高考物理母題解讀（十）電磁感應(yīng)母題7電磁感應(yīng)與電路綜合

1、高考母題解讀高考題千變?nèi)f化，但萬變不離其宗。千變?nèi)f化的新穎高考題都可以看作是由母題衍生而來。研究母題，掌握母題解法，使學(xué)生觸類旁通，舉一反三，可使學(xué)生從題海中跳出來，輕松備考，事半功倍。母題7：電磁感應(yīng)與電路綜合【方法歸納】在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的那部分導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該部分導(dǎo)體或回路就是電源，其中的電流方向是由電源負(fù)極指向正極（電源內(nèi)部）。解決電磁感應(yīng)與電路綜合問題的基本方法是：首先明確其等效電路，然后根據(jù)電磁感應(yīng)定律和楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動勢的大小和方向，再根據(jù)電路的有關(guān)規(guī)律進(jìn)行綜合分析計(jì)算。典例7.（22分）（2012浙江理綜）為了提高自行車夜間行駛的

2、安全性，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一種“閃爍”裝置。如圖所示，自行車后輪由半徑r1=5.010-2m的金屬內(nèi)圈、半徑r2=0.40m的金屬外圈和絕緣幅條構(gòu)成。后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡。在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.10T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強(qiáng)磁場，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角=/6 。后輪以角速度 =2rad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。若不計(jì)其它電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)。（3）設(shè)電路中的總電阻為R總，根據(jù)電路圖可知，R總=4R/3。ab兩端電勢差：Uab=E-IR=E/4=1.210-2V。設(shè)ab離開磁場區(qū)域的時(shí)刻為t1，下

3、一根金屬條進(jìn)入磁場區(qū)域的時(shí)刻為t2，t1=s，t2=s，設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為T，T=1s。在T=1s內(nèi)，金屬條有四次進(jìn)出磁場區(qū)域，后三次與第一次相同。由此可畫出如下的Uab-t圖象?！踞槍τ?xùn)練題精選解析】2（2010重慶理綜）法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設(shè)想，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖可用題圖表示，兩塊面積均為S的舉行金屬板，平行、正對、豎直地全部浸在河水中，間距為d。水流速度處處相同，大小為v，方向水平，金屬板與水流方向平行。地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量為B，河水的電阻率為，水面上方有一阻值為R的電阻通過絕緣導(dǎo)線和電鍵K連接到兩個金屬板上，忽略邊緣效應(yīng)，求： （1） 該發(fā)電裝置的電動

4、勢；（2） 通過電阻R的電流強(qiáng)度。（3） 電阻R消耗的電功率。3（2005天津理綜卷第23題）圖中MN和PQ為豎直方向的兩平行長直金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng)為0.40m，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.50T的勻強(qiáng)磁場垂直。質(zhì)量m為6.010-3kg、電阻為1.0的金屬桿ab始終垂直于導(dǎo)軌，并與其保持光滑接觸。導(dǎo)軌兩端分別接有滑動變阻器和阻值為3.0的電阻R1。當(dāng)桿ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)以速率v勻速下滑，整個電路消耗的電功率P為0.27W，重力加速度取10m/s2，試求速率v和滑動變阻器接入電路部分的阻值R2。4（2007天津理綜卷第24題）兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌M N、M N平行置于同一水平面內(nèi)

5、，導(dǎo)軌間距為l ，電阻不計(jì)，M、M處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C。長度也為l 、阻值同為R的金屬棒a b垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。a b在外力作用下向右勻速運(yùn)動且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在曲運(yùn)動距離為s的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q 。求.a b運(yùn)動速度v的大??；.電容器所帶的電荷量q 。5如圖所示，兩根足夠長的光滑平行導(dǎo)軌與水平面成=60角，導(dǎo)軌間距為L。將直流電源、電阻箱和開關(guān)串聯(lián)接在兩根導(dǎo)軌之間。整個裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN垂直導(dǎo)軌水平放置在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒與兩根導(dǎo)軌都接觸良好。重力

6、加速度為g。（1）若磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上，當(dāng)電阻箱接入電路的電阻為R1時(shí)，閉合開關(guān)后，導(dǎo)體棒MN恰能靜止在導(dǎo)軌上。請確定MN中電流I1的大小和方向；（2）若磁場方向豎直向上，當(dāng)電阻箱接入電路的電阻為R2時(shí)，閉合開關(guān)后，導(dǎo)體棒MN也恰能靜止在導(dǎo)軌上，請確定MN中的電流I2的大??；（3）導(dǎo)軌的電阻可忽略，而電源內(nèi)阻、導(dǎo)體棒MN的電阻均不能忽略，求電源的電動勢。解析： 解得電流強(qiáng)度 I2= 。6（2011全國理綜）如圖，兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距離為L1，電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌上端并接兩個額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡。整個系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN