高中物理新課標(biāo)版人教版選修精品課件(選修)電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題

1、電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題2. 2. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 那部分電路那部分電路 相當(dāng)于閉合電路中的電源，這種等效電源通常包相當(dāng)于閉合電路中的電源，這種等效電源通常包括括 電源和電源和 電源兩類(lèi)。電源兩類(lèi)。1 1閉合電路通常由兩大部分組成，一是閉合電路通常由兩大部分組成，一是 ，二是二是 。溫故而知新：溫故而知新：電源電源外電路外電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的 動(dòng)生動(dòng)生感生感生例例1.1.兩根光滑的長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌兩根光滑的長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌MNMN、M MN N平行置于同一平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng) L，電阻不計(jì)，電阻不計(jì)，M M、M M處接有如

2、圖處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R R，電容器的電容，電容器的電容為為C C。長(zhǎng)度也為。長(zhǎng)度也為L(zhǎng) L、阻值同為、阻值同為R R 的金屬棒的金屬棒abab垂直于導(dǎo)軌放置，垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。ab ab 在外力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在外力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在在ab ab 運(yùn)動(dòng)距離為運(yùn)動(dòng)距離為s s的過(guò)程中，整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為的過(guò)程中，整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q Q。求：（。求：（1 1）abab運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)

3、速度v v 的大??；（的大小；（2 2）電容器所帶的）電容器所帶的電荷量電荷量q q。請(qǐng)先思考，然請(qǐng)先思考，然后說(shuō)出你的思后說(shuō)出你的思路即可，課后路即可，課后做計(jì)算。做計(jì)算。引申：引申：（3 3）如圖所示，假設(shè)原電路右端連有一部分形狀與正如圖所示，假設(shè)原電路右端連有一部分形狀與正弦函數(shù)形狀相同的電路，且滿(mǎn)足弦函數(shù)形狀相同的電路，且滿(mǎn)足y=Lsinx。假設(shè)金屬棒假設(shè)金屬棒電阻和正弦狀電路的電阻不計(jì)，其它條件不變，在金屬電阻和正弦狀電路的電阻不計(jì)，其它條件不變，在金屬棒以速度棒以速度v勻速滑過(guò)正弦段電路的過(guò)程中，求整個(gè)電路勻速滑過(guò)正弦段電路的過(guò)程中，求整個(gè)電路中產(chǎn)生的焦耳熱中產(chǎn)生的焦耳熱。（思考，

4、說(shuō)思路。）。（思考，說(shuō)思路。） 提醒提醒1 1：動(dòng)生電源情形可以較復(fù)雜；內(nèi)外電路的電：動(dòng)生電源情形可以較復(fù)雜；內(nèi)外電路的電阻連接也要仔細(xì)分析。阻連接也要仔細(xì)分析。xy例例2. 2. 如圖所示，在如圖所示，在PQPQ、QR QR 區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為均為B B、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)、磁場(chǎng)方向均垂直于紙面。、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)、磁場(chǎng)方向均垂直于紙面。一導(dǎo)線(xiàn)框一導(dǎo)線(xiàn)框abcdefaabcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bcbc邊與磁場(chǎng)的邊界邊與磁場(chǎng)的邊界P P重合，導(dǎo)線(xiàn)框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如圖所重合，導(dǎo)線(xiàn)框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如圖所

5、示。從示。從t t0 0時(shí)刻開(kāi)始，線(xiàn)框勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域。已知時(shí)刻開(kāi)始，線(xiàn)框勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域。已知導(dǎo)線(xiàn)框的總電阻為導(dǎo)線(xiàn)框的總電阻為R R，運(yùn)動(dòng)速度為，運(yùn)動(dòng)速度為v v。求導(dǎo)線(xiàn)框位于如圖兩求導(dǎo)線(xiàn)框位于如圖兩位置時(shí)回路中的感應(yīng)電流。位置時(shí)回路中的感應(yīng)電流。提醒提醒2：仔細(xì)分析等效電源：個(gè)數(shù)、正負(fù)極、變化：仔細(xì)分析等效電源：個(gè)數(shù)、正負(fù)極、變化答案：答案：(1) i=0 （2）i=3Blv/RlllvLOO/L/45例例3 3（0707上海）如圖所示，上海）如圖所示，LOOLOO/ /L L/ /為一折線(xiàn)，它所形成兩為一折線(xiàn)，它所形成兩個(gè)角個(gè)角LO OLO O/ /和和OOOO/ /L L/ /

6、均為均為4545。折線(xiàn)的右邊有一勻強(qiáng)。折線(xiàn)的右邊有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其方向垂直于紙面向磁場(chǎng)，其方向垂直于紙面向里，一邊長(zhǎng)為里，一邊長(zhǎng)為l l的正方形導(dǎo)線(xiàn)的正方形導(dǎo)線(xiàn)框沿垂直于框沿垂直于OOOO/ /的方向以速度的方向以速度v v作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在t t0 0的的刻恰好位于圖中所示位置?？糖『梦挥趫D中所示位置。以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)閷?dǎo)線(xiàn)框中電以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)閷?dǎo)線(xiàn)框中電流的正方向，流的正方向，定性畫(huà)出線(xiàn)框定性畫(huà)出線(xiàn)框中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象。象。 提醒提醒3：當(dāng)心電動(dòng)勢(shì)的突變！當(dāng)心電動(dòng)勢(shì)的突變！I0123例例4 4如圖所示，半徑為如圖所示，半徑為r r的金屬圓環(huán)上接有兩

7、只小燈泡的金屬圓環(huán)上接有兩只小燈泡L L1 1和和L L3 3，圓環(huán)上的圓環(huán)上的A A點(diǎn)和圓心之間又接有小燈泡點(diǎn)和圓心之間又接有小燈泡L L2 2，三個(gè)小燈泡，三個(gè)小燈泡L L1 1、L L2 2、L L3 3的的電阻依次為電阻依次為3R3R、3R3R和和6R6R。一半徑也為。一半徑也為r r的金屬棒一端與圓心連接，的金屬棒一端與圓心連接，一端擱在金屬圓環(huán)上，可以繞圓心旋轉(zhuǎn)而保持和圓心及圓環(huán)的良好一端擱在金屬圓環(huán)上，可以繞圓心旋轉(zhuǎn)而保持和圓心及圓環(huán)的良好接觸。在圓環(huán)的直徑接觸。在圓環(huán)的直徑MNMN一側(cè)分布有按圖示規(guī)律變化的均勻磁場(chǎng)。除一側(cè)分布有按圖示規(guī)律變化的均勻磁場(chǎng)。除三個(gè)小燈泡的電阻外，其

8、余電阻均不計(jì)。三個(gè)小燈泡的電阻外，其余電阻均不計(jì)。t=0t=0時(shí)刻使金屬棒從時(shí)刻使金屬棒從N N點(diǎn)開(kāi)點(diǎn)開(kāi)始以角速度始以角速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)到順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)到M M處時(shí)迫使其停止。求：處時(shí)迫使其停止。求：（1 1）金屬棒轉(zhuǎn)過(guò)）金屬棒轉(zhuǎn)過(guò)9090時(shí)小燈泡時(shí)小燈泡L L3 3的電功率；的電功率；（2 2）在）在0/0/和和/2/2/兩時(shí)段中小燈泡兩時(shí)段中小燈泡L L2 2消耗的電能消耗的電能之比。之比。t/2/3B0B0OB提醒提醒4：電源類(lèi)型的轉(zhuǎn)換電源類(lèi)型的轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)變化電路結(jié)構(gòu)變化重點(diǎn)分析電源和電重點(diǎn)分析電源和電路結(jié)構(gòu)，不必計(jì)算。路結(jié)構(gòu)，不必計(jì)算。電磁感應(yīng)中電磁感應(yīng)中的電路

9、問(wèn)題的電路問(wèn)題等效電源等效電源外電路：外電路：類(lèi)型：動(dòng)生還是感生？類(lèi)型：動(dòng)生還是感生？個(gè)數(shù)及連接方式個(gè)數(shù)及連接方式變化：類(lèi)型、正負(fù)極、個(gè)數(shù)變化：類(lèi)型、正負(fù)極、個(gè)數(shù)結(jié)構(gòu)及其變化結(jié)構(gòu)及其變化課時(shí)小結(jié)：課時(shí)小結(jié)：預(yù)備題：預(yù)備題：1.1.兩條彼此平行間距兩條彼此平行間距 l=0.5ml=0.5m 的光滑金屬導(dǎo)軌水平固定放置，導(dǎo)軌的光滑金屬導(dǎo)軌水平固定放置，導(dǎo)軌左端接阻值左端接阻值 R =2 R =2 的電阻，右端接阻值的電阻，右端接阻值 R RL L=4=4的小燈泡，如圖的小燈泡，如圖（a a）所示在導(dǎo)軌的）所示在導(dǎo)軌的 MNQ PMNQ P矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁

10、場(chǎng)， M PM P的長(zhǎng)的長(zhǎng) d =2m , MNQPd =2m , MNQP區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B B 隨時(shí)間隨時(shí)間 t t 變化變化如圖（如圖（b b）所示垂直導(dǎo)軌跨接一金屬桿，金屬桿的電阻）所示垂直導(dǎo)軌跨接一金屬桿，金屬桿的電阻r=2r=2，兩，兩導(dǎo)軌電阻不計(jì)在導(dǎo)軌電阻不計(jì)在t=0t=0時(shí)，用水平恒力時(shí)，用水平恒力 F F 拉金屬桿，使金屬桿由靜拉金屬桿，使金屬桿由靜止開(kāi)始從止開(kāi)始從 GH GH 位置向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬桿從位置向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬桿從 GH GH 位置運(yùn)動(dòng)到位置運(yùn)動(dòng)到PQ PQ 位置位置的過(guò)程中，小燈泡的亮度一直沒(méi)有變化求：的過(guò)程中，小燈泡的亮度一直沒(méi)有

11、變化求： ( 1 ( 1 ）通過(guò)小燈泡）通過(guò)小燈泡的電流的電流 I . ( 2 I . ( 2 ）水平恒力）水平恒力 F F 的大小的大小 ( 3 ( 3 ）金屬桿的質(zhì)量）金屬桿的質(zhì)量 m .m .提醒：電源類(lèi)型變化了！外電路結(jié)構(gòu)也變化了！提醒：電源類(lèi)型變化了！外電路結(jié)構(gòu)也變化了！預(yù)備題：預(yù)備題：2.把總電阻為把總電阻為2R和和R的兩個(gè)粗細(xì)均勻的電阻絲焊的兩個(gè)粗細(xì)均勻的電阻絲焊成直徑分別為成直徑分別為2d和和d的兩個(gè)同心圓環(huán)，水平固定在絕的兩個(gè)同心圓環(huán)，水平固定在絕緣桌面上，在大小兩環(huán)之間的區(qū)域穿過(guò)一個(gè)豎直向下、緣桌面上，在大小兩環(huán)之間的區(qū)域穿過(guò)一個(gè)豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一長(zhǎng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一長(zhǎng)度為2d、電阻等于、電阻等于R的粗細(xì)均勻的金屬棒的粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，與兩環(huán)保持良好放在圓環(huán)上，與兩環(huán)保持良好接觸，如圖所示。當(dāng)金屬棒以恒定的速度接觸，如圖所示。當(dāng)金屬棒以恒定