教案-全国-2019_（新课标）2020年高考物理一轮总复习 第十章 第三讲 电磁感应中的电路和图象问题教案.docx

17第三讲电磁感应中的电路和图象问题热点一电磁感应中的电路问题(师生共研)1．电磁感应中电路知识的关系图2．解决电磁感应中的电路问题三部曲[典例1]如图所示，在匀强磁场中竖直放置两条足够长的平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B0，导轨上端连接一阻值为R的电阻和开关S，导轨电阻不计，两金属棒a和b的电阻都为R，质量分别为ma＝0.02kg和mb＝0.01kg，它们与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦地运动．若将b棒固定，开关S断开，用一竖直向上的恒力F拉a棒，稳定后a棒以v1＝10m/s的速度向上匀速运动，此时再释放b棒，b棒恰能保持静止．(g取10m/s2)(1)求拉力F的大小；(2)若将a棒固定，开关S闭合，让b棒自由下滑，求b棒滑行的最大速度v2的大小；(3)若将a棒和b棒都固定，开关S断开，使磁感应强度从B0随时间均匀增加，经0.1s后磁感应强度增大到2B0时，a棒受到的安培力大小正好等于a棒的重力，求两棒间的距离．解析：(1)法一：a棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为E＝B0Lv1，a棒与b棒构成串联闭合电路，电流为I＝eq\f(E,2R)，a棒、b棒受到的安培力大小为Fa＝ILB0，Fb＝ILB0依题意，对a棒有F＝Fa＋Ga对b棒有Fb＝Gb所以F＝Ga＋Gb＝0.3N.法二：a、b棒都是平衡状态，所以可将a、b棒看成一个整体，整体受到重力和一个向上的力F，所以F＝Ga＋Gb＝0.3N.(2)a棒固定、开关S闭合后，当b棒以速度v2匀速下滑时，b棒滑行速度最大，b棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为E1＝B0Lv2，等效电路图如图所示．所以电流为I1＝eq\f(E1,1.5R)b棒受到的安培力与b棒的重力平衡，有Gb＝eq\f(B\o\al(2,0)L2v2,1.5R)由(1)问可知Gb＝Fb＝eq\f(B\o\al(2,0)L2v1,2R)联立可得v2＝7.5m/s.(3)当磁场均匀变化时，产生的感应电动势为E2＝eq\f(ΔB·Lh,Δt)，回路中电流为I2＝eq\f(E2,2R)依题意有Fa2＝2B0I2L＝Ga，代入数据解得h＝1m.答案：(1)0.3N(2)7.5m/s(3)1m[反思总结]电磁感应中电路问题的题型特点闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体做切割磁感线运动，在回路中将产生感应电动势和感应电流．从而考题中常涉及电流、电压、电功等的计算，也可能涉及电磁感应与力学、电磁感应与能量的综合分析．1－1.[E＝neq\f(ΔΦ,Δt)在电路中的应用](多选)在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1500匝，横截面积S＝20cm2.螺线管导线电阻r＝1Ω，R1＝4Ω，R2＝5Ω，C＝30μF.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正确的是()A．螺线管中产生的感应电动势为1.2VB．闭合S，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电C．电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2WD．S断开后，通过R2的电荷量为1.8×10－5C解析：由法拉第电磁感应定律可知，螺线管内产生的电动势为E＝neq\f(ΔB,Δt)S＝1500×eq\f(0.8,2)×20×10－4V＝1.2V，故A正确；根据楞次定律，当穿过螺线管的磁通量增加时，螺线管下部可以看成电源的正极，则电容器下极板带正电，故B错误；电流稳定后，电流为I＝eq\f(E,R1＋R2＋r)＝eq\f(1.2,4＋5＋1)A＝0.12A，电阻R1上消耗的功率为P＝I2R1＝0.122×4W＝5.76×10－2W，故C错误；开关断开后通过电阻R2的电荷量为Q＝CU＝CIR2＝30×10－6×0.12×5C＝1.8×10－5C，故D正确．答案：AD1－2.[E＝Blv在电路中的应用](2017·江苏卷)如图所示，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻．质量为m的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下．当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v.导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：(1)MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I；(2)MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；(3)PQ刚要离开金属杆时，感应电流的功率P.解析：(1)感应电动势E＝Bdv0感应电流I＝eq\f(E,R)，解得I＝eq\f(Bdv0,R).(2)安培力F＝BId牛顿第二定律F＝ma解得a＝eq\f(B2d2v0,mR).(3)金属杆切割磁感线的速度v′＝v0－v，则感应电动势E＝Bd(v