第十二章 专题强化课十五 电磁感应中的电路及图像问题-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习教用word

专题强化课十五　电磁感应中的电路及图像问题

考点一　电磁感应中的电路问题

【核心要点】

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.分析电磁感应中的电路问题的一般思路

【典例剖析】

【典例1】(2024·浙江6月选考)某小组探究“法拉第圆盘发电机与电动机的功用”,设计了如图所示的装置。飞轮由三根长a=0.8 m的辐条和金属圆环组成,可绕过其中心的水平固定轴转动,不可伸长细绳绕在圆环上,系着质量m=1 kg的物块,细绳与圆环无相对滑动。飞轮处在方向垂直环面的匀强磁场中,左侧电路通过电刷与转轴和圆环边缘良好接触,开关S可分别与图示中的电路连接。已知电源电动势E0=12 V、内阻r=0.1 Ω、限流电阻R1=0.3 Ω、飞轮每根辐条电阻R=0.9 Ω,电路中还有可调电阻R2(待求)和电感L,不计其他电阻和阻力损耗,不计飞轮转轴大小。

(1)开关S掷1,“电动机”提升物块匀速上升时,理想电压表示数U=8 V。

①判断磁场方向,并求流过电阻R1的电流I;

②求物块匀速上升的速度大小v。

(2)开关S掷2,物块从静止开始下落,经过一段时间后,物块匀速下降的速度与“电动机”匀速提升物块的速度大小相等,

①求可调电阻R2的阻值;

②求磁感应强度B的大小。

【解析】(1)①物块上升,则飞轮沿逆时针方向转动,辐条受到的安培力指向逆时针方向,由左手定则可知,磁场方向垂直于纸面向外;

由闭合电路的欧姆定律可知E0-U=I(R1+r)

则I== A=10 A

②辐条切割磁感线产生的电动势与电源电动势相反,设每根辐条产生的电动势为E1,

则U-E1=I

解得E1=5 V

此时飞轮可视为电动机,则P出=E1I

当物块匀速上升时P出=mgv

解得v=5 m/s

(2)①物块匀速下落时,由受力分析可知,辐条受到的安培力与第(1)问相同,经过R2的电流I'=I=10 A,由题意可知v'=v=5 m/s

每根辐条切割磁感线产生的感应电动势E2=E1=5 V,R总===0.5 Ω

R总=R2+,解得R2=0.2 Ω

②根据E2=Bωa2=Baωa=Bav' ,而E2=5 V

解得B=2.5 T