江苏省东海县石榴高级中学高三物理一轮复习 电路问题课件.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，r24，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=0.40.55v=1v,r并=4/3i总=3/4ai1=0.5a,p1=i12r1=1/42w=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=6blv11r,电流方向由pa,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=0.20.85=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=0.5a2b/t=0.32vl1的功率p1=e22/4r=1.28102w,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:rb2:1,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=bv2rsin等效电路如图示：,此时弧acb和弧adb的电阻分别为2r(-)和2r，,它们的并联电阻为r并=2r(-)/,i=e/r并=bvsin(-),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5ms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0.3f，则充电量多少？,解：画出等效电路如图示：,e=blv=0.10.45=0.2v,r并=2/3,i=e/（r并+r）=0.2a,ur2=ir并=0.22/3=4/30v,q=cur2=0.310-64/30=410-8c,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