【物理】2019届一轮复习人教版　电磁感应中的电路问题学案

【物理】2019届一轮复习人教版　电磁感应中的电路问题学案

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＝n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＝0.2 T，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＝0.4 m，b＝0.6 m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R＝2 Ω，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＝5 m/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＝ 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＝0.8 V 等效电路如图甲所示，流过灯L1的电流 I1＝＝0.4 A ‎(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＝＝·＝0.32 V L1的功率P1＝()2·R＝1.28×10－2 W.‎ 答案　(1)0.8 V　0.4 A　(2)1.28×10－2 W 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＝0.6 m，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＝2 Ω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＝2 Ω，R2＝1 Ω，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＝0.2 m，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＝0.1 s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)0.3 V　(2)0.27 N　(3)0.09 J 解析　(1)设磁场宽度为d＝CE，在0～0.2 s的时间内，有E＝＝ld＝0.6 V 此时，R1与金属棒并联后再与R2串联 R＝R并＋R2＝1 Ω＋1 Ω＝2 Ω U＝R并＝0.3 V.‎ ‎(2)金属棒进入磁场后，R1与R2并联后再与r串联，有 I′＝＋＝0.45 A F安＝BI′l＝1.0×0.45×0.6 N＝0.27 N 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＝0.27 N.‎ ‎(3)在0～0.2 s的时间内有Q＝t＝0.036 J 金属棒进入磁场后，有 R′＝＋r＝ Ω E′＝I′R′＝1.2 V E′＝Blv，v＝2 m/s t′＝＝ s＝0.1 s Q′＝E′I′t′＝0.054 J Q总＝Q＋Q′＝0.036 J＋0.054 J＝0.09 J.‎