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课件网) 微专题6 电磁 感应中的电路 问题 [定位·学习目标] 通过对电磁感应中的电路问题的分析,学会解决电磁感应现象中电路问题及电荷量问题的基本方法和解题思路,培养科学思维核心素养。 突破·关键能力 1.处理电磁感应中的电路问题的一般方法 (1)明确哪部分电路或导体产生感应电动势,该部分电路或导体就相当于电源,其他部分是外电路。 (2)画等效电路图,分清内、外电路。 「要点归纳」 (4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率等公式联立求解。 2.电磁感应中的电荷量问题 (1)由上式可知,线圈匝数一定时,通过某一横截面的感应电荷量仅由回路总电阻和磁通量的变化量决定,与时间无关。 (2)求解闭合回路中通过的电荷量时,I、E均为平均值。 题型一 电磁感应中的电路问题 [例1] (变化磁场的电路问题)(2025·四川宜宾期中)如图甲所示,在一个正方形金属线圈区域内,存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场,磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S=100 cm2,匝数n=1 000,线圈电阻r=2.0 Ω,线圈与电阻R构成闭合回路,电阻R=8.0 Ω,匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示,求: 「典例研习」 (1)0～4.0 s内通过电阻R的感应电流大小; 【答案】 (1)0.05 A (2)0～6.0 s内整个闭合电路中产生的热量。 【答案】 (2)0.9 J [例2] (导体棒水平切割磁感线的电路问题)(2024·重庆期末)如图,由某种粗细均匀的、总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,宽ad=L,固定在水平面内且处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。一接入电路的电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动,滑动过程中PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中,求: (1)PQ切割磁感线产生的电动势; 【答案】 (1)BLv 【解析】 (1)PQ切割磁感线产生的电动势E=BLv。 (2)PQ滑到中间位置时PQ两端的电压; (3)线框消耗的最大电功率。 (1)当金属条ab进入“扇形”磁场时,求感应电动势E,并判断ab上的电流方向; 【答案】 (1)1.2 V 方向为b→a (2)当金属条ab进入“扇形”磁场时,画出“闪烁”装置的电路图,并求出内、 外圈的电势差Uab。 【答案】 (2)图见解析 0.2 V ·规律总结· “三步走”分析电路为主的电磁感应问题 题型二 电磁感应中的电荷量问题 [例4] (电荷量的求解)如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=100,线圈面积S=200 cm2,线圈的电阻 r=1 Ω,线圈外接一个阻值R=4 Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。求: (1)线圈中的感应电流的大小和方向; 【答案】 (1)0.02 A 方向沿逆时针方向 (2)电阻R两端的电压; 【答案】 (2)0.08 V 【解析】 (2)R两端的电压为U1=I1R=0.02×4 V=0.08 V。 (3)前4 s内通过R的电荷量。 【答案】 (3)8×10-2 C [例5] (已知电荷量求解其他物理量)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置,导轨平面与水平面成θ=37°角,间距L=0.5 m,导轨M、P两端接有阻值R=5 Ω的电阻,质量m=0.2 kg 的金属棒ab垂直于导轨放置,金属棒ab和导轨电阻均不计。整个装置放在磁感应强度B=2.0 T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑到刚开始匀速运动时,通过电阻R的电荷量q=2 C。求:(取 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2) (1)金属棒ab匀速运动时的速度v的大小; 【答案】 (1)6 m/s (2)金属棒ab从静止到刚开始匀速运动时产生的焦耳热Q。 【答案】 (2)8.4 J 检测·学习效果 1.如图所示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37°,宽度为0.5 m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1 Ω。一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2 kg,接 ... ...
