高中物理第2輪復(fù)習(xí) 專題4 第2講 電磁感應(yīng)和電路課件

在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，則導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源將它們接上電阻或用電器可以對用電器供電，接上電容器可以使電容器充電因此電磁感應(yīng)往往與電路問題聯(lián)系在一起，一方面要考慮電磁學(xué)有關(guān)規(guī)律，另一方面要考慮電路中的有關(guān)規(guī)律感應(yīng)電路除涉及電功率、端電壓、電功和電熱等問題外，力學(xué)特征更明顯 解決電磁感應(yīng)電路問題的關(guān)鍵就是借鑒或利用相似原型來啟發(fā)理解和變換物理模型，即把電磁感應(yīng)的問題等效轉(zhuǎn)換成穩(wěn)恒直流電路，把產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體等效為內(nèi)電路感應(yīng)電動勢的大小相當(dāng)于電源電動勢其余部分相當(dāng)于外電路，并畫出等效電路圖此時，處理問題的方法與閉合電路求解基本一致，唯一要注意的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，有時導(dǎo)體兩端有電壓，但沒有電流流過，這類似于電源兩端有電勢差但沒有接入電路時，電流為零求解這一類問題的步驟為：1()sin23EnEBLvt確定電源：判斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是哪一部分導(dǎo)體 電源 ，利用或求感應(yīng)電動勢的大小，利用右手定則或楞次定律判斷電流方向分析電路結(jié)構(gòu)，畫等效電路圖利用電路規(guī)律求解 類型一：法拉第電磁感定律與電路類型一：法拉第電磁感定律與電路【例1】(湖南省長沙市一中2011屆高三月考試卷七)如圖421所示，在坐標(biāo)系xOy中，在Lx0區(qū)域存在強(qiáng)弱可變化的磁場B1，在0 x2L區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=2.0T，磁場方向均垂直于紙面向里一邊長為L=0.2m、總電阻為R=0.8 的正方形線框靜止于xOy平面內(nèi)，線框的一邊與y軸重合圖421 (1)若磁場B1的磁感應(yīng)強(qiáng)度在t=0.5s的時間內(nèi)由2T均勻減小至0，求線框在這段時間內(nèi)產(chǎn)生的電熱為多少？ (2)撤去磁場B1，讓線框從靜止開始以加速度a=0.4m/s2沿x軸正方向做勻加速直線運動，求線框剛好全部出磁場前瞬間的發(fā)熱功率 (3)在(2)的條件下，取線框中逆時針方向的電流為正方向，試在圖422給出的坐標(biāo)紙上作出線框中的電流I隨運動時間t的關(guān)系圖線(不要求寫出計算過程，但要求寫出圖線端點的坐標(biāo)值，可用根式表示)圖422【解析】(1)線框中產(chǎn)生的電動勢為 220.16V0.2A0.016J223BELtEIRQI RtvaL線框中產(chǎn)生的電流為產(chǎn)生的電熱為線框剛好全部出磁場前瞬間的速度為2223260.096WEB LvEIRFB ILPFvaB LPR此時線框產(chǎn)生的電動勢為此時線框產(chǎn)生的電流為此時線框受到的安培力為發(fā)熱功率為由以上各式得:(3)如圖：【變式題】(2011四川)如圖423所示，在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2.從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過60時的感應(yīng)電流為1A.那么( )圖423A4WB2AC24cos2DsinetTTtT 線圈消耗的電功率為線圈中感應(yīng)電流的有效值為任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為任意時刻穿過線圈的磁通量為 AC【解析】由題意可知， mm4VEI r動勢最大值2AB4D2W4W22 C 4cosAPUIetT 線圈中電流有效值為，故 錯根據(jù)單位換算知 錯線圈消耗的電功率故感應(yīng)電勢，、動對m/cos2AIi，則感應(yīng)電 類型二：動生電動勢的大小與右手定則類型二：動生電動勢的大小與右手定則【例2】如圖424所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計，勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好t=0時，將開關(guān)S由1擲到2.q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度，下列圖象正確的是( )圖424【解析】由圖分析可知，電容器放電有電流通過導(dǎo)體棒，棒將向右加速運動，隨速度增大，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢隨之增大，電流減小，當(dāng)速度達(dá)到某值時，電流為0，做勻速運動，故電容器兩端仍存在電壓，q不為0，A錯；電流逐漸減小，B錯；速度先增大后不變，C錯；由于電流減小，F(xiàn)安減小，a減小直至為0，D對【答案】D【變式題】(2011海南)如圖425，EOF和EOF為空間一勻強(qiáng)磁場的邊界，其中EOEO，F(xiàn)OFO，且EOOF；OO為EOF的角平分線，OO間的距離為l；磁場方向垂直于紙面向里一邊長為l的正方形導(dǎo)線框沿OO方向勻速通過磁場，t=0時刻恰好位于圖示位置規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時針方向時為正，則感應(yīng)電流i與時間t的關(guān)系圖線可能正確的是( )圖425答案：B【解析】從圖示位置到左邊框運動至O點，感應(yīng)電流均勻增大為正；左邊框再運動至OO中點過程，感應(yīng)電流為正不變；左邊框由OO中點再運動至O過程感應(yīng)電流先減小后改變方向增大；以后右邊框再運動至OO中點過程，感應(yīng)電流為負(fù)不變；右邊框再運動至O過程感應(yīng)電流減小至0，圖B正確 類型三：電磁感應(yīng)與簡單的力學(xué)綜合類型三：電磁感應(yīng)與簡單的力學(xué)綜合【例3】(2011上海)如圖426，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞O點在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，b中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a( )A順時針加速旋轉(zhuǎn)B順時針減速旋轉(zhuǎn)C逆時針加速旋轉(zhuǎn)D逆時針減速旋轉(zhuǎn)圖426【解析】本題考查法拉第電磁感應(yīng)由題意知：圓環(huán)a、b電流方向相同，在安培力作用下體現(xiàn)出相互吸引的效果，且根據(jù)“增反減同”原則，a環(huán)在減速旋轉(zhuǎn)【答案】D【變式題】(2011浙江)如圖甲所示，在水平面上固定有長為L=2m、寬為d=1m的金屬“U”型導(dǎo)軌，在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示在t=0時刻，質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒以v0=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運動，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為=0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為l=0.1/m，不計導(dǎo)體棒與導(dǎo) 軌 之 間 的 接 觸 電 阻 及 地 磁 場 的 影 響 ( 取g=10m/s2)(1)通過計算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運動情況；(2)計算4s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；(3)計算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱【解析】(1)導(dǎo)體棒先在無磁場區(qū)域做勻減速運動，有102012mgmavvatxv tat 導(dǎo)體棒停止運動，即v1=0并代入數(shù)據(jù)解得：t=1s，x=0.5m，導(dǎo)體棒沒有進(jìn)入磁場區(qū)域?qū)w棒在1s末已停止運動，以后一直保持靜止，離左端位置仍為x=0.5m(2)前2s磁通量不變，回路電動勢和電流分別為E=0，I=0. 后2s回路產(chǎn)生的電動勢為0.1VBEldtt 25m50.50.2A2s2s0 04J3.REIRQI Rt回路的總長度為，因此回路的總電阻為電流為根據(jù)楞次定律，在回路中的電流方向是順時針方向.前電流為零，后有恒定電流，焦耳熱為