高中物理电磁感应中的电路问题课件.ppt

欢迎莅临指导 2007年12月18日 李全备 电磁感应中的电路问题 本节课学习目标 1 练习法拉第电磁感应定律 2 能够熟练掌握法拉第电磁感应定律与电路结合的相关问题 知道解决此类问题的基本思路 下面让我们一起来探讨吧 07年1月海淀区期末练习14 1 如图所示 在绝缘光滑水平面上 有一个边长为l的单匝正方形线框abcd 在外力的作用下以恒定的速率v向右运动进入磁感应强度为b的有界匀强磁场区域 线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直 线框的ab边始终平行于磁场的边界 已知线框的四个边的电阻值相等 均为r 求 1 在ab边刚进入磁场区域时 线框内的电流大小 2 在ab边刚进入磁场区域时 ab边两端的电压 3 在线框被拉入磁场的整个过程中 线框中电流产生的热量 解 1 ab边切割磁感线产生的感应电动势为 所以通过线框的电流为 2 ab两端的电压为路端电压 所以 3 线框被拉入磁场的整个过程所用时间 线框中电流产生的热量 06年江苏连云港市最后模拟考试16 2 14分 如图所示 矩形导线框abcd固定在水平面上 ab l bc 2l 整个线框处于竖直方向的磁感应强度为b的匀强磁场中 导线框上ab cd段电阻不计 bc ad段单位长度上的电阻为 今在导线框上放置一个与ab边平行且与导线框接触良好的金属棒mn 其电阻为r r l 金属棒在外力作用下沿x轴正方向做速度为v的匀速运动 在金属棒从导线框最左端 x 0 运动到最右端的过程中 请导出金属棒中的感应电流i随x变化的函数关系式 通过分析说明金属棒在运动过程中 mn两点间电压有最大值 并求出最大值um 金属棒运动过程中 在什么位置mn的输出功率最大 并求出最大输出功率pm 你能画出它的等效电路吗 解 金属棒产生的电动势e blv设金属棒沿x轴移动了x的距离 此时外电路的总电阻为 电路中的电流为 由于mn两点间的电压 当外电路电阻r取最大rmax时 u有最大值um 从外电路电阻r与x的表示式可以看出 当x 2l x 即x l时 外电路电阻有最大值 将x l代入上式得 当r r时 输出功率最大 解之得 此时 2007年理综四川卷23 3 16分 如图所示 p q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨 间距为l1 处在竖直向下 磁感应强度大小为b1的匀强磁场中 一导体杆ef垂直于p q放在导轨上 在外力作用下向左做匀速直线运动 质量为m 每边电阻均为r 边长为l2的正方形金属框abcd置于竖直平面内 两顶点a b通过细导线与导轨相连 磁感应强度大小为b2的匀强磁场垂直金属框向里 金属框恰好处于静止状态 不计其余电阻和细导线对a b点的作用力 1 通过ab边的电流iab是多大 2 导体杆ef的运动速度v是多大 解 1 设通过正方形金属框的总电流为i ab边的电流为iab dc边的电流为idc 有 金属框受重力和安培力 处于静止状态 有 由 解得 2 由 1 可得 设导体杆切割磁感线产生的电动势为e 有 e b1l1v 设ad dc cb三边电阻串联后与ab边电阻并联的总电阻为r 则 根据闭合电路欧姆定律 有 i e r 由 解得 4 两金属杆ab cd长均为l 电阻均为r 质量分别为m m m m 用两根质量和电阻均可忽略不计的柔软导线将它们连成闭合回路 并悬挂在水平 光滑 不导电的圆棒两侧 两金属杆都处于水平位置 如图所示 整个装置处在一个与回路平面垂直的匀强磁场中 磁感应强度为b 若金属杆ab正好匀速向下运动 求运动的速度 要考虑仔细哦 07年天津五区县重点校联考 18 5 如图所示 m n是水平放置的很长的平行金属板 两板间有垂直于纸面沿水平方向的匀强磁场其磁感应强度大小为b 0 25t 两板间距d 0 4m 在m n板间右侧部分有两根无阻导线p q与阻值为0 3 的电阻相连 已知mp和qn间距离相等且等于pq间距离的一半 一根总电阻为r 0 2 均匀金属棒ab在右侧部分紧贴m n和p q无摩擦滑动 忽略一切接触电阻 现有重力不计的带正电荷q 1 6 10 9c的轻质小球以v0 7m s的水平初速度射入两板间恰能做匀速直线运动 则 1 m n间的电势差应为多少 2 若ab棒匀速运动 则其运动速度大小等于多少 方向如何 3 维持棒匀速运动的外力为多大 解 1 粒子在两板间恰能做匀速直线运动 所受的电场力与洛仑兹力相等 即 2 洛仑兹力方向向上 则电场力方向向下 umn 0 ab棒应向右做匀速运动 解得 v 8m s 3 因为只有cd端上有电流 受到安培力f bilcd 得 07年佛山市教学质量检测17 6 平行光滑导轨置于匀强磁场中 磁感应强度为b 0 4t 方向垂直于导轨平面 金属棒ab以速度v向左匀速运动 导轨宽度l 1m 电阻r1 r3 8 r2 4 导轨电阻不计 金属棒ab电阻不能忽略 平行板电容器两板水平放置 板间距离d 10mm 内有一质量为m 1 10 14kg 电量q 1 10 15c的粒子 在电键s断开时粒子处于静止状态 s闭合后粒子以a 6m s2的加速度匀加速下落 g取10m s2 求 1 金属棒运动的速度为多少 2 s闭合后 作用于棒的外界拉力的功率为多少 解 1 当s断开时 由于粒子处于静止 mg qe 由 解得 流过ab棒的电流 由闭合电路欧姆定律得 s闭合时 粒子作匀加速运动 由牛顿第二定律有 mg qe1 ma 由 解得 由 解得 blv 得金属棒的速度 2 金属棒匀速运动 外力与安培力平衡 安培力f安 bi1l 外力的功率 p fv bi1lv 0 4 0 1 1 5w 0 2w 通过上面的例题你总结规律了吗 解决电磁感应中的电路问题 必要时应按题意画出等效电路图 将感应电动势等效于电源电动势 产生感应电动势的导体的电阻等效于内电阻 求电动势要用电磁感应定律 其余问题为电路分析及闭合电路欧姆定律的应用 一般解此类问题的基本思路是 明确哪一部分电路产生感应电动势 则这部分电路就是等效电源 正确分析电路的结构 画出等效电路图 结合有关的电路规律建立方程求解 非常感谢您的光临 2007年天津理综卷24 24 18分 两根光滑的长直金属导轨mn m n 平行置于同一水平面内 导轨间距为l 电阻不计 m m 处接有如图所示的电路 电路中各电阻的阻值均为r 电容器的电容为c 长度也为l 阻值同为r的金属棒ab垂直于导轨放置 导轨处于磁感应强度为b 方向竖直向下的匀强磁场中 ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触 在ab运动距离为s的过程中 整个回路中产生的焦耳热为q 求 ab运动速度v的大小 电容器所带的电荷量q 解 1 设ab上产生的感应电动势为e 回路中的电流为i ab运动距离s所用时间为t 则有 e blv 由上述方程得 2 设电容器两极板间的电势差为u 则有 u ir 电容器所带电荷量q cu 解得 18 17分 如图15 a 所示 一端封闭的两条平行光滑导轨相距l 距左端l处的中间一段被弯成半径为h的1 4圆弧 导轨左右两段处于高度相差h的水平面上 圆弧导轨所在区域无磁场 右段区域存在磁场b0 左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场b t 如图15 b 所示 两磁场方向均竖直向上 在圆弧顶端 放置一质量为m的金属棒ab 与导轨左段形成闭合回路