2019物理第十章第三課時(shí) 電磁感應(yīng)規(guī)律與電路規(guī)律的綜合

廣州出版社 2015年五羊高考 高考總復(fù)習(xí)物理 課件 2015年五羊高考物理復(fù)習(xí) 第3課時(shí)電磁感應(yīng)規(guī)律與電路規(guī)律的綜合 課堂主題互動(dòng) 1 電磁感應(yīng)等效電路中的電源 負(fù)載 1 電源 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 它與外電路接通工作時(shí) 將非電能轉(zhuǎn)化為電能 提供給全電路 故 的導(dǎo)體或 的回路相當(dāng)于電源 2 負(fù)載 它是將電能轉(zhuǎn)化為非電能的裝置或儲(chǔ)存電能的裝置 如 電阻 電動(dòng)機(jī) 電容器 2 電源正 負(fù)極的確定 1 根據(jù)右手定則確定 如圖所示 某金屬導(dǎo)體FH在磁場(chǎng)中切割磁感線 則伸展右手 讓大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向 讓磁感線穿過手掌心 則四指指向?yàn)閷?dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向 圖中 端分別為等效電源的正極 切割磁感線 磁通量發(fā)生變化 M 課堂主題互動(dòng) 2 根據(jù)楞次定律確定 假設(shè)導(dǎo)體棒與其它電路接成回路 圖中未畫出 根據(jù)楞次定律可判斷導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流從 端流入 從 端流出 故 端為等效電源正極 3 根據(jù)左手定則確定 導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) 其中自由電子受到洛侖茲力作用 根據(jù)左手定則可知 電子受洛侖茲力會(huì)沿導(dǎo)體棒向 端遷移 集聚 故導(dǎo)體棒 端會(huì)集聚正電荷 端集聚負(fù)電荷 端相當(dāng)于等效電源正極 3 等效電源電動(dòng)勢(shì)與路端電壓若等效電源電動(dòng)勢(shì)為E 等效電源內(nèi)阻為r 回路電流為I 當(dāng)?shù)刃щ娫赐怆娐方油〞r(shí) 等效電源路端電壓為U 當(dāng)?shù)刃щ娫赐怆娐范探訒r(shí) 等效電源的路端電壓為U 當(dāng)?shù)刃щ娫赐怆娐窋嚅_時(shí) 等效電源的路端電壓為U N M M N M N M E Ir 0 E 課堂主題互動(dòng) 例題1 2011 湛江調(diào)研 如圖所示 在磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1 2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 讓導(dǎo)體PQ在U型導(dǎo)軌上以速度v0 10m s向右勻速滑動(dòng) 兩導(dǎo)軌間距離L 0 5m 若定值電阻為R 2 0 導(dǎo)體PQ電阻r 1 0 則導(dǎo)體棒兩端P Q之間電壓 A UPQ 0 6VB UPQ 6 0VC UPQ 4 0VD 導(dǎo)體PQ兩端電壓大于定值電阻兩端電壓 主題一 根據(jù)右手定則和法拉第電磁感應(yīng)定律確定電路 C 變式1 如圖 甲 所示 半徑為r1的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0 磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 半徑為r2的阻值為R的金屬圓環(huán)與磁場(chǎng)同心放置 圓環(huán)與阻值也為R的電阻R1連結(jié)成閉合回路 一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好 棒與導(dǎo)線的電阻不計(jì) 1 若棒以v0的速率在環(huán)上向右勻速滑動(dòng) 求棒滑過圓環(huán)直徑的瞬時(shí) 如圖所示 流過R1的電流大小與方向 2 撤去中間的金屬棒MN 若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖 乙 所示 圖線與橫 縱軸的截距分別為t0和B0 求0至t0時(shí)間內(nèi)通過電阻R1上的電量q 主題一 根據(jù)右手定則和法拉第電磁感應(yīng)定律確定電路 變式1 解析 1 棒中電動(dòng)勢(shì) 2B0r1v0即并聯(lián)支路電壓為U 通過電阻R1中電流 方向由a到b 2 由法拉第電磁感應(yīng)定律有 而由圖象分析可知 0至to時(shí)間內(nèi) 由閉合電路歐姆定律有得通過電阻R1上的電流大小為通過電阻R1的電量 主題一 根據(jù)右手定則和法拉第電磁感應(yīng)定律確定電路 主題二 根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律確定電路 例題2 如圖 甲 所示 螺旋管匝數(shù)n 1500匝 橫截面積S 20cm2 線圈電阻r 1 5 定值電阻R1 3 5 R2 25 穿過螺旋管的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化規(guī)律如圖 乙 所示 若O點(diǎn)接地 則A C兩點(diǎn)間電壓為多大 A點(diǎn)電勢(shì)為多少 解 圖 甲 中發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象 具體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的部位是螺旋管 因而將螺旋管等效為回路中的電源 由圖 乙 得 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 螺旋管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 代入數(shù)據(jù)得E 6V由全電路歐姆定律 回路電流 代入數(shù)據(jù)得I 0 2A 根據(jù)楞次定律 產(chǎn)生的感應(yīng)電流從螺旋管C端流出 相當(dāng)電源正極 從A端流進(jìn) 相當(dāng)電源負(fù)極 電源路端電壓為UCA E Ir 6 0 2 1 5V 5 7VUAC 5 7V 主題二 根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律確定電路 由于通過電阻的電流方向是從C到A 所以A點(diǎn)電勢(shì)比接地點(diǎn)O 電勢(shì)為零 電勢(shì)低 設(shè)A點(diǎn)電勢(shì)為 A有0 A I R2代入數(shù)據(jù)得 A 5V 主題二 根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律確定電路 變式2 如圖 甲 所示 一長(zhǎng)為L(zhǎng) 2m的金屬 U 型框與兩平行金屬板AB相連 兩板之間用一絕緣光滑水平桿相連 一質(zhì)量為M 0 1kg 電量大小為q 0 1c可看成質(zhì)點(diǎn)的帶電小球套在桿中并靠近A板靜止 從t 0時(shí)刻開始 在 U 型框?qū)挒閐 1m內(nèi)加入垂直紙面向外且大小隨時(shí)間變化的磁場(chǎng) 如圖乙所示 后 發(fā)現(xiàn)帶電小球可以向右運(yùn)動(dòng) 求 1 小球帶何種電荷 2 小球達(dá)到B板時(shí)的速度大小 3 通過分析計(jì)算后在丙圖坐標(biāo)系中作出小球在AB桿上的V t圖象 主題二 根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律確定電路 主題二 根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律確定電路 變式3 2005 廣東高考 如圖所示 一半徑為r的圓形導(dǎo)線框內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)線框所在平面 導(dǎo)線框的左端通過導(dǎo)線接一對(duì)水平放置的平行金屬板 兩板間的距離為d 板長(zhǎng)為l t 0時(shí) 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B從B0開始均勻增大 同時(shí) 在板2的左端且非?？拷?的位置有一質(zhì)量為m 帶電量為 q的液滴以初速度v0水平向右射入兩板間 該液滴可視為質(zhì)點(diǎn) 1 若小球能從兩板射出 則小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間是多少 2 要使該液滴能從兩板間射出 磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率k應(yīng)滿足什么條件 主題二 根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律確定電路 主題二 根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律確定電路 主題二 根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律確定電路 卷例 如圖所示 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于電路所在平面 導(dǎo)體棒與電路接觸良好 當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 若不計(jì)摩擦和導(dǎo)線的電阻 整個(gè)過程中 燈泡L未被燒毀 電容器C未被擊穿 則該過程中 A 電容器C的上極板帶負(fù)電B 燈泡的亮度變大C 通過ab棒與燈泡的電流相等D 電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度將不變 評(píng)卷現(xiàn)場(chǎng)觀摩 B 評(píng)卷現(xiàn)場(chǎng)觀摩 變式4 圖中EF GH為平行的金屬導(dǎo)軌 其電阻可不計(jì) R為電阻器 C為電容器 AB為可在EF和GH上滑動(dòng)的導(dǎo)體橫桿 有均勻磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面 若用I1和I2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流 則當(dāng)橫桿AB D A 勻速滑動(dòng)時(shí) I1 0 I2 0B 勻速滑動(dòng)時(shí) I1 0 I2 0C 加速滑動(dòng)時(shí) I1 0 I2 0D 加速滑動(dòng)時(shí) I1 0 I2 0 評(píng)卷現(xiàn)場(chǎng)觀摩 課外演練 1 電阻R 電容C與一線圈連成閉合回路 條形磁鐵靜止于線圈的正上方 如圖所示 現(xiàn)使磁鐵N極向下 接近線圈上端 則流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是 A 從a到b 上極板帶正電B 從a到b 下極板帶正電C 從b到a 上極板帶正電D 從b到a 下極板帶正電 D 課外演練 2 如圖所示 兩塊水平放置的平行金屬板間距為d 豎直放置的線圈匝數(shù)為n 定值電阻和線圈的電阻均為R 其它電阻不計(jì) 當(dāng)豎直向上的磁場(chǎng)B穿過線圈后 極板間一個(gè)質(zhì)量為m 電量為 q的帶電油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài) 則磁場(chǎng)的變化情況是 A 均勻增大 磁通量的變化率為B 均勻增大 磁通量的變化率為C 均勻減小 磁通量的變化率為D 均勻減小 磁通量的變化率為 A 課外演練 3 用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框abcd的邊長(zhǎng)為0 2m 正方形的一半MdcN放在和紙面垂直向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 如圖所示 當(dāng)磁場(chǎng)以10T s的變化率增強(qiáng)時(shí) 線框中M N兩點(diǎn)電勢(shì)差用UMN表示 則 A UMN 0 2VB UMN 0 2VC UMN 0 1VD UMN 0 1V D 課外演練 4 如圖 甲 光滑平行金屬導(dǎo)軌MN PQ所在平面與水平面成角 M P兩端接有阻值為R的定值電阻 阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置 其它部分電阻不計(jì) 整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上 從t 0時(shí)刻開始棒受到一個(gè)平行于導(dǎo)軌向上的外力F 由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)中棒始終與導(dǎo)軌垂直 且接觸良好 通過R的感應(yīng)電流隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示 下面分別給出了穿過回路abPM的磁通量 磁通量的變化率 棒兩端的電勢(shì)差和金屬棒的速度v隨時(shí)間變化的圖象 其中正確的是 BD 課外演練 5 在如圖甲所示的電路中 螺線管匝數(shù)n 1500匝 橫截面積S 20cm2 螺線管導(dǎo)線電阻r 1 0 R1 4 0 R2 5 0 C 30 F 在一段時(shí)間內(nèi) 穿過螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化 求 1 求螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及兩端電壓 2 閉合S 電路中的電流穩(wěn)定后 電阻R1的電功率 3 S斷開后 流經(jīng)R2的電量 課外演練 解析 1 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得 根據(jù)全電路歐姆定律得 2 根據(jù) 得 3 S斷開后 流經(jīng)R2的電量即為S閉合時(shí)C極板上所帶的電量Q電容器兩端的電壓流經(jīng)R2的電量 課外演練 6 如圖3 8 甲 所示 平行金屬導(dǎo)軌豎直放置 導(dǎo)軌間距為L(zhǎng) 1m 上端接有電阻R1 3 下端接有電阻R2 6 虛線OO 下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 現(xiàn)將質(zhì)量m 0 1kg 電阻不計(jì)的金屬桿ab 從OO 上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放 桿下落h 0 2m過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸 加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖 乙 所示 求 1 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 2 桿下落0 2m過程中通過電阻R2的電荷量q 課外演練 解析 1 由圖象知 桿自由下落距離是0 05m 當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭 10m s2 則桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度 1m s由圖象知桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度由牛頓第二定律得回路中的電動(dòng)勢(shì) 桿中的電流 2 桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)桿中的平均電流 通過桿的電荷量 得 通過R2的電量 課外演練 7 2013 廣州二模 如圖 足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 金屬桿ab與導(dǎo)軌垂直且接觸良好 導(dǎo)軌右端通過電阻與平行金屬板AB連接 已知導(dǎo)軌相距為L(zhǎng) 磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B R1 R2和ab桿的電阻值均為 其余電阻不計(jì) 板間