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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

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1、 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(dòng)勢(shì),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(duì)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(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體等效為內(nèi)電路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小相當(dāng)于電源電動(dòng)勢(shì)其余部分相當(dāng)于外電路,并畫出等效電路圖此時(shí),處理問題的方法與閉合電路求解基本一致,唯一要

2、注意的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,有時(shí)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(shì)差但沒有接入電路時(shí),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(dòng)勢(shì)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(zhǎng)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(chǎng)B1,在0 x2L區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=2.0T,磁場(chǎng)方向均垂直于紙面向里一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=

3、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(chǎng)B1的磁感應(yīng)強(qiáng)度在t=0.5s的時(shí)間內(nèi)由2T均勻減小至0,求線框在這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電熱為多少? (2)撤去磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng),求線框剛好全部出磁場(chǎng)前瞬間的發(fā)熱功率 (3)在(2)的條件下,取線框中逆時(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)間t的關(guān)系圖線(不要求寫出計(jì)算過程,但要求寫出圖線端點(diǎn)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(dòng)勢(shì)為 220.16V0.2A0.016J22

4、3BELtEIRQI 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(chǎng)前瞬間的速度為2223260.096WEB LvEIRFB ILPFvaB LPR此時(shí)線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為此時(shí)線框產(chǎn)生的電流為此時(shí)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(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T,轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向,線圈電阻為2.從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí),線圈轉(zhuǎn)過60時(shí)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(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為任意時(shí)刻

5、穿過線圈的磁通量為 AC【解析】由題意可知, mm4VEI r動(dòng)勢(shì)最大值2AB4D2W4W22 C 4cosAPUIetT 線圈中電流有效值為,故 錯(cuò)根據(jù)單位換算知 錯(cuò)線圈消耗的電功率故感應(yīng)電勢(shì),、動(dòng)對(duì)m/cos2AIi,則感應(yīng)電 類型二:動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小與右手定則類型二:動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)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(jì),勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(shí),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

6、容器放電有電流通過導(dǎo)體棒,棒將向右加速運(yùn)動(dòng),隨速度增大,導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨之增大,電流減小,當(dāng)速度達(dá)到某值時(shí),電流為0,做勻速運(yùn)動(dòng),故電容器兩端仍存在電壓,q不為0,A錯(cuò);電流逐漸減小,B錯(cuò);速度先增大后不變,C錯(cuò);由于電流減小,F(xiàn)安減小,a減小直至為0,D對(duì)【答案】D【變式題】(2011海南)如圖425,EOF和EOF為空間一勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)方向垂直于紙面向里一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框沿OO方向勻速通過磁場(chǎng),t=0時(shí)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(shí)針方向時(shí)為正,則感應(yīng)電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線

7、可能正確的是( )圖425答案:B【解析】從圖示位置到左邊框運(yùn)動(dòng)至O點(diǎn),感應(yīng)電流均勻增大為正;左邊框再運(yùn)動(dòng)至OO中點(diǎn)過程,感應(yīng)電流為正不變;左邊框由OO中點(diǎn)再運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)至OO中點(diǎn)過程,感應(yīng)電流為負(fù)不變;右邊框再運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)單的力學(xué)綜合類型三:電磁感應(yīng)與簡(jiǎn)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(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí),b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,且具有收縮趨勢(shì),由此可知,圓環(huán)a( )A順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)B順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)C逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)D逆時(shí)

8、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(zhǎng)為L(zhǎng)=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(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示在t=0時(shí)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(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.1,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為l=0.1/m,不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo) 軌 之 間 的 接 觸 電 阻 及 地

9、磁 場(chǎng) 的 影 響 ( 取g=10m/s2)(1)通過計(jì)算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況;(2)計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小,并判斷電流方向;(3)計(jì)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(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng),有102012mgmavvatxv tat 導(dǎo)體棒停止運(yùn)動(dòng),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(chǎng)區(qū)域?qū)w棒在1s末已停止運(yùn)動(dòng),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(dòng)勢(shì)和電流分別為E=0,I=0. 后2s回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為0.1VBEldtt 25m50.50.2A2s2s0 04J3.REIRQI Rt回路的總長(zhǎng)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(shí)針方向.前電流為零,后有恒定電流,焦耳熱為

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