D053.电磁感应中的电路问题、力学问题

1、1电磁感应中电路知识的关系图1、解决电磁感应中的电路问题，必须按题意、解决电磁感应中的电路问题，必须按题意画出等效电路图，将感应电动势等效于电源电画出等效电路图，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。为电路分析及闭合电路欧姆定律的应用。2、一般解此类问题的基本思路是：、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分电路就是等效电源正确分析

2、电路的结构，画出等效电路图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结合有关的电路规律建立方程求解 3易错总结对于电磁感应现象中的电路结构分析有两个方面容易出错：(1)电源分析错误，不能正确地应用右手定则或楞次定律判断电源的正负极，不能选择恰当的公式计算感应电动势的大小(2)外电路分析错误，不能正确判断电路结构的串并联关系027.盐城市盐城市07/08学年度第一次调研考试学年度第一次调研考试 55两金属棒和三根电阻丝如图连接两金属棒和三根电阻丝如图连接,虚线框内虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之比小之比R1:R

3、2:R3=1：2：3，金属棒电阻不计。当，金属棒电阻不计。当S1、S2闭合，闭合，S3 断开时，闭合的回路中感应电流断开时，闭合的回路中感应电流为为I，当，当S2、S3闭合，闭合，S1 断开时，闭合的回路中感断开时，闭合的回路中感应电流为应电流为5I，当，当S1、S3闭合，闭合，S2 断开时，闭合的断开时，闭合的回路中感应电流是回路中感应电流是 （ ）A0 B3I C6I D7IS1R1S2R2S3R3D解见下页解见下页S1RS22RS33R解：解： 设变化磁场上下两部分的面积分别为设变化磁场上下两部分的面积分别为al、bl，上下两部分产生的感应电动势分别为上下两部分产生的感应电动势分别为E1

4、、E2当当S1、S2闭合，闭合，S3 断开时，断开时，当当S2、S3闭合，闭合，S1 断开时断开时当当S1、S3闭合，闭合，S2 断开时断开时S1RS22RS33RS1RS22RS33RtBalE 1tBblE 2E1=I3RE2=5I5RE1+E2= I 4RI =7I031.上海市静安区上海市静安区07-08学年第一学期期末检测学年第一学期期末检测 1818、用相同导线绕制的边长为、用相同导线绕制的边长为L或或2L的四个闭合导体的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，示。在每个线框进入磁场的过

5、程中，M、N两点间的两点间的电压分别为电压分别为Ua、Ub、Uc和和Ud . 下列判断正确的是下列判断正确的是 ( ) AUaUbUcUd B. UaUbUdUc C. Ua=UbUc=Ud D. UbUaUdUcdabcMNMNMNMNB解见下页解见下页dabcMNMNMNMNEa=BLvaaEU43 Eb=BLvabEU65 Ec=2BLvaccEEU2343 Ed=2BLvaddEEU3464 解解: UaUbUdUc 选项选项B正确正确032.上海虹口区上海虹口区07学年度第一学期期终教学检测学年度第一学期期终教学检测23 23、如图所示，、如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属

6、为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为长直导轨，间距为0.5m，处在竖直向下、磁感应强度，处在竖直向下、磁感应强度大小大小B1=0.5T的匀强磁场中。导体杆的匀强磁场中。导体杆ef垂直于垂直于P、Q放在放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动。质量为导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动。质量为0.1kg的正方形金属框的正方形金属框abcd置于竖直平面内，其边长为置于竖直平面内，其边长为0.1m，每边电阻均为，每边电阻均为0.1。线框的两顶点。线框的两顶点a、b通过细通过细导线与导轨相连。磁感应强度大小导线与导轨相连。磁感应强度大小B2=1T的匀强磁场的匀强磁场垂直金属框垂直金属框ab

7、cd向里，金属框恰好处于静止状态。不向里，金属框恰好处于静止状态。不计其余电阻和细导线对计其余电阻和细导线对a、b点点的作用力，的作用力，g=10 m/s2，求：，求：QeabdcfvPB1通过通过ab边的电流边的电流Iab是多大？是多大？导体杆导体杆ef的运动速度的运动速度v是多大？是多大？解：解： （1）设通过正方形金属框的总电流为）设通过正方形金属框的总电流为I，ab边的边的电流为电流为Iab，dc边的电流为边的电流为Idc，有，有abdcEIIab43 IIdc41 金属框受重力和安培力金属框受重力和安培力,处于静止状态处于静止状态,有有2222LIBLIBmgdcab A571014

8、34322.LBmgIab 联立三式解得：联立三式解得：（2）由（）由（1）可得）可得22LBmgI 设导体杆切割磁感线产生的电动势为设导体杆切割磁感线产生的电动势为E，有，有EB1L1v设设ad、dc、cb三边电阻串联后与三边电阻串联后与ab边电阻并联的总边电阻并联的总电阻为电阻为R，则，则rR43 根据闭合电路欧姆定律，有根据闭合电路欧姆定律，有IE/Rm/s3105015041013432121 .LLBBmgrv联立解得：联立解得：题目题目abdcE038.08年广东佛山市教学质量检测（一）年广东佛山市教学质量检测（一）18 18（17分）在同一水平面中的光滑平行导轨分）在同一水平面中

9、的光滑平行导轨P、Q相距相距l=1m，导轨左端接有如图所示的电路，其中水平，导轨左端接有如图所示的电路，其中水平放置的平行板电容器两极板放置的平行板电容器两极板M、N间距离间距离d=10mm，定，定值电阻值电阻R1=R2=12，R3=2，金属棒，金属棒ab电阻电阻r=2，其，其他电阻不计。磁感应强度他电阻不计。磁感应强度B=0.5T的匀强磁场竖直穿过的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量于电容器两极板之间，质量 m=11014kg，带电荷量，带电荷量q=-11014C的微粒恰好静止不动。取的微粒恰好

10、静止不动。取g=10m/s2，在整，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好，且运动速度保个运动过程中金属棒与导轨接触良好，且运动速度保持恒定。试求：持恒定。试求：（1）匀强磁场的方向；）匀强磁场的方向；（2）ab两端的路端电压；两端的路端电压；（3）金属棒）金属棒ab运动的速度。运动的速度。 PQabR1R2R3MNv 本题考查学生对法拉第电磁感应定律、闭合电本题考查学生对法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律理解与运用以及推理能力、综合分析能力路欧姆定律理解与运用以及推理能力、综合分析能力. 负电荷受到重力和电场力而静止，因重力竖直向负电荷受到重力和电场力而静止，因重力竖直向下，则电场力方向竖直

11、向上，故下，则电场力方向竖直向上，故M板带正电。板带正电。ab棒向棒向右切割磁感线产生感应电动势，右切割磁感线产生感应电动势， ab棒等效于电源，其棒等效于电源，其a端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下。直向下。 负电荷受到重力和电场力而静止，负电荷受到重力和电场力而静止，Eqmg dUEMN 所以所以V10101010101014314.qmgdUMN R3两端电压与电容器两端电压相等，由欧姆定律得通两端电压与电容器两端电压相等，由欧姆定律得通过过R3的电流：的电流：A050A2103.RUIMN 解析：解析：ab棒两端的电压为棒两端

12、的电压为V40V6050V102121.RRRRIUUMNab 由法拉第电磁感应定律得感应电动势为由法拉第电磁感应定律得感应电动势为=BLv 由闭合电路欧姆定律得由闭合电路欧姆定律得V50V205040.V.IrUab 联立联立解得解得 m/s1m/s15050 .BLv 题目题目 (1)当金属条ab进入“扇形”磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向； (2)当金属条ab进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图； (3)从金属条ab进入“扇形”磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间t变化的Uabt图象； (4)若选择的是“1.5 V,0.3 A”的

13、小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度和张角等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价图图9-3-4 (2)通过分析，可得电路图为 (4)“闪烁”装置不能正常工作(金属条的感应电动势只有4.9102 V，远小于小灯泡的额定电压，因此无法正常工作) B增大，E增大，但有限度； r2增大，E增大，但有限度； 增大，E增大，但有限度； 增大，E不变 答案(1)4.9102 V电流方向为ba(2)(3)(4)见解析1解题步骤(1)用法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则确定感应电动势的大小和方向(2)应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应

14、电流的大小(3)分析研究导体的受力情况，特别要注意安培力方向的确定(4)列出动力学方程或平衡方程求解 2电磁感应中的动力学临界问题(1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态(2)基本思路是：条条件件v10 v2=0 ，不受其它水平外力作用。不受其它水平外力作用。光滑平行导轨光滑平行导轨v=0，2杆受到恒定水平外力杆受到恒定水平外力作用作用光滑平行导轨光滑平行导轨示示意意图图分分析析规规律律B21Fm1=m2 r1=r2l1=l2B21vm1=m2 r1=r2l1=l2 杆杆1做变减速运动，杆做变减速运动，杆2做变加速运动，稳定时做变加速运动，稳定时，两杆的加速度为，两杆

15、的加速度为0，以，以相同速度做匀速运动相同速度做匀速运动0vt21开始两杆做变加速运动，开始两杆做变加速运动，稳定时，两杆以相同的加稳定时，两杆以相同的加速度做匀变速运动速度做匀变速运动21vt0滑滑轨轨问问题题gk009.2008年高考理综山东卷年高考理综山东卷22BLRabm22、两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为、两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底，底端接阻值为端接阻值为R的电阻将质量为的电阻将质量为m的金属棒悬挂在一的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为所在平面与磁感应强度为B的匀强磁

16、场垂直，如图所的匀强磁场垂直，如图所示除电阻示除电阻R外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则长位置由静止释放，则 ( )A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB金属棒向下运动时，流过电金属棒向下运动时，流过电 阻阻R的电流方向为的电流方向为abC金属棒的速度为金属棒的速度为v时，所受的时，所受的RvLBF22 D电阻电阻R上产生的总热量等于上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少金属棒重力势能的减少安培力大小为安培力大小为AC9如图所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位如图所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨

17、位于同一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒于同一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路。导体棒的两端连接着处于压缩状与导轨构成矩形回路。导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住，它们的电态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住，它们的电阻均为阻均为R，回路上其余部分的电阻不计。在导轨平面间，回路上其余部分的电阻不计。在导轨平面间有一竖直向下的匀强磁场。开始时，导体棒处于静止状有一竖直向下的匀强磁场。开始时，导体棒处于静止状态。剪断细线后，下列叙述中正确的是态。剪断细线后，下列叙述中正确的是 ( ) A回路中有感应电动势。回路中有感应电动势。

18、B两根导体棒所受安培力方向相同。两根导体棒所受安培力方向相同。 C两根导体棒最终将相对静止两根导体棒最终将相对静止, 弹簧弹簧 处于原长状态。处于原长状态。 D剪断细线的同时，若磁场突然剪断细线的同时，若磁场突然 增强，两根导体棒可能保持静止。增强，两根导体棒可能保持静止。 032.上海虹口区上海虹口区07学年度第一学期期终教学检测学年度第一学期期终教学检测 9abdcA C D049.西安市重点中学西安市重点中学2008届届4月份理综试题月份理综试题 88、如图所示，上下不等宽的平行金属导轨的如图所示，上下不等宽的平行金属导轨的EF和和GH两部分导轨间的距离为两部分导轨间的距离为2L，I J

19、和和MN两部分导轨两部分导轨间的距离为间的距离为L，导轨竖直放置，整个装置处于水平向，导轨竖直放置，整个装置处于水平向里的匀强磁场中，金属杆里的匀强磁场中，金属杆ab和和cd的质量均为的质量均为m，都可，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆属杆ab施加一个竖直向上的作用力施加一个竖直向上的作用力F，使其匀速向上，使其匀速向上运动，此时运动，此时cd处于静止状态，处于静止状态，则则F的大小为的大小为 （ ）A2mg B3mg C4mg Dmg bacdFEJIGHMNB解见下页解见下页bacdFEJIGHMN解：解：ab匀速向上运动

20、，产生感应电流匀速向上运动，产生感应电流I, cd杆受到安培力杆受到安培力Fcd =BILab杆受到安培力杆受到安培力Fab =2BIL金属杆金属杆cd处于静止状态，有处于静止状态，有mgFcdFcd =mgab匀速向上运动，受力如图示：匀速向上运动，受力如图示：mgFabFF-Fabmg=0 F =3mgB正确正确004.南京师大物理之友电学综合南京师大物理之友电学综合(二二) 19、如图所示，水平的平行虚线间距为如图所示，水平的平行虚线间距为d=50cm，其间有，其间有B=1.0T的匀强磁场。一个正方形线圈边长为的匀强磁场。一个正方形线圈边长为l=10cm，线圈质量线圈质量m=100g，电阻为，电阻为R=0.020。开始时，线圈。开始时，线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm。将线圈由静。将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等。取相等。取g=10m/s2，求：，求：线圈进入磁场过程中产生的电热线圈进入磁场过程中产生的电热Q。线圈下边缘穿越磁场过程中线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度的最小速度v。线圈下边缘穿越磁场过程中线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最小值加速度的最小值a。 vl1234v0v0