第十章 链接高考10 电磁感应中的电路和图像问题-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（老教材，人教版）

链接高考10　电磁感应中的电路和图象问题 考点一　电磁感应中的电路问题 [考点解读] 1．电磁感应电路中的五个等效问题 2．电磁感应中电路知识的关系图 3.“三步走”分析电路为主的电磁感应问题 [典题例析] [典例1]　(创新题)如图所示，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三个电阻R1、R2、R3的阻值之比为1∶2∶3，导线的电阻不计．当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中感应电流为I；当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中感应电流为5I；当S1、S3闭合，S2断开时，闭合回路中感应电流为(　　) A．0　　　　　　　 B．4I C．6I D．7I 解析：D　[因为R1∶R2∶R3＝1∶2∶3，可以设R1＝R，R2＝2R，R3＝3R；由电路图可知，当S1、S2闭合，S3断开时，电阻R1与R2组成闭合回路，设此时感应电动势是E1，由欧姆定律可得：E1＝3IR；当S2、S3闭合，S1断开时，电阻R2与R3组成闭合回路，设感应电动势为E2，由欧姆定律可得：E2＝5I×5R＝25IR；当S1、S3闭合，S2断开时，电阻R1与R3组成闭合回路，此时感应电动势E＝E1＋E2＝28IR，则此时的电流I′＝＝7I，D正确，A、B、C错误。] [跟进题组] 1．如图，匀强磁场垂直铜环所在的平面，导体棒a的一端固定在铜环的圆心O处，另一端紧贴圆环，可绕O匀速转动．通过电刷把铜环、环心与两竖直平行金属板P、Q连接成如图所示的电路，R1、R2是定值电阻．带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间M点，被拉起到水平位置；合上开关S，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过M点正下方的N点最远可到另一侧的H点．已知：磁感应强度为B；导体棒的角速度大小为ω，长度为l，电阻为r；R1＝R2＝2r，铜环电阻不计；P、Q两板间距为d；带电小球质量为m、电荷量为q；重力加速度为g.求： (1)导体棒匀速转动的方向； (2)P、Q间电场强度E的大小； (3)小球通过N点时对细线拉力T的大小． 解析：(1)依题意，小球从水平位置释放后，能沿圆弧向下摆动到H点，故小球受到电场力的方向水平向右，P板带正电，Q板带负电．由右手定则可知，导体棒a顺时针转动． (2)导体棒a转动切割磁感线，由法拉第电磁感应定律得电动势大小 E′＝＝＝Bl2ω① 由闭合电路欧姆定律得I＝② 由欧姆定律可知，P、Q两板间的电压为UPQ＝IR2③ P、Q间匀强电场的电场强度大小E＝④ 联立①②③④，代入R1＝R2＝2r，可得E＝.⑤ (3)设细线长度为L，小球到达N点时速度为v，由动能定理可得mgL－EqL＝mv2⑥ 又T′－mg＝⑦ 由⑤⑥⑦得T′＝3mg－ 由牛顿第三定律得小球对细线的拉力T＝3mg－ 答案：(1)顺时针转动　(2)　(3)3mg－ 2．在同一水平面的光滑平行导轨P、Q相距l＝1 m，导轨左端接有如图所示的电路．其中水平放置的平行板电容器两极板M、N相距d＝10 mm，定值电阻R1＝R2＝12 Ω，R3＝2 Ω，金属棒ab的电阻r＝2 Ω，其他电阻不计．磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，质量m＝1×10－14 kg、电荷量q＝－1×10－14 C的微粒悬浮于电容器两极板之间恰好静止不动．取g＝10 m/s2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好，且速度保持恒定．试求： (1)匀强磁场的方向； (2)ab两端的路端电压； (3)金属棒ab运动的速度． 解析：(1)负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态，因为重力竖直向下，所以电场力竖直向上，故M板带正电．ab棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势，ab棒等效于电源，感应电流方向由b→a，其a端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下． (2)微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态，根据平衡条件有 mg＝Eq 又E＝，所以UMN＝＝0.1 V， R3两端电压与电容器两端电压相等，由欧姆定律得通过R3的电流为 I＝＝0.05 A， 则ab棒两端的电压为 Uab＝UMN＋I＝0.4 V. (3)由法拉第电磁感应定律得感应电动势E＝Blv 由闭合电路欧姆定律得E＝Uab＋Ir＝0.5 V， 联立解得v＝1 m/s. 答案：(1)竖直向下　(2)0.4 V　(3)1 m/s 电磁感应中电路问题的误区分析 (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． 考点二　电磁感应中的