电磁感应与电路
大学物理实验电磁感应与电路
大学物理实验电磁感应与电路大学物理实验——电磁感应与电路引言：电磁感应是电磁学中一项重要的基础理论，其应用广泛，从发电机到电子设备，都离不开电磁感应的原理。
本次物理实验旨在通过实际的电路实验，深入了解电磁感应的基本原理和相关电路的应用。
实验一：电磁感应的基本原理实验目的：通过观察实验现象，探究电磁感应的基本原理。
实验器材：直流电源、螺线管、磁铁、导线、电流表、电压表。
实验步骤：1. 将螺线管连接到直流电源上，调整电源电压为一定值。
2. 将导线贴近螺线管两端的磁铁。
3. 记录电流表和电压表的读数，并观察螺线管的状况。
实验结果及分析：实验中，当导线靠近螺线管时，电流表和电压表均有读数。
这是由于导线移动时，磁铁的磁场线通过螺线管，产生电磁感应现象。
根据法拉第电磁感应定律，磁场变化会产生感应电动势，进而产生电流。
通过调节电源电压，我们可以观察到电流和电压的变化。
实验二：电磁感应的应用——发电机实验目的：通过自制简易发电机，了解电磁感应在发电过程中的应用。
实验器材：磁铁、铜线、铁芯、直流电灯泡。
实验步骤：1. 将铜线绕在铁芯上，形成线圈。
2. 将线圈两端连接到直流电灯泡。
3. 将磁铁靠近线圈，并旋转磁铁。
实验结果及分析：实验中，当磁铁靠近线圈并旋转时，灯泡会发出微弱的光亮。
这是因为磁铁的旋转引起了线圈中的磁场变化，从而产生了感应电动势，驱动了电流的流动，使灯泡亮起。
这就是发电过程中电磁感应的应用。
实验三：电路中的电感实验目的：通过实验验证电感在电路中的作用。
实验器材：直流电源、电感线圈、电容、电阻。
实验步骤：1. 将电感线圈连接到电路中。
2. 依次连接电容和电阻。
3. 调节电源电压，记录电流表和电压表的读数。
实验结果及分析：实验中，当电感线圈与电容和电阻连接在一起时，电流表和电压表的读数均有所变化。
这是由于电感在电路中对电流的变化有阻碍作用，产生了阻抗。
通过调节电源电压，我们可以观察到电流和电压的变化，进而验证电感在电路中的作用。
物理教案：简单电磁感应与电路的应用
物理教案：简单电磁感应与电路的应用一、简介电磁感应是物理学中重要的概念之一，在我们生活中有着广泛的应用。
本篇文章将会介绍简单电磁感应的基本概念和电路应用，并且讨论其在实际中的意义和重要性。
二、电磁感应的基本原理1.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的基本定律之一。
它提出了当导体中存在变化的磁场时，将会产生感应电动势，从而产生感应电流。
这个定律为我们理解电磁感应提供了基础。
2.楞次定律楞次定律是另一个与电磁感应密切相关的定律。
根据楞次定律，当一个导体内部有变化的磁通量时，导体内部会出现产生与变化方向相反的感应电流，这样可以形成阻碍变化并保持能量守恒的作用。
三、简单电路中的应用1.前馈发光二极管（LED）前馈发光二极管是一种特殊类型的二极管，通过控制正向电压可以让其发射光线。
在电路中，我们可以通过简单的电磁感应原理来控制LED发光。
当导体通过变化的磁场时，会在导体内部产生感应电流，而这个感应电流可以被用于控制LED的亮度和颜色。
2.变压器变压器是一种利用电磁感应原理实现能量传输和调节的重要设备。
它由两个共同耦合的线圈组成，通过交变电流在一个线圈中产生变化的磁场，然后通过另一个线圈中感应出感应电动势，从而实现能量传输和调节。
变压器广泛用于家庭、工业和交通等领域，为我们提供了稳定可靠的电能供给。
3.感应加热感应加热是利用电磁感应原理对物品进行加热的一种方法。
当导体（通常是金属）置于高频交变磁场中时，导体内部会生成感应电流，并且由于欧姆损耗而产生热能。
这种加热方式具有快速、高效、无需接触等特点，在工业上广泛运用于材料处理、焊接和金属加工等领域。
四、实际应用和意义电磁感应的实际应用非常广泛。
它不仅在日常生活中发挥着重要作用，也在工业和科学领域有着重要的应用和意义。
1.家庭电器电磁感应的原理被广泛应用于家庭电器，如电风扇、洗衣机、微波炉等。
这些设备都依赖于电磁感应来实现其功能，并为我们的生活提供了便利。
第7天 电磁感应与电路
第七天 电磁感应与电路[知识回扣]1．电路中几个重要的计算公式I ＝q t 、I ＝U R 、R ＝ρl S2．导体的伏安特性曲线常画成I －U 或U －I 图象，对于线性元件，伏安特性曲线是直线，如图1甲所示，对于非线性元件，伏安特性曲线是弯曲的，是非线性的，如图乙所示．图13．电功、电功率(1)电功：电路中静电力定向移动自由电荷所做的功．电功是电能转化为其他形式能的量度，用W ＝UIt 计算．(2)电功率：表示静电力做功快慢的物理量，P ＝UI 是电功率的普适式，适用于任何电路． (3)焦耳定律：电流通过电路因克服阻力做功产生热量，Q ＝I 2Rt 是电热的计算式，称焦耳定律．(4)电功和电热的区别①纯电阻电路：电流做功的电能全部转化为内能，电功等于电热，即W ＝UIt ＝I 2Rt . ②非纯电阻电路：电流做功小部分转化为电热Q ＝I 2Rt ；大部分转化为其他形式的能．W ＝UIt 不再等于Q ＝I 2Rt ，应是W ＝E 其他＋Q .4．闭合电路欧姆定律(1)闭合电路欧姆定律①内容：I ＝E /(R ＋r )，或E ＝U ＋U ′，E ＝U ＋Ir . ②说明：外电路断路时，R →∞，有I ＝0，U ＝E . 外电路短路时，R ＝0，有I ＝E /r ，U ＝0. (2)闭合电路的U －I 图象在U －I 坐标系下，路端电压随电流变化图线是直线，如图2所示．图线纵截距表示电源电动势；横截距表示短路电流；斜率的绝对值表示电源内阻，且斜率越大内阻越大，斜率越小内阻越小．图25．感应电流方向的判定(1)右手定则：伸开右手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指指向导线运动的方向，四指所指的方向即为感应电流方向． (2)楞次定律①楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化． ②对“阻碍”的理解这里的“阻碍”不可理解为“相反”，感应电流产生的磁场的方向，当原磁场增加时，则与原磁场方向相反，当原磁场减弱时，则与原磁场方向相同；也不可理解为“阻止”，这里是阻而未止．③楞次定律的另一种表达：感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因．即由电磁感应现象而引起的一些受力、相对运动、磁场变化等都有阻碍原磁通量变化的趋势． ④楞次定律应用时的步骤 a ．先看原磁场的方向如何．b ．再看磁通量的变化(增强还是减弱)．c ．根据楞次定律确定感应电流磁场的方向．d ．再利用安培定则，根据感应电流磁场的方向来确定感应电流方向． 6．法拉第电磁感应定律(1)定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比． E ＝n ΔΦΔt(2)另一种特殊情况：回路中的一部分导体做切割磁感线运动时，其感应电动势E ＝BLv sin θ(3)定律的几种表示式E ＝n ΔΦΔt ，E ＝BLv sin θ，E ＝ΔB Δt S ＝B ΔS Δt ，E ＝12BL 2ω 7．正弦式交变电流瞬时值表达式e ＝E m sin ωt ，U ＝U m sin ωt ，i ＝I m sin ωt . 正弦式交变电流有效值与最大值的关系E ＝E m2，U ＝U m2，I ＝I m2.8．理想变压器及其关系式(1)电压关系为U 1U 2＝n 1n 2(多输出线圈时为U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3……)．(2)功率关系为P 入＝P 出(多输出线圈时为P 入＝P 出1＋P 出2＋……)． (3)电流关系为I 1I 2＝n 2n 1(多输出线圈时为n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋……) (4)频率关系为：f 入＝f 出． [方法回扣]1．测电阻电路的设计 (1)内接法和外接法的选择①大内小外：测量大(或小)阻值电阻时，应采用电流表内接(或外接)法．②临界电阻R 0＝R A R V ，若R x <R 0，则采用电流表外接法；若R x >R 0，则采用电流表内接法． (2)变阻器的限流接法和分压接法的选择以下情况必须采用分压电路：若采用限流电路，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流时；用电器电阻远大于滑动变阻器总电阻值，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组实验数据)时；要求某部分电路的电压从零开始可连续变化时． 2．直流电路动态分析的方法 (1)程序法基本思路是“部分→整体→部分”，即从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断R 总的变化情况，再由欧姆定律判断I 总和U 端的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律判定各部分电流或电压的变化情况．即 R 局⎩⎪⎨⎪⎧ 增大减小→R 总⎩⎪⎨⎪⎧ 增大减小→I 总⎩⎪⎨⎪⎧减小增大→U 端⎩⎪⎨⎪⎧ 增大减小→⎩⎪⎨⎪⎧I 分U 分(2)直观法即直接应用“部分电路中的R 、I 、U 的关系”中的两个结论．①任一电阻R 阻值增大，必引起该电阻中电流I 的减小和该电阻两端电压U 的增大．即R ↑→⎩⎪⎨⎪⎧I ↓U ↑.②任一电阻R 阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流I 并的增大和与之串联的各电阻两端电压U 串的减小．即R ↑→⎩⎪⎨⎪⎧I 并↑U 串↓.(3)极端法因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个端点去讨论． 3．变压器动态问题的“制约”思路(如图3所示)图3(1)电压制约(输入电压决定输出电压)：当变压器原、副线圈的匝数比(n 1n 2)一定时，输出电压U 2由输入电压U 1决定，即U 2＝n 2U 1n 1，简述为“原制约副”． (2)电流制约(输出电流决定输入电流)：当变压器原、副线圈的匝数比(n 1n 2)一定，且输入电压U 1确定时，原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定，即I 1＝n 2I 2n 1，简述为“副制约原”．(3)负载制约(输出功率决定输入功率)：①变压器副线圈中的功率P 2由用户负载功率决定P 2＝P 负1＋P 负2＋……；②变压器副线圈中的电流I 2由用户负载R 负载及电压U 2确定：I 2＝U 2R 负载. 4．电磁感应中综合问题的分析(1)电路问题①用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向．当切割磁感线的导体棒匀速运动或磁通量均匀变化时，感应电动势不变，是恒定电流的问题；当切割磁感线的导体棒变速运动或磁通量非均匀变化时，则是变化电流的问题．②画出等效电路，对整个回路进行分析，确定哪一部分是电源，哪一部分为负载以及负载间的连接关系．③运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路的特点，电功率公式、焦耳定律以及能量守恒定律，联立求解． (2)动力学问题③在力和运动的关系中，要注意分析导体受力，判断导体加速度方向、大小及变化；加速度等于零时，速度最大，导体最终达到稳定状态是该类问题的重要特点． (3)能量问题①安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”，用框图表示如下：电能W 安>0W 安<0其他形式能②明确功能关系，确定有哪些形式的能量发生了转化．如有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；安掊力做负功，必然有其他形式的能转化为电能． ③根据不同物理情景选择动能定理、能量守恒定律或功能关系，列方程求解问题． [习题精练]1．在如图4所示的电路中，C 为一平行板电容器，闭合开关S ，给电容器充电，当电路中电流稳定之后，下列说法正确的是( )图4A ．保持开关S 闭合，把滑动变阻器R 1的滑片向上滑动，电流表的示数变大，电压表的示数变小B ．保持开关S 闭合，不论滑动变阻器R 1的滑片是否滑动，都有电流流过R 2C ．保持开关S 闭合，将电容器上极板与下极板距离稍微拉开一些的过程中，R 2中有由b 到a 的电流D ．断开开关S ，若此时刚好有一带电油滴P 静止在两平行板电容器之间，将电容器上极板与下极板稍微错开一些的过程中，油滴将向上运动 答案 D解析 保持开关S 闭合，把滑动变阻器R 1的滑片向上滑动，电路中的总电阻变小，电流变大，电流表A 的示数变大，由U ＝IR 3知电压表V 的示数变大，A 错误；保持开关S 闭合，滑动变阻器R 1的滑片不滑动，则电容器两极板间的电压不变，R 2中没有电流通过，B 错误；若保持开关S 闭合，拉开电容器两极板之间的距离，电容器的电容变小，两极板间的电压不变，此时电容器放电，R 2中有由a 到b 的电流，C 错误；断开开关S ，电容器两极板电荷量不变，若将电容器上极板与下极板稍微错开一些，正对面积变小，电容器的电容变小，由E ＝U d ＝QCd知，两极板间场强变大，油滴P 将向上运动，D 正确． 2．如图5甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中R t 为热敏电阻(随温度升高其电阻变小)，R 为定值电阻．下列说法正确的是( )甲乙 图5A ．副线圈两端电压的瞬时值表达式为u ＝92sin 50πt VB ．t ＝0.02 s 时电压表V 2的示数为0 VC ．变压器原、副线圈中的电流之比和输入、输出功率之比均为1∶4D ．R t 处温度升高时，电流表的示数变大，电压表V 2的示数不变 答案 D解析 由题图乙知U 1＝36 V ，T ＝2×10－2s ，由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝9 V ，所以副线圈两端电压的瞬时值表达式为u ＝92sin 100πt V ，A 选项错；电压表示数为有效值，故B 选项错误；由变压器原、副线圈电流关系及输入、输出功率关系知，C 选项错；当R t 处温度升高时，R t 电阻变小，U 2不变，副线圈中电流I 2变大，故D 选项正确．3．如图6甲所示，一矩形金属线圈ABCD 垂直固定于磁场中，磁场是变化的，磁感应强度B 随时间t 的变化关系图象如图乙所示，则线圈的AB 边所受安培力F 随时间t 变化的图象是下列图中的(规定向右为安培力F 的正方向)( )图6答案 A解析 由I ＝E R ，E ＝ΔBΔt·S 和B 分段均匀变化知，电流大小在分时间段内恒定．由F ＝BIL AB和左手定则可知在0～1 s 内，AB 边受的安培力方向向左，且均匀变小，可知B 、D 错误；在1 s ～2 s 内，B 均匀增大，感应电流方向由A 到B ，由左手定则可知，AB 边受的安培力方向向右，且均匀增大，故A 正确，C 错误．4．如图7所示，光滑斜面的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd ，ab 边的边长为l 1，bc 边的边长为l 2，线框的质量为m 、电阻为R ，线框通过绝缘细线绕过光滑的小滑轮与重物相连，重物质量为M ，斜面上ef 线(ef 平行底边)的右上方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B ，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的ab 边始终平行底边，则下列说法正确的是( )图7A ．线框进入磁场前运动的加速度为Mg －mg sin θmB ．线框进入磁场时匀速运动的速度为Mg －mg sin θR2B 2l 21C ．线框进入磁场时做匀速运动的总时间为B 2l 21l 2Mg －mg sin θRD ．若该线框进入磁场时做匀速运动，则匀速运动过程产生的焦耳热为(Mg －mg )l 2 答案 C解析 线框进入磁场前，根据牛顿第二定律得：a ＝Mg －mg sin θM ＋m ，故A 错误．设线框匀速运动的速度大小为v ，则线框受到的安培力大小为F ＝B 2l 21vR，根据平衡条件得：F ＝Mg－mg sin θ，联立两式得，v ＝Mg －mg sin θR B 2l 21，匀速运动的时间为t ＝l 2v＝B 2l 21l 2Mg －mg sin θR，故B 错误，C 正确．若线框进入磁场的过程做匀速运动，则M 减小的重力势能转化为m 的重力势能和线框中的内能，根据能量守恒定律得：焦耳热为Q ＝(Mg－mg sin θ)l2，故D错误．。
电磁感应中的电路及图象问题 课件
导体棒在匀强磁场运动过程中的变与不变 (1)外电阻的变与不变 若外电路由无阻导线和定值电阻构成，导体棒运动过程中外电阻不变，若外电 路由考虑电阻的导线组成，导体棒运动过程中外电阻改变． (2)内电阻与电动势的变与不变 切割磁感线的有效长度不变，则内电阻与电动势均不变．反之，发生变化．处 理电磁感应过程中的电路问题时，需特别关注电动势及内、外电阻是否变化．
如图 1 所示，MN、PQ 为光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计)，MN、
PQ 相距 L＝50 cm，导体棒 AB 在两轨道间的电阻为 r＝1 Ω，且可以在 MN、
PQ 上滑动，定值电阻 R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，整个装置放在磁感应强度为 B＝1.0 T
的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力 F 拉着 AB 棒向右以
图3
【解析】 0～1 s 内，磁感应强度 B 均匀增大，由法拉第电磁感应定律可知， 产生的感应电动势 E＝ΔΔΦt 恒定，电流 i＝ER恒定；由楞次定律可知，电流方向为 逆时针方向，即负方向，在 i-t 图象上，是一段平行于 t 轴的直线，且方向为负， 可见，A、C 错误；在 1～2 s 内 B、D 中电流情况相同，在 2～3 s 内，反向的 磁感应强度均匀增大，由法拉第电磁感应定律知，产生的感应电动势 E＝ΔΔΦt 恒 定，电流 i＝ER恒定，由楞次定律知，电流方向为顺时针方向，即正方向，在 i-t 图象上，是一段平行于 t 轴的直线，且方向为正，只有 D 符合，选 D. 【答案】 D
专题16 电磁感应中的电路问题(解析版)
专题16 电磁感应中的电路问题(解析版)电磁感应中的电路问题(解析版)电磁感应是电磁学中的重要概念，也是我们日常生活中常常遇到的现象。
在电磁感应中，涉及到很多与电路相关的问题。
本文将围绕电磁感应中的电路问题展开讨论，解析其中的关键概念和原理。
一、电磁感应简介电磁感应是指由于磁场的变化而在导体中产生感应电动势的现象。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的磁通量发生变化时，穿过电路的感应电动势将产生导致电流的运动。
二、电路中的电磁感应问题在电路中，由于电磁感应的存在，会出现一系列问题需要解决。
其中包括以下两个重要方面：1. 阻抗和电感在电路中，电感是指导体中感应电流的产生和变化所产生的自感现象。
与电感相关的一个重要概念是阻抗，它是交流电路中的电阻和电感的综合表达。
当电磁感应作用下，电路的阻抗会发生变化，从而影响电流的流动。
2. 感应电动势和电路中的能量转化电磁感应中产生的感应电动势可以引发电路中的能量转化。
当磁场发生变化时，电磁感应会引发感应电动势，从而使电流在电路中产生。
这种能量转化可以用于各种电器设备的工作。
三、解析实例：电动车发电机原理为了更好地理解电磁感应中的电路问题，我们以电动车发电机为例进行解析。
在电动车发电机中，磁场的变化产生感应电动势，从而驱动发电机工作。
首先，通过燃料燃烧，发动机带动发电机转子旋转。
转子上的永磁体与固定的线圈之间产生磁场的变化，导致感应电动势产生。
感应电动势通过电路中的导线，形成感应电流，进而为电动车提供所需的电能。
电动车发电机中的电路问题值得我们深入研究。
在这个电路中，电流的大小和方向需要合理设置，以保证发电机正常工作。
同时，电路中的电阻、电感和阻抗等参数的选择也对电磁感应的效果产生重要影响。
四、应用领域及进一步研究的方向电磁感应中的电路问题在许多领域都有重要的应用，值得我们进一步研究和探索。
例如，在能源领域，电磁感应可以用于发电机、变压器等设备中，实现能源的转化和传输。
专题16 电磁感应中的电路问题(解析版)
专题十六 电磁感应中的电路问题基本知识点解决电磁感应电路问题的基本步骤：1．用法拉第电磁感应定律算出E 的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向：感应电流方向是电源内部电流的方向，从而确定电源正、负极，明确内阻r .2．根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路图．3．根据E ＝Blv 或E ＝n ΔΦΔt结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解．例题分析一、电磁感应中的简单电路问题例1 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L ＝0.4 m ，一端连接R ＝1 Ω的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B ＝1 T 。
导体棒MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。
导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。
在平行于导轨的拉力F 作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v ＝5 m/s 。
(1)求感应电动势E 和感应电流I ；(2)若将MN 换为电阻r ＝1 Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U 。
(对应训练)如图所示，MN、PQ为平行光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计)，MN、PQ 相距L＝50 cm，导体棒AB在两轨道间的电阻为r＝1 Ω，且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，整个装置放在磁感应强度为B＝1.0 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力F拉着AB棒向右以v＝5 m/s的速度做匀速运动。
求：(1)导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向；(2)导体棒AB两端的电压U AB。
二、电磁感应中的复杂电路问题例2如图所示，ab、cd为足够长、水平放置的光滑固定导轨，导体棒MN的长度为L＝2 m，电阻r＝1 Ω，有垂直abcd平面向下的匀强磁场，磁感强度B＝1.5 T，定值电阻R1＝4 Ω，R2＝20 Ω，当导体棒MN以v＝4 m/s的速度向左做匀速直线运动时，电流表的示数为0.45 A，灯泡L正常发光。
专题五 电路与电磁感应 (2)——2023届高考物理大单元二轮复习讲重难
【例 1】答案：D 解析：A. 外壳不能使用金属材料，若使用金属材料外壳也会发生电磁感应，形成回路，消 耗能量，故 A 错误； B. 通过楞次定律结合右手螺旋法则，知电流由 d 流出，相当于电源正极， d 点电势高于 c 点，故 B 错误； C. 在送电线圈电压不变的情况下，增加送电线圈匝数不改变送电线圈的电流和周围的磁场， 不可以提高受电线圈的电压，故 C 错误； D. 根据电磁感应原理可知，接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同， 故 D 正确。
（1）解决电磁感应图象问题的一般步骤 ①明确图象的种类，即是 B t 图象还是 t 图象或者是 E t 图象、 I t 图象等。 ②分析电磁感应的具体过程。 ③用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。 ④结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等写出函数关系式.平张号 ⑤根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等。 ⑥应用图象信息画图象、判断图象或讨论各物理量的变化。
（2） B t I t 如图 1，规定垂直纸面向里为磁场正方向，顺时针为电流正方向，根据 B t 图象画出 I t 图象，如图 2。
为方便记忆，我们设定：伸出右手，让大拇指指向磁场正方向，环绕四指，如果四指 环绕方向为线圈中电流正方向，则称为“B、I 二者满足右手”；若环绕方向为线圈中电流负 方向，则称为“B、I 二者不满足右手”。
专题五 电路与电磁感应 （2）
第十讲 电磁感应及应用
——2023届高考大单元二轮复习讲重难
一、核心思路
二、重点知识
1.“三定则、一定律”的应用 （1）安培定则：判断运动电荷、电流产生的磁场方向。 （2）左手定则：判断磁场对运动电荷、电流的作用力的方向。 （3）右手定则：判断部分导体切割磁感线产生感应电流的方向。 （4）楞次定律：判断闭合电路磁通量发生变化产生的感应电流的方向。 2.求感应电动势的两种方法 （1） E n ，用来计算感应电动势的平均值。
电磁感应中的电路与图像问题-PPT课件
【解析】 (1)把切割磁感线的金属棒看成一个具有内阻为 R，电动势为 E 的电源，两个半圆环看成两个并联电阻，画出 等效电路如右图所示．
等效电源电动势为 E＝BLv＝2Bav
外电路的总电阻为 R 外＝RR＋·RR＝12R 棒上电流大小为 I＝RE总＝122RB＋avR＝43BRav 根据分压原理，棒两端的电压为
3．电磁感应中电路问题的分析步骤 (1)先明确哪部分是电源，哪部分是外电路． (2)再分析外电路是怎样连接的，较复杂的要画出等效电 路． (3)用 E＝nΔΔΦt 或 E＝Blv 计算出感应电动势． (4)最后应用闭合电路的欧姆定律和部分电路欧姆定律，并 结合串、并联电路知识进行电流、电压以及电功率的计算．
例 2 (2011·河南郑州)如图所示，等腰三角形内分布有垂
直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在 x 轴上且长为 2L，高为
L.纸面内一边长为 L 的正方形导线框沿 x 轴正方向做匀速直线
运动穿过匀强磁场区域，在 t＝0 时刻恰好位于图中所示的位
置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中
UMN＝R外R＋外 R·E＝23Bav (2)圆环和金属棒上消耗的总热功率 P＝IE＝8B32aR2v2
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
题后反思 (1)有些同学误认为电源两端电压就等于电源电动势，即 UMN＝2Bav.实际上电源两端的电压就是路端电压(外电路的两 端)，并不等于电源电动势．只有在特殊情况下，即内阻 r＝0 时，电源两端电压在数值上才等于电源电动势．此处应引起注 意． (2)除了上面提到的易错点以外，对外电路连接特点搞不清 以及电路计算的基本功不扎实，也是导致错误的常见原因．
电磁感应中的电路与图像问题
一、电磁感应中的电路问题 规律方法
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电磁感应与电路
1、如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=1T，平行导轨宽
l=1m。
两根相同的金属杆MN、PQ在外力作用下均以v=1m/s
的速度贴着导轨向左匀速运动，金属杆电阻为r="0.5" ?。
导轨
右端所接电阻R=1?，导轨电阻不计。
（已知n个相同电源的并
联，等效电动势等于任意一个电源的电动势，等效内阻等于任
意一个电源内阻的n分之一）
（1）运动的导线会产生感应电动势，相当于电源。
用电池等符号画出这个装置的等效电路图（2）求10s内通过电阻R的电荷量以及电阻R产生的热量
2、如图所示，宽度为L＝0.20 m的足够长的平行光滑金属导轨固
定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为R=1.0Ω的电阻。
导轨
所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B="0.50"
T。
一根质量为m=10g的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好，
导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。
现用一平行于导轨的拉力拉
动导体棒沿导轨向右匀速运动，运动速度v="10" m/s，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。
求：
（1）在闭合回路中产生的感应电流的大小；（2）作用在导体棒上的拉力的大小；
3、如图所示，带有微小开口（开口长度可忽略）的单匝线圈处于垂直
纸面向里的匀强磁场中，线圈的直径为m，电阻,开口
处AB通过导线与电阻相连，已知磁场随时间的变化图
像如乙图所示，求：⑴线圈AB两端的电压大小为多少？⑵在前2
秒内电阻上的发热量为多少？
4、（12分）如图所示，在竖直向上磁感强度为B的匀
强磁场中，放置着一个宽度为L的金属框架，框架的右
端接有电阻R．一根质量为m，电阻忽略不计的金属棒
受到外力冲击后，以速度v沿框架向左运动．已知棒与
框架间的摩擦系数为μ，在整个运动过程中，通过电阻
R的电量为q，设框架足够长．求：
（1）棒运动的最大距离；（2）电阻R上产生的热量。
5、（15分）如图所示，两平行金属导轨间的距离
L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37º，在导
轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于
导轨所在平面的匀强磁场。
金属导轨的一端接有电动势
E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。
现把一个质量
m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。
导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨
接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨的其它电阻不
计，g取10m/s2。
已知sin37º=0.60， cos37º=0.80，试求：
⑴通过导体棒的电流⑵导体棒受到的安培力大小⑶导体棒受到的摩擦力的大小。
6、（10分）如图所示，固定于水平桌面上足够长的
两平行光滑导轨PQ、MN，其电阻不计，间距
d=0.5m，P、M两端接有一只理想电压表，整个装置
处于竖直向下的磁感应强度B0＝0.2T的匀强磁场中，
两金属棒L1、L2平行地搁在导轨上，其电阻均为r＝
0.1Ω，质量分别为M1=0.3kg和M2＝0.5kg。
固定棒L1，使L2在水平恒力F=0.8N的作用下，由静止开始运动。
试求：
(1) 当电压表读数为U=0.2V时，棒L2的加速度为多大；
(2)棒L2能达到的最大速度v m.
7、（15分）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。
质量为0.2 kg的导体棒MN垂直于导轨放置，距离顶端1m，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5。
在导轨间存在着垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。
先固定导体棒MN，2s后让MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光。
重力加速度g取10 m/s2，sin37°＝0.6。
求
（1）1s时流过小灯泡的电流大小和方向；（2）小灯泡稳定发光时消耗的电功率；
（3）小灯泡稳定发光时导体棒MN运动的速度。
8、（14分）如图所示，固定的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为θ，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。
质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。
初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v0。
整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。
已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行。
（1）求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向；
（2）当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a；（3）导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为E p，求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。
9、如图，在水平地面MN上方空间存在一垂直纸面向里、
磁感应强度B ="1.0T的有界匀强磁场区域，上边界EF距离
地面的高度H" =" 0.7m。
正方形金属线框abcd的质量m" =
0.1kg、边长L = 0.1m，总电阻R =" 0.02Ω，线框的ab边距
离EF上方h" = 0.2m处由静止开始自由下落，abcd始终在竖
直平面内且ab保持水平。
求线框从开始运动到ab边刚要落
地的过程中（g取10m/s2)：
⑴线框产生的焦耳热Q；⑵通过线框截面的电量q；
⑶通过计算画出线框运动的v-t 图象。
10、（10分）两根平行金属导轨固定倾斜放置，与水平面夹角为37°，相距d＝0.5 m，a、b间接一个电阻为R＝1.5 Ω.在导轨上c、d两点处放一根质量m＝0.05 kg的金属棒，bc长L＝1 m，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5.金属棒与导轨接触点间电阻r＝0.5 Ω，金属棒被两个垂直于导轨的木桩顶住而不会下滑，如图甲所示．在金属导轨区域加一个垂直导轨斜向下的匀强磁场，磁场随时间的变化关系如图乙所示．重力加速度g＝10 m/s2.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求：
(1)0～1.0 s内回路中产生的感应电动势大小；
(2)t＝0时刻，金属棒所受的安培力大小；
(3)在磁场变化的全过程中，若金属棒始终没有离开木桩而上升，则图乙中t0的最大值；
(4)通过计算在图中画出0～t0max内金属棒受到的静摩擦力随时间的变化图象。
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