九电磁感应中的含容电路分析Word文档格式.docx

1、式中， FN 是金属棒对导轨的正压力的大小， 有 FN mgcos金属棒在时刻 t 的加速度方向沿斜面向下，设其大小为 a，根据牛顿第二定律有 mgsinF 安 Ff ma?m sin cos联立至 ? 式得 a 2 2 g?m B L C由 ? 式及题设可知，金属棒做初速度为零的匀加速运动 t 时刻金属棒的速度大小为 vQ CU总结提升 （1）电容器的充电电流用 I t t 表示（2）由本例可以看出：导体棒在恒定外力作用下，产生的电动势均匀增大，电流不变，（1）调节 Rx R，释放导体棒，当导体棒沿导轨匀速下滑时， 体棒的速率 v.（2）改变 Rx，待导体棒沿导轨再次匀速下滑后， 将质量为

2、m、带电荷量为 q 的微粒水平 射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的 Rx.解读 （1）对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图所示 导体棒所受安培力 F 安BIl 导体棒匀速下滑， 所以 F 安Mg sin 联立式，解得 I MgsinBl 导体棒切割磁感线产生感应电动势 E Blv由闭合电路欧姆定律得 I E ，且 Rx R，所以R RxI2ER联立式，解得 v2MgBR2ls2in.BlI，（2）由题意知，其等效电路图如图所示 由图知，平行金属板两板间的电压等于 Rx 两端的电压设两金属板间的电压为 U ，因为导体棒匀速下滑时的电流仍为 所以由欧姆定律知UIRx要使带电的微粒匀速通过，则 m

3、g qU d 联立式，解得 Rx mBld .Mq sinMg sin2MgR sin mBld答案 （1）MgBslin2MgBR2ls2in （2）MmqBsildn总结提升 在这类问题中， 导体棒在恒定外力作用下做变加速运动， 最后做匀速运动直跨在导轨上， 且与导轨接触良好， 整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中， 磁感应强 度为 B.电容器的电容为 C，除电阻 R 外，导轨和导线的电阻均不计现给导线 MN 一初速度，使导线 MN 向右运动，关于最终状态的判断，正确的是 （ ）A 电容器两端的电压为零B电容器所带电荷量为零CMN 做匀速运动D MN 处于静止状态解读：选C.由分析可知，

4、 MN做加速度逐渐减小的减速运动， 当感应电动势等于电容器C 正确两端电压时，电流为零，加速度为零， MN 最终做匀速运动，故 2（单选 ）如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且 电阻不计匀强磁场与导轨平面垂直阻值为 R 的导体棒垂直于导 轨静止放置，且与导轨接触良好 t0时，将开关 S由1掷到 2.q、 i、v和 a分别表示电容器所带的电荷量、 棒中的电流、 棒的速度和加 速度下列图象正确的是 （ ） 选 D.当开关 S由 1掷到 2 时，电容器开始放电，此时电流最大，棒受到的安培力最大，加速度最大，此后棒开始运动，产生感应电动势，棒相当于电源，利用右手定则可 判断棒的上端为正极，下

5、端为负极， 当棒运动一段时间后，电路中的电流逐渐减小，当电容 器电压与棒两端电动势相等时， 电容器不再放电， 电路电流等于零，棒做匀速运动，加速度 减为零，所以 B、C 错误， D 正确；因为电容器两极板间有电压，电荷量 q CU 不等于零，所以 A 错误3（多选）（2015 重庆杨家坪中学质检 ）如图，两根足够长且光滑平行的金属导轨 PP、QQ倾斜放置， 匀强磁场垂直于导轨平面， 导轨的上端与水平放置的两金属板 M、N 相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒 ab 水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接 触良好现同时由静止释放带电微粒和金属棒 ab，则 （ ）A 金属棒 ab 最终可能

6、匀速下滑B 金属棒 ab 一直加速下滑C金属棒 ab 下滑过程中 M 板电势高于 N 板电势D 带电微粒不可能先向 N 板运动后向 M 板运动 选 BC. 金属棒沿光滑导轨加速下滑，棒中有感应电动势而对电容器充电，充电电 流通过金属棒时受安培力作用，只有金属棒速度增大时才有充电电流，因此总有 mgsinBIl0 ，金属棒将一直加速， A 错 B 对；由右手定则可知，金属棒 a 端电势高，则 M 板电势 高， C 项正确；若微粒带负电，则静电力向上与重力反向，开始时静电力为 0，微粒向下加速，当静电力增大到大于重力时，微粒的加速度向上， D 项错4（多选）（2013高考四川卷 ） 如图所示，边长

7、为 L、不可形变的正方形导线框内有半径 为 r 的圆形磁场区域，其磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系为 B kt（常量 k0） 回路中滑动 变阻器 R的最大阻值为 R0，滑动片 P 位于滑动变阻器中央，定值电阻 R1R0、R2R20.闭合 开关 S，电压表的示数为 U ，不考虑虚线 MN 右侧导体的感应电动势，则 （ ）AR2 两端的电压为 U7B 电容器的 a 极板带正电C滑动变阻器 R的热功率为电阻 R2的 5倍D 正方形导线框中的感应电动势为 kL2 选 AC. 根据串、并联电路特点，虚线 MN 右侧回路的总电阻 R74R0.回路的总电 流 IUR74RU，通过 R2的电流 I22I

8、 72RU ，所以 R2两端电压 U2I2R272RUR2017U，选项 A正确；根据楞次定律知回路中的电流为逆时针方向，即流过 R2 的电流方向向左，所以电容器 b 极板带正电，选项 B 错误；根据 P I2R，滑动变阻器 R 的热功率 PI2R20 2I 2R2085I2R0， 电阻 R2 的热功率 P2 2I 2R218I2R015P，选项 C 正确；根据法拉第电磁感应定律得，线框 中产生的感应电动势 E BSkr2，选项 D 错误t t5.如图所示，匀强磁场 B 0.1T，金属棒 AB 长 0.4m，与框架1宽度相同，电阻为 3，框架电阻不计，电阻 R1 2，R21， 当金属棒以 5m

9、/s 的速度匀速向左运动时，求：（1）流过金属棒的感应电流多大？（2）若图中电容器 C的电容为 0.3 ，F则充电量为多少？ （1）金属棒匀速运动时，电容器没有充电电流EBLv 0.10.45V0.2VR1、R2 并联电阻： R R1R2 2R1 R2 3E 0.2I A 0.2A.R r 2 1332 0.4（2）路端电压 U IR0.2 3V 3 V33 6 0.4 8Q CU0.3106 3 C4108C.答案： （1）0.2A （2）410 8C6.金属杆 MN 和 PQ间距为 l，MP 间接有电阻 R，NQ 间接有 电容为 C 的电容器，磁场如图所示，磁感应强度为 B.金属棒 AB长

10、为 2l，由图示位置以 A为轴，以角速度 匀速转过 90（顺时针 ） 后静止求该过程中 （其他电阻不计 ）：（1）R 上的最大电功率；（2）通过 R 的电荷量 AB 转动切割磁感线，且切割长度由 l 增至 2l 以后 AB 离开 MN ，电路断开 （1）当 B 端恰至 MN 上时， E 最大0 2l 2Em B2l 2 2Bl2E2m 4B22l4PRm R R .（2）AB由初位置转至 B端恰在 MN 上的过程中回路的磁通量的变化为 Bsin60322 Bl2此时通过 R 的电荷量为 q1 I t 3Bl R 2R 此时电容器的带电量为 q2 CEm2CBl2.以后电容器通过 R 放电，因此

11、整个过程中通过 R的电荷量为 qq1q2 3Bl 2CBl2. 2R3Bl22CBl22RL1 2m 的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强B1 10T 长度也为 L1、电阻为 R 的金属杆 ab，一端处于圆环 2 2 4 答案： （1）4BR l （2） 7如图所示，半径为磁场，磁感应强度大小均为带电粒子之后进入到有界匀强磁场 中心，另一端恰好搭接在金属环上， 绕着 a 端沿逆时针方向匀速转动， 角速度为 10rad/s. 通过导线将金属杆的 a 端和金属环连接到图示的电路中 （连接 a 端的导线与圆环不接触，图 中的定值电阻 R1R，滑片 P 位于 R2 的正中央， R2 的总阻

12、值为 4R），图中的平行板长度为 L22m ，宽度为 d2m图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有 以初速度 v00.5m/s 向右运动， 并恰好能从平行板的右边缘飞出，中，其磁感应强度大小为 B2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大 （忽略金属杆与圆环的接触电阻、 圆环电阻及导线电阻， 忽略电容器的充放电时间， 忽略带电粒子 在磁场中运动时的电磁辐射的影响， 不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空 气阻力 ）求：B2 应满足的条（1）在 04s 内，平行板间的电势差 UMN； （2）带电粒子飞出电场时的速度；（3）在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度 件 （1）金属杆产生的感应电动势恒为12E2B1L122V由电路的连接特点知： E I4RU0I2RE/21VT1 2/ 20s由右手定则知：在 04s 时间内，金属杆 ab 中的电流方向为 ba，则 ab 则在 0 4s时间内， MN，UMN 1V.（2）粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在 0 T1/2 时间内水平方向 L 2 v 0t1t1L2/v0 4sd 时离开磁场后不会第二次进入电场，即45夹角 （1） 1V （2） 22m/s 与水平方向成（3）B22T