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2012屆高三物理一輪復習導學案
十、電磁感應(yīng)（3）
【課題】電磁感應(yīng)中的電路問題
【目標】
1、進一步理解法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的應(yīng)用；
2、掌握解決電磁感應(yīng)中的電路問題的方法。
【導入】
一、電磁感應(yīng)中的電路問題
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導體或回路就相當于電源，將它們接上電阻等用電器，便可對用電器供電，在回路中形成電流；將它們接上電容器，便可使電容器充電，因此電磁感應(yīng)問題又往往跟電路問題聯(lián)系在一起。
解此類問題的基本思路是：①明確哪一部分電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，則這部分電路就是等效電源。②畫出等效電路圖。 ③結(jié)合有關(guān)的電路規(guī)律建立方程求解。
二、自感現(xiàn)象
自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象一種特例，它是由于導體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化。
注意：斷電自感電流的大小不會超過斷電前瞬間線圈中電流的大小，通電自感電動勢不會超過電源的電動勢，這才是“阻礙”意義的真實體現(xiàn)。
【導研】
[例1] (鹽城市08學年高三年級第一次調(diào)研考試)兩金屬棒和三根電阻絲如圖連接,虛線框內(nèi)存在均勻變化的勻強磁場，三根電阻絲的電阻大小之比R1:R2:R3=1：2：3，金屬棒電阻不計。當S1、S2閉合，S3 斷開時，閉合的回路中感應(yīng)電流為I，當S2、S3閉合，S1 斷開時，閉合的回路中感應(yīng)電流為5I，當S1、S3閉合，S2 斷開時，閉合的回路中感應(yīng)電流是( )
A．0 B．3I C．6I D．7I
[例2]（通州市09屆高三第七次調(diào)研測試）4．如圖所示，均勻的金屬長方形線框從勻強磁場中以勻速V拉出，它的兩邊固定有帶金屬滑輪的導電機構(gòu)，金屬框向右運動時能總是與兩邊良好接觸，一理想電壓表跨接在PQ兩導電機構(gòu)上，當金屬框向右勻速拉出的過程中，已知金屬框的長為a，寬為b，磁感應(yīng)強度為B，電壓表的讀數(shù)為 （ ）
A．恒定不變，讀數(shù)為BbV
B．恒定不變，讀數(shù)為BaV
C．讀數(shù)變大 D．讀數(shù)變小
[例3]如圖甲所示，水平面上的兩光滑金屬導軌平行固定放置，間距d＝0.5 m，電阻不計，左端通過導線與阻值R ＝2 ?的電阻連接，右端通過導線與阻值RL ＝4 ?的小燈泡L連接．在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，CE長l =2 m，有一阻值r =2 ?的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處．CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間變化如圖乙所示．在t＝0至t＝4s內(nèi)，金屬棒PQ保持靜止，在t＝4s時使金屬棒PQ以某一速度進入磁場區(qū)域并保持勻速運動．已知從t＝0開始到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化，求：
（1）通過小燈泡的電流．
（2）金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大�。�
[例4] (拼茶中學08屆高三物理五月份模擬試卷)面積為 cm2、不計電阻的“U”框架，右側(cè)接一電路，如圖所示，電路中電阻值分別為R1=2Ω，R2=4Ω，R3=6Ω，二極管是理想的．現(xiàn)在框架所在區(qū)域加上垂直框架平面的勻強磁場，且磁場的磁感應(yīng)強度按 (T)規(guī)律變化，
（1）證明：框架中的感應(yīng)電動勢按余弦規(guī)律變化；
（2）試畫出R2兩端電壓隨時間的圖象(要求畫出一個完整周期)；
（3）計算R2的實際功率P2．
[例5]（泰州市08屆高三第一次聯(lián)考模擬試卷）圖甲為某同學研究自感現(xiàn)象的實驗電路圖，用電流傳感器顯示器各時刻通過線圈L的電流。電路中電燈的電阻R1=6.0 ?，定值電阻R=2.0 ?，AB間電壓U=6.0 V。開關(guān)S原來閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在t1=1.0×10?3 s時刻斷開關(guān)S，此時刻前后電流傳感器顯示的電流隨時間變化的圖線如圖乙所示。
（1）求出線圈L的直流電阻RL；
（2）在圖甲中用箭頭標出斷開開關(guān)后通過電燈的電流方向；
（3）在t2=1.6×10?3 s時刻線圈L中的感應(yīng)電動勢的大小是多少？
【導練】
1．如右圖所示電路，L是自感系數(shù)較大的線圈，在滑動變阻器的滑動片P從A端迅速滑向B端的過程中，經(jīng)過AB中點C時通過線圈的電流為I1；P從B端迅速滑向A端的過程中，經(jīng)過C點時通過線圈的電流為I2；P固定在C點不動，達到穩(wěn)定時通過線圈的電流為I0，則（ ）
A．I1= I0= I2 B．I1> I0> I2
C．I1= I0> I2 D．I1< I0< I2
2．（08年高考江蘇卷物理）如圖所示的電路中，三個相同的燈泡a、b、c和電感L1、L2與直流電源連接，電感的電阻忽略不計.電鍵K從閉合狀態(tài)突然斷開時，下列判斷正確的有（ ）
A、a先變亮，然后逐漸變暗B、b先變亮，后逐漸變暗
C、c先變亮，然后逐漸變暗D、b、c都逐漸變暗
3．勻強磁場磁感應(yīng)強度B＝0.2T，磁場寬度L＝3m，一正方形金屬框邊長為h＝lm，每邊電阻r＝0.2Ω，金屬框以v＝10m／s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖所示。
（1）畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化的I-t 圖線；
（2）畫出ab兩端電壓隨時間變化的U-t圖線。（以上均要求寫出作圖依據(jù)）
4．(09屆江蘇省泰州市期末聯(lián)考高三物理模擬試題)15．（12分）在同一水平面中的光滑平行導軌P、Q相距l(xiāng)=1m，導軌左端接有如圖所示的電路。其中水平放置的平行板電容器兩極板M、N部距離d=10mm，定值電阻R1=R2=12Ω，R3=2Ω，金屬棒ab電阻r=2Ω，其它電阻不計。磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強磁場豎直穿過導軌平面，當金屬棒ab沿導軌向右勻速運動時，懸浮于電容器兩極板之間，質(zhì)量m=1×10-14kg，帶電量q=-1×10-14C的微粒恰好靜止不動。取g=10m/s2，在整個運動過程中金屬棒與導軌接觸良好。且運動速度保持恒定。試求：
（1）勻強磁場的方向；
（2）ab兩端的路端電壓；
（3）金屬棒ab運動的速度
5．（浦東新區(qū)2008年高考預測）如圖所示，直角三角形導線框abc固定在勻強磁場中，ab是一段長為l1＝0.6m、單位長度電阻為r＝3Ω/m的均勻?qū)Ь�，ac和bc的電阻可不計，bc長度為l2＝0.3m。磁場的磁感應(yīng)強度為B＝0.5T，方向垂直紙面向里�，F(xiàn)有一段長度為L＝0.3m、單位長度電阻也為r＝3Ω/m的均勻?qū)�體桿MN架在導線框上，開始時緊靠a點，然后沿ab方向以恒定速度v＝1.2m/s向b端滑動，滑動中始終與bc平行并與導線框保持良好接觸。
（1）導線框中有感應(yīng)電流的時間是多長？
（2）當導體桿MN滑到ab中點時，導線bc中的電流多大？方向如何？
（3）求導體桿MN自a點至滑到ab中點過程中，回路中感應(yīng)電動勢的平均值。


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