第二章 微专题三 电磁感应中的电路及图像问题-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

物理 选择性必修第二册（人教） 第二章 微专题三 电磁感应中的电路及图像 问题 电磁感应中的电路问题 应用一 电磁感应中的图像问题 应用二 微专题·过关集训（三） 1．对电源的理解 (1)在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，如切割磁感线的导体棒、内部有磁通量变化的线圈等，这种电源将其他形式的能转化为电能。 (2)判断感应电流和感应电动势的方向，都是利用相当于电源的部分根据右手定则或楞次定律判定的。实际问题中应注意外电路电流由高电势处流向低电势处，而内电路则相反。 2．对电路的理解 (1)内电路是切割磁感线的导体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。 (2)在闭合电路中，相当于“电源”的导体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．解决电磁感应中的电路问题的基本思路 (1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路相当于电源，其他部分是外电路。 (2)用法拉第电磁感应定律或切割磁感线公式确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向。 (3)分清内外电路，画出等效电路图。 (4)运用闭合电路的欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解。 [例1]如图所示，MN、PQ为平行光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计)，MN、PQ相距L＝50 cm，导体棒AB在两轨道间的电阻r＝1 Ω，且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，整个装置放在磁感应强度B＝1.0 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力F拉着AB棒向右以v＝5 m/s的速度做匀速运动。求： (1)导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向； (2)导体棒AB两端的电压UAB。 解析：(1)导体棒AB产生的感应电动势E＝BLv＝2.5 V，由右手定则知，AB棒上的感应电流方向向上，即沿B→A方向。 (2)R并＝ eq \f(R1R2,R1＋R2) ＝2 Ω I＝ eq \f(E,R并＋r) ＝ eq \f(5,6) A UAB＝IR并＝ eq \f(5,3) V≈1.7 V。 答案：(1)2.5 V　B→A方向　(2)1.7 V 【名师点拨】　导体棒在匀强磁场运动过程中的变与不变 1．外电阻的变与不变：若外电路由无阻导线和定值电阻构成，导体棒运动过程中外电阻不变；若外电路由考虑电阻的导线组成，导体棒运动过程中外电阻改变。 2．内电阻与电动势的变与不变：切割磁感线的有效长度不变，则内电阻与电动势均不变。反之，发生变化。处理电磁感应过程中的电路问题时，需特别关注电动势及内、外电阻是否变化。 [训练]1.如图所示，ab、cd为足够长、水平放置的光滑固定导轨，导体棒MN的长度L＝2 m，电阻r＝1 Ω，有垂直于abcd平面向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1.5 T，定值电阻R1＝4 Ω，R2＝20 Ω，当导体棒MN以v＝4 m/s的速度向左做匀速直线运动时，电流表的示数为0.45 A，灯泡L正常发光。求： (1)棒切割磁感线产生的感应电动势和灯泡L的额定电压； (2)维持杆匀速运动的外力功率为多大； (3)正常发光时灯泡L的电阻值。 解析： (1)导体棒MN产生的感应电动势：E＝BLv＝1.5×2×4 V＝12 V， b、d间并联电压： Ubd＝UL＝U2＝I2R2＝0.45×20 V＝9 V。 (2)由闭合电路的欧姆定律得：E＝U2＋I(r＋R1) 解得通过杆的电流：I＝0.6 A 根据能量守恒可得，维持杆匀速运动的外力功率等于整个装置产生的总电功率，则有：P＝EI＝12×0.6 W＝7.2 W。 (3)流过灯泡L的电流： IL＝I－I2＝0.6 A－0.45 A＝0.15 A 灯泡L的电阻值：RL＝ eq \f(UL,IL) ＝ eq \f(9,0.15) Ω＝60 Ω。 答案：(1)12 V　9 V　(2)7.2 W　(3)60 Ω 项目 内容 图像 类型 随时间变化的图像，如B ­t图像、Φ ­t图像、E ­t图像、I ­t图像随位移变化的图像，如E­x图像、I­x图像(所以要先看坐标轴，哪个物理量随哪个物理量变化要弄清) 问题 类型 (1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像(画图像) (2)由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量(用图像) 项目 内容 解题 方法 四个规律 左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律 六类公式 (1)平均电动势E＝n eq \f(ΔΦ,Δt) (2)平动切割电动势E＝Blv (3)转动切割电动势E＝ eq \f(1,2) Bl2ω (4)闭合电路的欧姆定律I＝ eq \f(E,R＋r) (5)安