（精品讲义）模块要点回眸7word版含答案22

02/303/3/第7点电磁感应中的电路问题1.对电源的理解：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源.如：切割磁感线的导体棒、内有磁通量变化的线圈等.这种电源将其他形式的能转化为电能.判断感应电流和感应电动势的方向，都是利用“相当于电源”的部分根据右手定则或楞次定律判定的.实际问题中应注意外电路电流由高电势流向低电势，而内电路则相反.2.对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容器等电学元件组成.在闭合电路中，“相当于电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样，等于路端电压，而不等于感应电动势.3.解决电磁感应中的电路问题三步曲：(1)确定电源.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，该导体或回路就相当于电源，利用E＝neq\f(ΔΦ,Δt)或E＝Blv求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断感应电流的方向.(2)分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系)，画出等效电路图.(3)利用电路规律求解.主要应用闭合电路欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解.对点例题如图1所示，半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为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＝2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计.图1(1)若棒以v＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′的瞬间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°，若此后磁场随时间均匀变化，其变化率为eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(4,π)T/s，求L1的功率.解题指导审题时注意分析：棒滑过圆环直径OO′的瞬间，导体棒的有效长度是多大？感应电动势如何计算？电路结构是怎样的？将右面的半圆环翻转90°后，产生感应电动势的有效面积是多大？感应电动势如何计算？电路结构是怎样的？(1)棒滑过圆环直径OO′的瞬间，MN中的电动势E1＝2Bav＝0.8V等效电路如图甲所示，流过灯L1的电流I1＝eq\f(E1,R)＝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，等效电路如图乙所示，感应电动势E2＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(πa2,2)·eq\f(ΔB,Δt)＝0.32VL1的功率P1＝(eq\f(E2,2R))2·R＝1.28×10－2W.答案(1)0.8V0.4A(2)1.28×10－2W如图2甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水平面上，导轨间距l＝0.6m，两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想电压表V，电阻为r＝2Ω的金属棒垂直于导轨静止在AB处；右端用导线连接电阻R2，已知R1＝2Ω，R2＝1Ω，导轨及导线电阻均不计.在矩形区域CDFE内有竖直向上的磁场，CE＝0.2m，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.开始时电压表有示数，当电压表示数变为零后，对金属棒施加一水平向右的恒力F，使金属棒刚进入磁场区域时电压表的示数又变为原来的值，金属棒在磁场区域内运动的过程中电压表的示数始终保持不变.求：图2(1)t＝0.1s时电压表的示数；(2)恒力F的大小；(3)从t＝0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量.答案(1)0.3V(2)0.27N(3)0.09J解析(1)设磁场宽度为d＝CE，在0～0.2s的时间内，有E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)ld＝0.6V此时，R1与金属棒并联后再与R2串联R＝R并＋R2＝1Ω＋1Ω＝2ΩU＝eq\f(E,R)R并＝0.3V.(2)金属棒进入磁场后，R1与R2并联后再与r串联，有I′＝eq\f(U,R1)＋eq\f(U,R2)＝0.45AF安＝BI′l＝1.0×0.45×0.6N＝0.27N由于金属棒进入磁场后电压表的示数始终不变，所以金属棒做匀速运动，有F＝F安F＝0.27N.(3)在0～0.2s的时间内有Q＝eq\f(E2,R)t＝0.036J金属棒进入磁场后，有R′＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＋r＝eq\f(8,3)ΩE′＝I′R′＝1.