第2章 习题课8 电磁感应中的电路及图像问题-（课件）2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【南方凤凰台·5A新学案】人教版

第二章　电磁感应 习题课8　电磁感应中的电路及图像问题 第1页 第二章　电磁感应 5A新学案 物理 · 选择性必修第二册 关键能力·分析应用 C C ABC BC B A Thank you for watching 第1页 第二章　电磁感应 5A新学案 物理 · 选择性必修第二册 核心 目标 1. 理解导线转动切割磁感线产生的感应电动势的表达式及意义，熟练掌握法拉第电磁感应定律． 2. 结合力学、电学知识，能求解电路、图像等问题，通过应用提高分析、解决电磁感应综合问题的能力. 分类悟法 考向1　电磁感应中的电路问题 1. 解决电磁感应中的电路问题三步曲 2. 解决电磁感应中的电路问题的基本步骤 (1) “源”的分析：切割磁感线的导体棒或内有磁通量变化的线圈，相当于电源，要确定电源正负极，明确内阻r. ①用法拉第电磁感应定律E＝Blv或E＝neq \f(ΔΦ,Δt) 算出感应电动势E的大小． ②用楞次定律或右手定则确定相当于电源的部分感应电流的方向，是电源内部电流的方向，即感应电动势的方向，也是电源内部电势升高的方向，从负极指向正极． 注意：外电路电流由高电势处流向低电势处． (2) “路”的分析：根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路． 内电路是切割磁感线的导体棒或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成． (3) 结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识、电功率、焦耳定律等相关关系式联立求解． 在闭合电路中，相当于“电源”的导体棒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. 一个提醒：求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势和平均电流计算． 由E＝neq \f(ΔΦ,Δt) 可求得平均感应电动势，通过闭合电路欧姆定律可求得电路中的平均电流 I＝eq \f(E,R＋r)＝eq \f(nΔΦ,Δt·R＋r)，通过电路中导体横截面的电荷量Q＝IΔt＝neq \f(ΔΦ,R＋r). 　(2022·广东汕头金山中学)如图所示，粗细均匀的、电阻为r的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径为l.长为l、电阻为 eq \f(r,4) 的金属棒ab放在圆环上，以v0向右运动，当ab棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为( ) A. 0 B. Blv0 C. eq \f(Blv0,2) D. eq \f(Blv0,3) 解析：感应电动势E＝Blv0，左右侧圆弧均为半圆，电阻均为eq \f(r,2)，并联的总电阻即外电路电阻R＝eq \f(r,4)，金属棒的电阻等效为电源内阻r′＝eq \f(r,4)，金属棒两端的电势差为路端电压U＝eq \f(ER,R＋r′)＝eq \f(Blv0,2)，C正确． 　如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场．长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO′上，随轴以角速度ω匀速转动，匀质圆环总电阻为R，在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，当导体棒转到A点时，有一带电微粒在电容器极板间恰好加速度为0.已知重力加速度为g，不计金属棒电阻及其他电阻和摩擦，不考虑电容器充放电对电路的影响，下列说法中错误的是( ) A. 棒产生的电动势为 eq \f(1,2)Br2ω B. 微粒的电荷量与质量之比为 eq \f(2dg,Br2ω) C. 电阻消耗的最小电功率为 eq \f(2B2r4ω2,25) D. 电容器所带的最小电荷量为 eq \f(2Br2ωC,5) 解析：金属棒绕OO′轴切割磁感线转动，棒产生的电动势E＝Br·eq \f(ωr,2)＝eq \f(1,2)Br2ω，故A正确；电容器两极板间电压等于电源电动势E，转到A点，带电微粒在两极板间处于静止状态，则qeq \f(E,d)＝mg，即 eq \f(q,m)＝eq \f(dg,E)＝eq \f(dg,\f(1,2)Br2ω)＝eq \f(2dg,Br2ω)，故B正确；导体棒在转动时，转到A的对面时，外电路的最大电阻为eq \f(1,4)R＋R＝eq \f(5,4)R，电阻R上消耗的最小功率P＝I2R＝eq \f(\f(1,4)B2r4ω2,\f(25,16)R2)R＝eq \f(4B2r4ω2,25R)，故C错误；电容器所带的最小电荷量Q＝CU＝C·eq \f(\f(1,2)Br2ω,\f(5,4)R)R＝eq \f(2Br2ωC,5)，故D正确． 考向2　电磁感应中的图像问题 1. 电磁感应中的图像问题 图像类型 (1) 磁感应强度B、磁通量Ф、感应电动势E、感应电流i、电压u、电荷量q随时间t变化的图像，