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高中物理编辑
2022版高考物理一轮复习第10章电磁感应微专题11电磁感应中的电路和图象问题教案
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  • 资源类别教案
    资源子类复习教案
  • 教材版本不限
    所属学科高中物理
  • 适用年级高三年级
    适用地区全国通用
  • 文件大小1354 K
    上传用户神奇妙妙屋
  • 更新时间2021/5/5 14:31:55
    下载统计今日0 总计9
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资源简介
 如图(a)所示,在垂直于匀强磁场B的平面内,半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴转动,圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接。电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件。流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图(b)所示,其中ab段和bc段均为直线,且ab段过坐标原点。ω>0代表圆盘逆时针转动。已知:R=3.0 Ω,B=1.0 T,r=0.2 m。忽略圆盘、电流表和导线的电阻。
(1)根据图(b)写出ab、bc段对应的I与ω的关系式;
(2)求出图(b)中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc;
(3)分别求出ab、bc段流过P的电流IP与其两端电压UP的关系式。
(a)
(b)
[解析] 圆盘转动切割磁感线,根据E=Br2ω计算感应电动势。题目给出了I­ω图象。根据数学知识写出I与ω的关系式。根据欧姆定律求解通过R的电流。根据并联电路的特点求解通过P的电流。
(1)根据数学知识,ab、bc段对应的I与ω的关系式分别为Iab=k1ω,Ibc=k2ω+b,且当ω=15 rad/s时,Iab=0.1 A,故k1=。
所以Iab=ω(A) (-45 rad/s≤ω≤15 rad/s)。
当ω1=15 rad/s时,Ibc=0.1 A,即0.1=15k2+b
ω2=45 rad/s时,Ibc′=0.4 A,即0.4=45k2+b
解得k2=,b=-0.05
所以Ibc=ω-0.05(A) (15 rad/s≤ω≤45 rad/s)。
(2)圆盘电阻不计,切割磁感线时产生的感应电动势加在P和R上。b点对应的P两端的电压Ub=E1=Bω1r2=×1.0×15×0.22 V=0.3 V。
c点对应的P两端的电压Uc=E2=Bω2r2=×1.0×45×0.22 V=0.9 V。
(3)P、R两端的电压等于圆盘以角速度ω转动产生的感应电动势,即UP=UR=E=Bωr2=0.02ω。
根据欧姆定律得通过R的电流IR===。
根据并联电路的电流特点Iab=IP+IR
Ibc=IP′+IR′
所以ab段流过P的电流IP=Iab-IR=ω-=0(-45 rad/s≤ω≤15 rad/s)
bc段流过P的电流IP′=Ibc-IR′=ω--0.05 A(15 rad/s≤ω≤45 rad/s)。
[答案] 见解析
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