高考物理电路与电磁感应综合问题

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1、高考物理电路与电磁感应综合问题命题趋势高考对本专题知识的考查，多是通过对电路的分析计算、对电压、电流、电阻等物理量的测量，来考查学生对基本概念、基本定律的理解和掌握。尤其值得注意的是有关电磁感应电路的分析与计算，以其覆盖知识点多，综合性强，思维含量高，充分体现考生能力和素质等特点，成为历届高考命题的热点。但近年采用综合考试后，试卷难度有所下降，因此要更加关注有关基本概念的题、定性分析现象的题和联系实际、联系现代科技的题。教学目标：1．通过专题复习，掌握电路综合问题的分析方法和思维过程，提高解决学科内综合问题的能力。2

2、．能够从实际问题中获取并处理信息，把实际问题转化成物理问题，提高分析解决实际问题的能力。教学重点：掌握电路综合问题的分析方法和思维过程，提高解决学科内综合问题的能力。教学难点：从实际问题中获取并处理信息，把实际问题转化成物理问题，提高分析解决实际问题的能力。教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：一、知识概要解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型，即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路，把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路.感应电动势的大小相当于电源电动势.其余部分相当于外

3、电路，并画出等效电路图。此时，处理问题的方法与闭合电路求解基本一致，惟一要注意的是电磁感应现象中，有时导体两端有电压，但没有电流流过，这类似电源两端有电势差但没有接入电路时，电流为零。二、考题回顾1.（2003年上海）如图所示，OACO为水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示），R1=4Ω，R2=8Ω（导轨其他部分电阻不计）．导轨OAC的形状满足方程y=2sin（）（单位：m）．磁感应强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直导轨平面．一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v=5.0m

4、/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻．求：（1）外力F的最大值；（2）金属棒在轨道上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率；（3）在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的系．R2R1解析：（1）由图容易看出，当y=0时x有两个值，即sin（）=0时，有x1=0；x2=3．这即是O点和C点的横坐标，因而与A点对应的x值为x=1.5．将x=1.5代入函数y，便得A点的纵坐标，即y=2sin=2（单位：m）．这就是金属棒切割磁感线产生电动势的最大长度．当金属棒在O、C间运动

5、时，R1、R2是并联在电路中的，其情形如图所示．其并联电阻R并=R1R2/（R1+R2）=8/3Ω．当金属棒运动到x位置时，其对应的长度为y=2sin（），此时导体产生的感应电动势为E=Byv=2Bvsin（）（单位：V），其电流（单位：A）．而金属棒所受的安培力应与F相等，即F=BIy=．在金属棒运动的过程中，由于B、v、R并不变，故F随y的变大而变大．当y最大时F最大．即Fmax==0.3N．（2）R1两端电压最大时，其功率最大．即U=Emax时，而金属棒上最大电动势：Emax=Bymaxvx=2.0V．这时Pm

6、ax=1.0W．（3）当t=0时，棒在x=0处．设运动到t时刻，则有x=vt，将其代入y得y=2sin（），再结合E=Byv和，得A．点评：该题既有对运动学知识的考查，也有对电学知识的考查，更有对数学知识的考查．如果对函数的理解有困难或有误，便会导致解题的困难或错误．而对第（3）问，如果没有灵活的思维，也是难以想到的．故该题是一道考查学生能力的好题．2．（2001年上海卷）半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4m

7、，b＝0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0＝2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计（1）若棒以v0＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′的瞬时（如图示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO´为轴向上翻转90º，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为ΔB/Δt＝4T/s，求L1的功率。解析：（1）棒滑过圆环直径OO′的瞬时，MN中的电动势图（1）E1=B2av=0.2×0.8×5=0.8V①等效电路如图（

8、1）所示，流过灯L1的电流I1=E1/R=0.8/2=0.4A②图（2）（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90º，半圆环OL1O′中产生感应电动势，相当于电源，灯L2为外电路，等效电路如图（2）所示，感应电动势E2=ΔФ/Δt=0.5×πa2×ΔB/Δt=0.32V③L1的功率P1=（E2/2）2/R=1