线OO 下方是垂直于导轨平面的匀强磁场 现将质量m 0 1kg 电阻不计的金属杆ab 从OO 上方某处垂直导轨由静止释放 杆下落h 0 2m过程中始终与导轨保持良好接触 加速度a与下落距离h的关系图象如图 乙 所示 求 1 磁感应强度B 2 杆下落0 2m过程中通过电阻R2的电荷量q 课外演练 解析 1 由图象知 杆自由下落距离是0 05m 当地重力加速度g 10m s2 则杆刚进入磁场时的速度 1m s由图象知杆刚进入磁场时加速度由牛顿第二定律得回路中的电动势 杆中的电流 2 杆在磁场中运动产生的平均感应电动势杆中的平均电流 通过杆的电荷量 得 通过R2的电量 课外演练 7 2013 广州二模 如图 足够长平行金属导轨内有垂直纸面向里的匀强磁场 金属杆ab与导轨垂直且接触良好 导轨右端通过电阻与平行金属板AB连接 已知导轨相距为L 磁场磁感应强度为B R1 R2和ab杆的电阻值均为 其余电阻不计 板间