高中物理第2轮复习 专题4 第2讲 电磁感应和电路课件.ppt

第讲 2 电磁感应和电路 专题四电路和电磁感应 在电磁感应中 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 则导体或回路就相当于电源 将它们接上电阻或用电器可以对用电器供电 接上电容器可以使电容器充电 因此电磁感应往往与电路问题联系在一起 一方面要考虑电磁学有关规律 另一方面要考虑电路中的有关规律 感应电路除涉及电功率 端电压 电功和电热等问题外 力学特征更明显 解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型 即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路 把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路 感应电动势的大小相当于电源电动势 其余部分相当于外电路 并画出等效电路图 此时 处理问题的方法与闭合电路求解基本一致 唯一要注意的是电磁感应现象中 有时导体两端有电压 但没有电流流过 这类似于电源两端有电势差但没有接入电路时 电流为零 求解这一类问题的步骤为 类型一 法拉第电磁感定律与电路 例1 湖南省长沙市一中2011届高三月考试卷七 如图4 2 1所示 在坐标系xoy中 在 l x 0区域存在强弱可变化的磁场b1 在0 x 2l区域存在匀强磁场 磁感应强度b2 2 0t 磁场方向均垂直于纸面向里 一边长为l 0 2m 总电阻为r 0 8的正方形线框静止于xoy平面内 线框的一边与y轴重合 图4 2 1 1 若磁场b1的磁感应强度在t 0 5s的时间内由2t均匀减小至0 求线框在这段时间内产生的电热为多少 2 撤去磁场b1 让线框从静止开始以加速度a 0 4m s2沿x轴正方向做匀加速直线运动 求线框刚好全部出磁场前瞬间的发热功率 3 在 2 的条件下 取线框中逆时针方向的电流为正方向 试在图4 2 2给出的坐标纸上作出线框中的电流i随运动时间t的关系图线 不要求写出计算过程 但要求写出图线端点的坐标值 可用根式表示 图4 2 2 解析 1 线框中产生的电动势为 3 如图 变式题 2011 四川 如图4 2 3所示 在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为t 转轴o1o2垂直于磁场方向 线圈电阻为2 从线圈平面与磁场方向平行时开始计时 线圈转过60 时的感应电流为1a 那么 图4 2 3 ac 解析 由题意可知 类型二 动生电动势的大小与右手定则 例2 如图4 2 4所示 水平面内有一平行金属导轨 导轨光滑且电阻不计 匀强磁场与导轨平面垂直 阻值为r的导体棒垂直于导轨静止放置 且与导轨接触良好 t 0时 将开关s由1掷到2 q i v和a分别表示电容器所带的电荷量 棒中的电流 棒的速度和加速度 下列图象正确的是 图4 2 4 解析 由图分析可知 电容器放电有电流通过导体棒 棒将向右加速运动 随速度增大 导体切割磁感线产生的电动势随之增大 电流减小 当速度达到某值时 电流为0 做匀速运动 故电容器两端仍存在电压 q不为0 a错 电流逐渐减小 b错 速度先增大后不变 c错 由于电流减小 f安减小 a减小直至为0 d对 答案 d 变式题 2011 海南 如图4 2 5 eof和e o f 为空间一匀强磁场的边界 其中eo e o fo f o 且eo of oo 为 eof的角平分线 oo 间的距离为l 磁场方向垂直于纸面向里 一边长为l的正方形导线框沿oo 方向匀速通过磁场 t 0时刻恰好位于图示位置 规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正 则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是 图4 2 5 答案 b 解析 从图示位置到左边框运动至o 点 感应电流均匀增大为正 左边框再运动至oo 中点过程 感应电流为正不变 左边框由oo 中点再运动至o过程感应电流先减小后改变方向增大 以后右边框再运动至oo 中点过程 感应电流为负不变 右边框再运动至o过程感应电流减小至0 图b正确 类型三 电磁感应与简单的力学综合 例3 2011 上海 如图4 2 6 均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置 当a绕o点在其所在平面内旋转时 b中产生顺时针方向的感应电流 且具有收缩趋势 由此可知 圆环a a 顺时针加速旋转b 顺时针减速旋转c 逆时针加速旋转d 逆时针减速旋转 图4 2 6 解析 本题考查法拉第电磁感应 由题意知 圆环a b电流方向相同 在安培力作用下体现出相互吸引的效果 且根据 增反减同 原则 a环在减速旋转 答案 d 变式题 2011 浙江 如图甲所示 在水平面上固定有长为l 2m 宽为d 1m的金属 u 型导轨 在 u 型导轨右侧l 0 5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场 且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示 在t 0时刻 质量为m 0 1kg的导体棒以v0 1m s的初速度从导轨的左端开始向右运动 导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 0 1 导轨与导体棒单位长度的电阻均为l 0 1 m 不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地磁场的影响 取g 10m s2 1 通过计算分析4s内导体棒的运动情况 2 计算4s内回路中电流的大小 并判断电流方向 3 计算4s内回路产生的焦耳热 解析 1 导体棒先在无磁场区域做匀减速运动 有 导体棒停止运动 即v1