交變電流和電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用專題測(cè)試

1、交變電流和電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用專題測(cè)試題一、電路問題1、確定電源：首先判斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的那一局部導(dǎo)體電源，其次利用或求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，利用右手定那么或楞次定律判斷電流方向。2、分析電路結(jié)構(gòu)，畫等效電路圖3、利用電路規(guī)律求解，主要有歐姆定律，串并聯(lián)規(guī)律等 二、圖象問題1、定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關(guān)系2、在圖象中E、I、B等物理量的方向是通過正負(fù)值來反映3、畫圖象時(shí)要注意橫、縱坐標(biāo)的單位長度定義或表達(dá)【例1】如下圖，平行導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中方向向里，間距為L，左端電阻為R，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)軌右端接一電容為C的電容器?，F(xiàn)有一長2L的金屬棒ab放在導(dǎo)軌上，

2、ab以a為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過90的過程中，通過R的電量為多少？解析：1由ab棒以a為軸旋轉(zhuǎn)到b端脫離導(dǎo)軌的過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直增大，對(duì)C不斷充電，同時(shí)又與R構(gòu)成閉合回路。ab產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值 表示ab掃過的三角形的面積，即 通過R的電量 由以上三式解得 在這一過程中電容器充電的總電量Q=CUm Um為ab棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值。即 聯(lián)立得：2當(dāng)ab棒脫離導(dǎo)軌后對(duì)R放電，通過R的電量為 Q2，所以整個(gè)過程中通過 R的總電量為： Q=Q1Q2=電磁感應(yīng)中“雙桿問題分類解析【例2】勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.2 T，磁場(chǎng)寬度L=3rn，一正方形金屬框邊長ab=1m，金屬框以v

3、=10m/s的速度勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)，其平面始終保持與磁感線方解析：線框進(jìn)人磁場(chǎng)區(qū)時(shí)E1=B l v=2 V，=2.5 A方向沿逆時(shí)針，如圖1實(shí)線abcd所示，感電流持續(xù)的時(shí)間t1=0.1 s線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)：E2=0，I2=0無電流的持續(xù)時(shí)間：t2=0.2 s，圖2線框穿出磁場(chǎng)區(qū)時(shí)：E3= B l v=2 V，=2.5 A此電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針，如圖1虛線abcd所示，規(guī)定電流方向逆時(shí)針為正，得I-t圖線如圖2所示2線框進(jìn)人磁場(chǎng)區(qū)ab兩端電壓U1=I1 r線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)；b兩端電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U2=B l v=2V線框出磁場(chǎng)時(shí)ab兩端電壓：U3=E - I2 r由此得U-t圖線如圖3所示點(diǎn)

4、評(píng)：將線框的運(yùn)動(dòng)過程分為三個(gè)階段，第一階段ab為外電路，第二階段ab相當(dāng)于開路時(shí)的電源，第三階段ab是接上外電路的電源三、綜合例析2、求解策略變換物理模型，是將陌生的物理模型與熟悉的物理模型相比擬，分析異同并從中挖掘其內(nèi)在聯(lián)系，從而建立起熟悉模型與未知現(xiàn)象之間相互關(guān)“類同變換，“類似變換，“類異變換，可使復(fù)雜、陌生、抽象的問題變成簡單、熟悉、具體的題型，從而使問題大為簡化.解決電磁感應(yīng)電路問題的關(guān)鍵就是借鑒或利用相似原型來啟發(fā)理解和變換物理模型，即把電磁感應(yīng)的問題等效轉(zhuǎn)換成穩(wěn)恒直流電路，把產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那局部導(dǎo)體等效為內(nèi)電路.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小相當(dāng)于電源電動(dòng)勢(shì).其余局部相當(dāng)于外電路，并畫出等效

5、電路圖.此時(shí)，處理問題的方法與閉合電路求解根本一致，惟一要注意的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，有時(shí)導(dǎo)體兩端有電壓，但沒有電流流過，這類似電源兩端有電勢(shì)差但沒有接入電路時(shí)，電流為零.【例3】據(jù)報(bào)道，1992年7月，美國“阿特蘭蒂斯3000 km103 m/s，從航天飛機(jī)上向地心方向發(fā)射一顆衛(wèi)星，攜帶一根長20 km，電阻為800 10-5T，且認(rèn)為懸繩上各點(diǎn)的切割速度和航天飛機(jī)的速度相同.根據(jù)理論設(shè)計(jì)，通過電離層由等離子體組成的作用，懸繩可以產(chǎn)生約3 A的感應(yīng)電流，試求：1金屬懸繩中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；2懸繩兩端的電壓；3航天飛機(jī)繞地球運(yùn)行一圈懸繩輸出的電能地球半徑為6400 km.錯(cuò)解分析：考生缺乏知識(shí)遷移

6、運(yùn)用能力和抽象概括能力，不能于現(xiàn)實(shí)情景中構(gòu)建模型切割磁感線的導(dǎo)體棒模型并進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為電源模型及直流電路模型，無法順利運(yùn)用直流電路相關(guān)知識(shí)突破.解題方法與技巧：將飛機(jī)下金屬懸繩切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)看作電源模型，當(dāng)它通過電離層放電可看作直流電路模型.如下圖. 1金屬繩產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)：E=Blv=410-520103103 103 V2懸繩兩端電壓，即路端電壓可由閉合電路歐姆定律得：U=E-Ir103-3103 V3飛機(jī)繞地運(yùn)行一周所需時(shí)間t=103 s那么飛機(jī)繞地運(yùn)行一圈輸出電能：E=UIt=28003103 J=.6107 J【例4】如下圖，豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T，并且以=0.1 T/s在變化，水平軌道電阻不計(jì)，且不計(jì)摩擦阻力，寬0.5 m的導(dǎo)軌上放一電阻R0=0.1 的導(dǎo)體棒，并用水平線通過定滑輪吊著質(zhì)量M=0.2 kg的重物，軌道左端連接的電阻R ，圖中的l=0.8 m，求至少經(jīng)過多長時(shí)間才能吊起重物.錯(cuò)解分析：1不善于逆向思維，采取執(zhí)果索因的有效途徑探尋解題思路；2實(shí)際運(yùn)算過程無視了B的變化，將B代入F安=BIlab，導(dǎo)致錯(cuò)解.解題方法與技巧：由法拉第電磁感應(yīng)定律可求出回路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=由閉合電路歐姆定律可求出回路中電流 I=由于安培力方向向左，應(yīng)用左手定那么可判斷出電流方向?yàn)轫槙r(shí)