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1、
電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用之電路問題
一、電磁感應(yīng)中的電路問題
1.電源和電阻
2.電流方向
在外電路,電流由高電勢(shì)流向低電勢(shì);在內(nèi)電路,電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì).
1.判斷正誤
(1)閉合電路的歐姆定律同樣適用于電磁感應(yīng)電路.(√)
(2)“相當(dāng)于電源”的導(dǎo)體棒兩端的電壓一定等于電源的電動(dòng)勢(shì).(×)
(3)閉合電路中電流一定從高電勢(shì)流向低電勢(shì).(×)
(4)在有安培力的作用下,導(dǎo)體棒不能做加速運(yùn)動(dòng).(×)
(5)電磁感應(yīng)中求焦耳熱時(shí),均可直接用公式Q=I2Rt.(×)
(6)電路中的電能增加,外力一定克服安培力做了功.(√)
2.如圖所示,兩個(gè)互連的金屬圓環(huán),粗金屬環(huán)
2、的電阻是細(xì)金屬環(huán)電阻的一半,磁場(chǎng)垂直穿過粗金屬環(huán)所在的區(qū)域,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化時(shí),在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E,則ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為( )
A. B.
C. D.E
解析:選C.粗環(huán)相當(dāng)于電源,細(xì)環(huán)相當(dāng)于負(fù)載,ab間的電勢(shì)差就是等效電路的路端電壓.粗環(huán)電阻是細(xì)環(huán)電阻的一半,則路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的,即Uab=.
考點(diǎn)一 電磁感應(yīng)中的電路問題
1.內(nèi)電路和外電路
(1)切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于電源.
(2)該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻,其余部分是外電阻.
2.電源電動(dòng)勢(shì)和路端電壓
(1)電動(dòng)勢(shì):E=Blv或E=n.
3、(2)路端電壓:U=IR=E-Ir=·R.
1.如圖所示,用相同導(dǎo)線制成的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)或2L的4個(gè)單匝閉合回路,它們以相同的速度先后垂直穿過正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,區(qū)域?qū)挾却笥?L,則進(jìn)入磁場(chǎng)過程中,電流最大的回路是( )
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
解析:選C.線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中,做切割磁感線運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bdv,根據(jù)電阻定律可知,線框的電阻R=ρ,由閉合電路歐姆定律可知,回路中的感應(yīng)電流I=,聯(lián)立以上各式有I=·,所以線框切割磁感線的邊長(zhǎng)d越長(zhǎng),總長(zhǎng)度L越短,其感應(yīng)電流越大,對(duì)照4種圖形可知,C正確.
2. (多選)如圖所示,兩根
4、足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置,間距為l=1 m,cd間、de間、cf間分別接阻值為R=10 Ω的電阻.一阻值為R=10 Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v=4 m/s勻速向左運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng).下列說法中正確的是( )
A.導(dǎo)體棒ab中電流的流向?yàn)橛蒪到a
B.cd兩端的電壓為1 V
C.de兩端的電壓為1 V
D.fe兩端的電壓為1 V
解析:選BD.由右手定則可判知A錯(cuò)誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律E=Blv=0.5×1×4 V=2 V,Ucd=E=1 V,B正確;由于de、cf間電阻沒有電流流過,故Ude=Uc
5、f=0,所以Ufe=Ucd=1 V,C錯(cuò)誤,D正確.
3.(多選)如圖所示電路中,均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)只存在于虛線框內(nèi),三個(gè)電阻阻值之比R1∶R2∶R3=1∶2∶3,其他部分電阻不計(jì).當(dāng)S3斷開,而S1、S2閉合時(shí),回路中感應(yīng)電流為I,當(dāng)S1斷開,而S2、S3閉合時(shí),回路中感應(yīng)電流為5I,當(dāng)S2斷開,而S1、S3閉合時(shí),可判斷( )
A.閉合回路中感應(yīng)電流為4I
B.閉合回路中感應(yīng)電流為7I
C.R1、R3消耗的功率之比PR1∶PR3=3∶1
D.上下兩部分磁場(chǎng)的面積之比S上∶S下=3∶25
解析:選BD.因R1∶R2∶R3=1∶2∶3,可以設(shè)R1=R,R2=2R,R3=3R.
6、由題圖可知,當(dāng)S1、S2閉合S3斷開時(shí),電阻R1與R2組成閉合回路,設(shè)此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是E1,由歐姆定律可得E1=3IR;當(dāng)S2、S3閉合S1斷開時(shí),電阻R2與R3組成閉合回路,設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2,由歐姆定律可得E2=5I×5R=25IR;當(dāng)S1、S3閉合S2斷開時(shí),電阻R1與R3組成閉合回路,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=E1+E2=28IR,則此時(shí)的電流I′==7I,A錯(cuò)誤,B正確.
根據(jù)P=I2R可知,串聯(lián)電路電流相等,則各電阻的功率與電阻阻值成正比,故PR1∶PR3=1∶3,C錯(cuò)誤.E1=3IR,E2=25IR,再根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=S可知,上下兩部分磁場(chǎng)的面積之比S上∶S下=3∶25,D正確.
解決電磁感應(yīng)中的電路問題三部曲
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