专题02 电磁感应中的电路与图像问题-2020-2021学年高二下学期物理期末考点大串讲（人教版）

专题02电磁感应中的电路与图像问题 思维导图 知识详解 知识点一：电磁感应中的电路问题 1．内电路和外电路 （1）切割（平动或转动）磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源。 （2）该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻，其余部分是外电阻。 2．对电磁感应中电源电源电动势和路端电压的理解 （1）电源的正负极、感应电流的方向、电势的高低、电容器极板带电问题，可用右手定则或楞次定律判定。 （2）电动势：E=Blv、E＝BωL2或。 （3）路端电压：“电源”两端的电压为路端电压，而不是感应电动势。U＝IR＝E－Ir＝。在电源内部电流由负极流向正极。 （4）在电磁感应电路中，相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能。 3．电磁感应中电路知识的关系：闭合电路；；P=IU；Q=I2Rt；q=CU通过电动势、功和能联系电磁感应E=Blv；；；。 4．误区分析 （1）不能正确分析感应电动势及感应电流的方向。因产生感应电动势的那部分电路为电源部分，故该部分电路中的电流应为电源内部的电流，而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势。 （2）应用欧姆定律分析求解电路时，没有注意等效电源的内阻对电路的影响。 （3）对连接在电路中电表的读数不能正确进行分析，特别是并联在等效电源两端的电压表，其示数应该是路端电压，而不是等效电源的电动势。 5．分析电磁感应电路问题的基本思路——三部曲 先求感应电动势E=Blv或→画等效电路图→求感应电流→两个电压U内=I r、U外=E−I r；电路功率P总= IE、P外= IU外。 （1）确定电源——“源”的分析：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，该导体或回路相当于电源，利用法拉第电磁感应定律或E＝Blvsinθ算出感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律确定感应电动势的方向，及感应电流方向是电源内部电流的方向（从低电势流向高电势），从而确定电源正负极，明确内阻r。 （2）分析电路结构——“路”的分析：根据“等效电源”和电路中其他元件的连接方式，分析电路结构，画出等效电路。注意区别内外电路，区别路端电压、电动势。 （3）利用电路规律求解——“式”的建立：根据E＝BLv或求感应电动势，结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式求感应电流→两个电压U内=I r、U外=E−I r；电路功率P总= IE、P外= IU外等关系式列方程求解。 6．电磁感应电路的几个等效问题 （1）切割磁感线的导体部分→闭合电路的电源；切割磁感线的导体电阻→电源内阻。 （2）其余部分电路→外电路；其余部分电路电阻→外电路电阻。 （3）产生电磁感应的回路→闭合电路。 7．电磁感应中的两类电路问题及特点 （1）两类电路 ①以部分电路欧姆定律为中心，包括六个基本物理量（电压、电流、电阻、电功、电功率、电热），三条定律（部分电路欧姆定律、电阻定律和焦耳定律），以及若干基本规律（串、并联电路特点等）。 ②以闭合电路欧姆定律为中心，讨论电动势概念，闭合电路中的电流、路端电压以及闭合电路中能量的转化。 （2）特点：电磁感应中电路问题的题型特点：闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体做切割磁感线运动，在回路中将产生感应电动势和感应电流。从而考题中常涉及电流、电压、电功等的计算，也可能涉及电磁感应与力学、电磁感应与能量的综合分析。 【题1】（多选）用均匀导线做成的正方形线圈边长为L，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以的变化率增强时，则 A．线圈中感应电流方向为acbda B．线圈中产生的电动势E＝· C．线圈中a点电势高于b点电势 D．线圈中a、b两点间的电势差为· 【题2】如图所示，匀强磁场B＝0.1 T，金属棒AB长L＝0.4 m，与框架宽度相同，电阻r＝ Ω，框架电阻不计，电阻R1＝2 Ω，R2＝1 Ω，当金属棒以v＝5 m/s的速度匀速向左运动时，求： （1）流过金属棒的感应电流I多大？ （2）若图中电容器的电容C＝0.3 μF，则所充电荷量Q为多少？ 考法1　平动切割的电路问题　 【题3】如图所示，间距L＝1 m的两根足够长的固定水平平行导轨间存在着匀强磁场，其磁感应强度大小B＝1 T、方向垂直于纸面向里，导轨上有一金属棒MN与导轨垂直且在水平拉力F作用下以v＝2 m/s的速度水平向左匀速运动。R1＝8 Ω，R2＝12 Ω，C＝6 μF，导轨和棒的电阻及一切摩擦均不计。开关S1、S2闭合，电路稳定后，求： （1）通过R2的电流I的大小和方向；（2）拉力F的大小；（3）开关S1切断后通过R2的电荷量Q。 【题4】如图所示，R1＝5 Ω，R2＝6 Ω，电压表与电流表的量程分别为0～10 V和0～3 A，电表均为理想电表。导体棒ab与导轨电