广东省高中物理第一轮总复习 第10章第3讲电磁感应规律与电路规律的综合应用 粤教版 新课标.ppt

产生感应电动势的部分相当于电源 其常与电路分析的考点相结合 注意分析电路知识的基本要点 1 电路的串并联分析 2 全电路欧姆定律 3 电路总电阻和外电路电阻的分析 4 含电容电路的分析 主题 1 单导体棒切割磁感线的问题如图10 3 1所示 水平面上有两根相距0 5m的足够长的平行金属 图10 3 1 导轨mn和pq 它们的电阻可忽略不计 在m和p之间接有阻值为r的定值电阻 导体棒ab长l 0 5m 其电阻为r 与导轨接触良好 整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中 磁感应强度b 0 4t 现使ab以v 10m s的速度向右做匀速运动 1 ab中的感应电动势多大 2 ab中电流的方向如何 3 若定值电阻r 3 0 导体棒的电阻r 1 0 则电路中的电流多大 感应电动势 闭合电路欧姆定律 1 ab中的感应电动势e blv代入数值 得 e 2 0v 2 根据右手定则 知ab中电流的方向为b a 3 由闭合电路欧姆定律 回路中的电流代入数值 得 i 0 5a 图10 3 2 双选 如图10 3 2所示 有两根和水平方向成a角的光滑平行的金属轨道 上端接有可变电阻r 下端足够长 空间有垂直于轨道平面的匀强磁场 磁感应强度为b 一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下 经过足够长的时间后 金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm 则 a 如果b增大 vm将变大b 如果a变大 vm将变大c 如果r变大 vm将变大d 如果m变小 vm将变大 bc 当金属杆由静止开始滑下的过程中 金属杆就是一个电源 与电阻r构成一个回路 其受力情况如图所示 根据牛顿第二定律得mgsina ma 所以金属杆由静止开始做加速度减小的加速运动 当a 0时 即mgsina 此时达最大速度vm 可得vm 故由此式知选项b c正确 主题 2 电磁感应中的求电荷量类型问题 双选 如图10 3 5所示 固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距 图10 3 5 为d 其右端接有阻值为r的电阻 整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为b的匀强磁场中 一质量为m 质量分布均匀 的导体杆ab垂直于导轨放置 且与两导轨保持良好接触 杆与导轨之间的动摩擦因数为 现杆在水平向左 垂直于杆的恒力f作用下从静止开始沿导轨运动距离l时 速度恰好达到最大 运动过程中杆始终与导轨保持垂直 设杆接入电路的电阻为r 导轨电阻不计 重力加速度大小为g 则此过程 a 杆的速度最大值为b 流过电阻r的电量为c 恒力f做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量d 恒力f做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量 bd 导体棒切割产生的感应电动势 动能定理 功能原理当杆达到最大速度vm时 得 a错 由公式 b对 在棒从开始到达到最大速度的过程中由动能定理有 wf wf w安 ek 其中wf mg w安 q 恒力f做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量与回路产生的焦耳热之和 c错 恒力f做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和 d对 如图10 3 4 a 所示 一个电阻值为r 匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻r1连接成闭合回路 线圈的半径为r1 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场 磁感应强度b随时间t变化的关系图线如图 b 所示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和b0 导线的电阻不计 求0至t1时间内 图10 3 4 1 通过电阻r1上的电流大小和方向 2 通过电阻r1上的电量q及电阻r1上产生的热量 1 由图象分析可知 0至t1时间内由法拉第电磁感应定律有而由闭合电路欧姆定律有 联立以上各式解得通过电阻r1上的电流大小为由楞次定律可判断通过电阻r1上的电流方向为从b到a 2 通过电阻r1上的电量电阻r1上产生的热量 主题 3 双导体棒切割磁感线的问题在电磁感应现象中 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路中将产生感应电动势 该导体或回路等效于电源 在一些电磁感应问题中 这样的电源有两个 我们把该类型问题都归类为 双电源 问题 这类问题在历年高考中多次出现 同学们解答时感到困难 往往考虑不周 顾此失彼 造成解题错误 如图10 3 5所示 两根平行的金属导轨 固定在同一水平面 磁感应强度b 0 50t的匀强磁场与导轨所 图10 3 5 在平面垂直 导轨的电阻很小 可忽略不计 导轨间的距离l 0 20m 两根质量均为m 0 10kg的平行金属杆甲 乙可在导轨上无摩擦地滑动 滑动过程中与导轨保持垂直 每根金属杆的电阻为r 0 50 在t 0时刻 两杆都处于静止状态 现有一与导轨平行 大小为0 20n的恒力f作用于金属杆甲上 使金属杆在导轨上滑动 经过t 5 0s 金属杆甲的加速度为a 1 37m s2 问此时两金属杆的速度各为多少 牛顿第二定律 电磁感应定律 两杆等效为两个电源 不论磁场方向如何 两者均构成反向串联关系 设任一时刻t两金属杆甲 乙的速度分别为v1和v2 金属杆甲 乙产生的感应电动势 e1 blv1 e2 blv2回路中的感应电动势 e e1 e2 bl v1 v2 回路中的电流 杆甲的运动方程 f bil ma 由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等 方向相反 所以两杆的动量 t 0时为0 等于外力f的冲量 ft mv1 mv2联立以上各式解得 代入数据得 v1 8 15m s v2 1 85m s 本题中 有恒定拉力作用 动量不守恒 须对系统运用动量定理列式 两杆上的磁场力等大反向 这两个力对系统总动量的增加无贡献 如图10 3 6所示 两根平行金属导轨固定在水平桌面上 每根导轨每米的电阻为r0 0 10 导轨的端点p q用电阻可忽略的 图10 3 6 导线相连 两导轨间的距离l 0 20m 有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面 已知磁感应强度b与时间t的关系为b kt 比例系数k 0 20t s 一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动 在滑动过程中保持与导轨垂直 在t 0时刻 金属杆紧靠在p q端 在外力作用下 杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动 求在t 6 0s时金属杆所受的安培力 金属杆切割线磁感线和磁场变化均产生感应电动势 金属杆和闭合回路等效为两电源 不论磁场方向如何 两电源均构成顺向串联关系 以a表示金属杆运动的加速度 在t时刻 金属杆与初始