高考物理二轮复习专题电磁感应中的电路分析和图象问题试题.doc

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1、专题：电磁感应中的电路分析和图象问题一、电路分析在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，将它们接上电容器，便可使电容器充电；将它们接上电阻等用电器，便可对用电器供电，在回路中形成电流，因此，电磁感应问题又往往很电路问题联系在一起，解决这类电磁感应中的电路问题，不仅要应用电磁感应的有关规律，如右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等；还要应用电路中的有关规律，如欧姆定律，串并联电路的性质等，要将电磁感应、电路的知识，甚至和力学知识综合起来应用。其主要步骤是：1.确定电源.产生

2、感应电流或感应电动势的那部分电路就相当于电源，利用法拉第电磁感应定律确定其电动势的大小，利用楞次定律确定其正负极.需要强调的是：在电源内部电流是由负极流向正极的，在外部从正极流向外电路，并由负极流人电源.如无感应电流，对感应电动势方向的判断，则可以假设电流如果存在时的流向.2.分析电路结构，画出等效电路图.这一步的实施的本质是确定“分析”的到位与准确.承上启下，为下一步的处理做好准备.3.利用电路规律求解.主要还是欧姆定律、串并联电路、电功、电热.解析：设某一时刻金属杆转至图示位置，杆切割磁感线产生感应电动势相当于电源,金属杆上

3、由A沿顺时针方向到D和沿逆时针方向到D的两部分电阻（分别设为R和R）并联，再与定值电阻R/2串联，组成外电路，等效电路如图所示。则电路中的总电流I=ε/R总，而ε=LVB=1∕2ωL2B2R总=R/4十R并十R/2=3R/4+R并，所以1=1/2ωLB/(3R/4+R并)上式中R并=RR/(R+R)由于R<+Fy=R为定值，当R=R时FXFy有最大值，即R并有最大值，此最大值为R/4,所以I的最小为ωL2B∕2R°当RX=O或R=O时，R并有最小值零，所以I的最大值为2ωL2B∕3R°从而ωL2B∕2R≤I≤2ωL2B∕3R°【

4、例2】如图所示，半径为a的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度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旋转，磁场与环面垂直，其中a=0.4m,b=0.6m.金属环上分别接有灯Li、L2,两灯的电阻均为R=2Ω.一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均不计.(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00'的瞬时,MN中的电动势和流过Li的电流.⑵撤去中间的金属棒MN将右面的半圆环OLO以OO为轴向上翻转90°,若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为—4T/s,求Li的功率.t解析：

5、(1)棒匀速滑动到直径OO的瞬时，垂直切割磁感线的有效长度为2a,故产生感应电动势Ei=B2av>=0.2×2×0.4×5=0.8(V)，灯Li,L2并联电压都为0.8V,故流过灯Li的电流Ii=E∕R5=0.4(A)⑵撤去中间的金属棒MN右面的半圆环OL0'以OO为轴向上翻转90°,有效的磁场减为一半，面积为∏a2∕2,根据法拉第电磁感应定律E2—――4-20.420.32V,此刻电路串联，灯Li的功率tt22222Pi邑R0旦竺=i.28×i0「2WR0R04R042二、图象问题电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电

6、动势e和感应电流I随时间t变化的图线，即B—t图线、①一t图线、e一t图线和I一t线。对于切割产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势ε和感应电流随位移X变化的图线，即e—X图线和I—X图线。这些图象问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象，或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量，不管是何种类型，电磁感应中的图象常需利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决感应电流的方向和感应电流的大小。【例3】一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正。在磁场中有一细金属圆环，

7、圆环平面位于纸面内，如图所示。现令磁感应强度B随时间t变化，先按下图中的oa图线变化，后来又按be和Cd变化，令E1,E2,E3,分别.2、表示这三段变化过程中的感应电动势的大小，电流，则（的变化是外加磁场的变化引起的。由题知图线oa、be段表示外加磁场方向向里，ed段表示外加磁场方向向外。当B外按图线oa变化时环内的磁通量增大，则B感方向应Crb:;JXXX;一XXfiX向外；当B外沿be段变化时，外加磁场向里的磁通量减少，则B感方向应向里；B外按Cd变化时，外加磁场向外的磁通量增大，B感方向应向里。由安培定则判断知:B外在O

8、a段的变化，感应电流方向逆时针的；B外在be、Cd段的变化，感应电流方向是顺时针的.感应电动势的大小：E=ΔΦ/Δt=ΔB×S∕Δt,由图可看出B外的变化率在be段和Cd段是相同的，而oa段的B外的变化率比be和ed段小，因此E