第5讲电磁感应中的电路问题.docx

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第5讲电磁感应中的电路问题 、感应电量的计算 q = q =1 丄 E n3 n3 .■:t .:t .:t : R RAt R 如果闭合电路是一个单匝线圈( n =1),则q = . R 上式中n 上式中n为线圈的匝数,.第」为磁通量的变化量, R为闭合电路的总电阻。 穿过闭合电路磁通量变化的形式一般有下列几种情况: (1)闭合电路的面积在垂直于磁场方向上的分量 S不变,磁感应强度 B发生变化时, - : B S ; (2) 磁感应强度B不变,闭合电路的面积在垂直于磁场方向上的分量 S发生变化时, .C B S ; (3) 磁感应强度 B与闭合电路的面积在垂直于磁场方向的分量 S均发生变化时, -门2 -匚宀。下面举例说明: 【例1】如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出 匀强磁场。若第一次用 0.3s时间拉出,外力所做的功为 W1,通过导线截面的电量为 q ;第 二次用0.9s时间拉出,外力所做的功为 W2,通过导线截面的电量为 q2,则( ) A. W : A. W : W,q1 q2 C. W W2,q 二 q2 ■x 1 X X X 1 1 1 1 ■x X fT 1 1 ;X x k_ ! ■ X X X 1 1 i l B .W : W2, q1 二 q2 D. W W>,qi q2 【例2】如图所示,空间存在垂直于纸面的均匀磁场,在半径为 a的圆形区域内部及外 部,磁场方向相反,磁感应强度的大小均为 B。一半径为b,电阻为R的圆形导线环放置在 纸面内,其圆心与圆形区域的中心重合。当内、外磁场同时由 B均匀地减小到零的过程中, 通过导线截面的电量 q = 。 * 【例3】如图所示是一种测量通电螺线管中磁场的装置, 把一个很小的测量线圈 A放在 待测处,线圈与测量电量的冲击电流计 G串联,当用双刀双掷开关 S使螺线管的电流反向 时,测量线圈中就产生感应电动势,从而引起电荷的迁移,由表 G测出电量Q,就可以算 出线圈所在处的磁感应强度 B。已知测量线圈共有 N匝,直径为d,它和表G串联电路的总 电阻为R,则被测处的磁感强度 B为多大? 【例4】一个电阻为 R的长方形线圈abed沿着磁针所指的南北方向平放在北半球的一 个水平桌面上,ab=L1,be=L2,如图所示。现突然将线圈翻转 180°,使ab与de互换位置, 用冲击电流计测得导线中流过的电量为 Q1O然后维持ad边不动,将线圈绕 ad边转动,使 之突然竖直,这次测得导线中流过的电量为 Q2,试求该处地磁场的磁感强度的大小。 【例5】如图所示,平行导轨置于磁感应强度为 B的匀强磁场 中(方向向里),间距为L,左端电阻为R,其余电阻不计,导轨右 端接一电容为C的电容器。现有一长 2L的金属棒ab放在导轨上, ab以a为轴顺时针转过 90。的过程中,通过 R的电量为多少? 二、图象问题 1、 定性或定量地表示出所研究问题的函数关系 2、 在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映 3、 画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达 电磁感应中“双杆问题”分类解析 【例6】匀强磁场磁感应强度 B=0.2 T,磁场宽度L=3rn,一正方形金属框边长 ab=l =1m , 每边电阻r=0.2 Q ,金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感线方 向垂直,如图所示,求: 画出金属框穿过磁场区的过程中,金属框内感应电流的 I-t图线 画出ab两端电压的U-t图线 【例7】如图4— 1 (a)所示区域(图中直角坐标系 xOy的1、3象限)内有匀强磁场, 磁感应强度方向垂直于图面向里,大小为 B,半径为I,圆心角为60°的扇形导线框 OPQ 以角速度?■绕O点在图面内沿逆时针方向匀速转动,导线框回路电阻为 R. 求线框中感应电流的最大值 I0和交变感应电流的频率 f. 在图(b)中画出线框转一周的时间内感应电流 I随时间t变化的图象.(规定在 图(a)中线框的位置相应的时刻为 t =0) X ? M X M (a) (b) 图4— 1 三、综合例析 电磁感应电路的分析与计算以其覆盖知识点多, 综合性强,思维含量高,充分体现考生 能力和素质等特点,成为历届高考命题的特点 1、 命题特点 对电磁感应电路的考查命题, 常以学科内综合题目呈现, 涉及电磁感应定律、 直流电路、 功、动能定理、能量转化与守恒等多个知识点,突出考查考生理解能力、分析综合能力,尤 其从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力 2、 求解策略 变换物理模型,是将陌生的物理模型与熟悉的物理模型相比较, 分析异同并从中挖掘其 内在联系,从而建立起熟悉模型与未知现象之间相互关系的一种特殊解题方法 ?巧妙地运用 “类同”变换,“类似”变换,“类异”变换

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