专题2.6 电磁感应动生过程中的电路问题-2022-2023学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）（解析版）

3.0 cande 2025-05-09 4 4 814.46KB 16 页 3知币

侵权投诉

专题 2.6 电磁感应动生过程中的电路问题

【人教版】

【题型 1 一根导体棒平动切割中的电路问题】..............................................................................

【题型 2 两根导体棒平动切割中的电路问题】..............................................................................

【题型 3 三角形导线框切割中的电路问题】..................................................................................

【题型 4 矩形导线框平动切割中的电路问题】..............................................................................

【题型 5 旋转切割中的电路问题】..................................................................................................

【题型 1 一根导体棒平动切割中的电路问题】

【例 1】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，固定在水平

面内且处于方向竖直向下的磁感应强度为 B的匀强磁场中．一接入电路电阻为 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(　　)

A．PQ 中电流先增大后减小

B．PQ 两端电压先减小后增大

C．PQ 上拉力的功率先减小后增大

D．线框消耗的电功率先减小后增大

答案　C

解析　设PQ 左侧电路的电阻为 Rx，则右侧电路的电阻为 3R－Rx，所以外电路的总电阻为 R

外＝，外电路电阻先增大后减小，再根据闭合电路欧姆定律可得 PQ 中的电流 I＝先减小后增

大，路端电压先增大后减小，故 A、B错误；由于导体棒做匀速运动，拉力等于安培力，即

F＝BIl，拉力的功率 P＝BIlv，故先减小后增大，所以 C正确；外电路的总电阻 R外＝，最

大值为 R，小于导体棒的电阻 R，又外电阻先增大后减小，由电源的输出功率与外电阻的

关系图象可知，线框消耗的电功率先增大后减小，故 D错误．

【变式 1-1】如图所示，由均匀导线制成的半径为 R的圆环，以速度 v匀速进入一磁感应强

度大小为 B的匀强磁场，当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b两点的电势差为(

)

A.BRv B.BRv

C.BRv D.BRv

答案　D

解析　当圆环运动到题图所示位置时，圆环切割磁感线的有效长度为 R，产生的感应电动

势为 E＝BRv，a、b两点的电势差 Uab＝E＝BRv，故选 D.

【变式 1-2】(多选)如图所示，光滑的金属框 CDEF 水平放置，宽为 L，在 E、F间连接一

阻值为 R的定值电阻，在 C、D间连接一滑动变阻器 R1(0≤R1≤2R)。框内存在着竖直向下

的匀强磁场。一长为 L、电阻为 R的导体棒 AB 在外力作用下以速度 v匀速向右运动，金属

框电阻不计，导体棒与金属框接触良好且始终垂直，下列说法正确的是(　 )

A．ABFE 回路的电流方向为逆时针，ABCD 回路的电流方向为顺时针

B．左右两个闭合区域的磁通量都在变化，且变化率相同，故电路中的感应电动势大小为

2BLv

C．当滑动变阻器接入电路中的阻值 R1＝R时，导体棒两端的电压为 BLv

D．当滑动变阻器接入电路中的阻值 R1＝时，滑动变阻器有最大电功率，且为

[解析]　根据楞次定律可知，ABFE 回路的电流方向为逆时针，ABCD 回路的电流方向为顺

时针，故 A正确；根据法拉第电磁感应定律可知，电路中的感应电动势 E＝BLv，故 B错

误；当 R1＝R时，外电路总电阻 R外＝，故导体棒两端的电压即路端电压为 BLv，故 C错误；

该电路电动势 E＝BLv，电源内阻为 R，求解滑动变阻器的最大电功率时，可以将导体棒和

电阻 R看成新的等效电源，等效内阻为，故当 R1＝时，等效电源输出功率最大，则滑动变

阻器的最大电功率 Pm＝＝＝，故 D正确。

[答案]　AD

【变式 1-3】如图所示，水平面上有两根光滑金属导轨平行固定放置，导轨的电阻不计，间

距为 l＝0.5 m，左端通过导线与阻值 R＝3 Ω 的电阻连接，右端通过导线与阻值为 RL＝6 Ω

的小灯泡 L连接，在 CDEF 矩形区域内存在竖直向上、磁感应强度 B＝0.2 T 的匀强磁场．

一根阻值 r＝0.5 Ω、质量 m＝0.2 kg 的金属棒在恒力 F＝2 N 的作用下由静止开始从 AB 位

置沿导轨向右运动，经过 t＝1 s 刚好进入磁场区域．求金属棒刚进入磁场时：

(1)金属棒切割磁感线产生的电动势；

(2)小灯泡两端的电压和金属棒受到的安培力．

答案　(1)1 V　(2)0.8 V　0.04 N，方向水平向左

解析　(1)0～1 s 棒只受拉力，由牛顿第二定律得 F＝ma，金属棒进入磁场前的加速度 a＝

＝10 m/s2.

设其刚要进入磁场时速度为 v，

v＝at＝10×1 m/s＝10 m/s.

金属棒进入磁场时切割磁感线，感应电动势

E＝Blv＝0.2×0.5×10 V＝1 V.

(2)小灯泡与电阻 R并联，R并＝＝2 Ω，通过金属棒的电流大小 I＝＝0.4 A，小灯泡两端的

电压 U＝E－Ir＝1 V－0.4×0.5 V＝0.8 V.

金属棒受到的安培力大小 FA＝BIl＝0.2×0.4×0.5 N＝0.04 N，由右手定则和左手定则可判

断安培力方向水平向左．

【题型 2 两根根导体棒平动切割中的电路问题】

【例 2】如图，两平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属

棒ab、cd 与导轨垂直构成闭合回路，且两棒都可沿导轨无摩擦滑动．用与导轨平行的水平

恒力 F向右拉 cd 棒，经过足够长时间以后(　　)

A．两棒间的距离保持不变

B．两棒都做匀速直线运动

C．两棒都做匀加速直线运动

D．ab 棒中的电流方向由 b流向 a

答案　CD

【变式 2-1】如图所示，两根电阻不计且足够长的平行金属导轨倾斜放置，倾角 α＝37°，

导轨间距 L＝1m，顶端用电阻 R＝2Ω的定值电阻相连。虚线上方存在垂直于导轨所在平面

向上的匀强磁场，磁感应强度大小 B＝1T．质量 m1＝0.1kg、电阻 R1＝4Ω的导体棒 M在磁

场中距虚线的距离 d＝2m，M与导轨间的动摩擦因数 μ1＝0.25，质量 m2＝0.3kg、电阻 R2＝

2Ω的导体棒 N在虚线处，N与导轨间的动摩擦因数 μ2＝0.8．将导体棒 M、N同时从导轨

上由静止释放，M到达虚线前已经匀速，重力加速度 g取10m/s2，运动过程中 M、N与导

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

3 知币 4人已下载

立即下载

专题2.6 电磁感应动生过程中的电路问题-2022-2023学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）（解析版）.docx

共16页,预览5页

还剩页未读，继续阅读

专题2.6 电磁感应动生过程中的电路问题-2022-2023学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）（解析版）

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

推荐作者

热门标签

举报选择: