第11章 专题强化18 电磁感应中的电路和图像问题-【勤径学升】2024高考物理一轮总复习配套课件

物 理 第十一章 电磁感应 专题强化十八　电磁感应中的电路和图像问题 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 1．掌握电磁感应中电路问题的求解方法。 2．会计算电磁感应电路问题中电压、电流、电荷量、热量等物理量。 3．能够通过电磁感应图像，读取相关信息，应用物理规律求解问题。 热点 eq \a\vs4\al(1) 电磁感应中的电路问题(互动共研) 1．电磁感应中电路知识的关系图 2．“三步走”分析电路为主的电磁感应问题 [例1]　如图，一边长为l0的正方形金属框abcd固定在水平面内，空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一长度大于 eq \r(2) l0的均匀导体棒以速率v自左向右在金属框上匀速滑过，滑动过程中导体棒始终与ac垂直且中点位于ac上，导体棒与金属框接触良好。已知导体棒单位长度的电阻为r，金属框电阻可忽略。将导体棒与a点之间的距离记为x，求导体棒所受安培力的大小随x(0≤x≤ eq \r(2) l0)变化的关系式。 解析　当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为l时，由法拉第电磁感应定律知，导体棒上感应电动势的大小为E＝Blv ① 由欧姆定律，流过导体棒的感应电流为I＝ eq \f(E,R) ② 式中，R为这一段导体棒的电阻， 按题意有R＝rl ③ 此时导体棒所受安培力大小为f＝IlB ④ 由题设和几何关系有 l＝ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2x，0≤x≤\f(\r(2),2)l0，,2（\r(2)l0－x），\f(\r(2),2)l0＜x≤\r(2)l0。)) ⑤ 联立①②③④⑤式得 f＝ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(2B2v,r)x，0≤x≤\f(\r(2),2)l0，,\f(2B2v,r)（\r(2)l0－x），\f(\r(2),2)l0＜x≤\r(2)l0。)) ⑥ 答案　f＝ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(2B2v,r)x，0≤x≤\f(\r(2),2)l0，,\f(2B2v,r)（\r(2)l0－x），\f(\r(2),2)l0＜x≤\r(2)l0)) 1．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，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，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是(　　) A．金属棒产生的电动势为 eq \f(1,2) Bl2ω B．微粒的电荷量与质量之比为 eq \f(2gd,Br2ω) C．电阻消耗的电功率为 eq \f(πB2r4ω,2R) D．电容器所带的电荷量为CBr2ω 解析　由法拉第电磁感应定律知棒产生的电动势为E＝ eq \f(1,2) Br2ω，A错误。金属棒电阻不计，故电容器两极板间的电压等于棒产生的电动势，微粒的重力与其受到的电场力大小相等，有q eq \f(U,d) ＝mg，可得 eq \f(q,m) ＝ eq \f(2gd,Br2ω) ，B正确。电阻消耗的电功率P＝ eq \f(U2,R) ＝ eq \f(B2r4ω2,4R) ，C错误。电容器所带的电荷量Q＝CU＝ eq \f(1,2) CBr2ω，D错误。 答案　B 2．如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中。一接入电路的电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程中PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中(　　) A．PQ中电流先增大后减小 B．PQ两端电压先减小后增大 C．PQ上拉力的功率先减小后增大 D．线框消耗的电功率先减小后增大 解析　设PQ左侧电路的电阻为Rx，则右侧电路的电阻为3R－Rx，所以外电路的总电阻为R外＝ eq \f(Rx（3R－Rx）,3R) ，外电路电阻先增大后减小，再根据闭合电路欧姆定律可得PQ中的电流I＝ eq \f(E,R＋R外) 先减小后增大，路端电压U＝E－Ir先增大后减小，故A、B错误；由于导体棒做匀速运动，拉力等于安培力，即F＝BIl，拉力的功率P＝BIlv，先减小后增大，所以