素养探究课(八) 科学思维——电磁感应中的电路和图象问题
电磁感应中的电路问题[学生用书P222]
【题型解读】
1．电磁感应电路中的五个等效问题
2．电磁感应中电路知识的关系图
3．“三步走”分析电路为主的电磁感应问题
【跟进题组】
1.
(多选)如图所示，边长为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k>0)．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R1＝R0、R2＝.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( )
A．R2两端的电压为
B．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
解析：选AC.线框内产生的感应电动势E＝＝πr2＝kπr2，D错误；电压表的示数U是外电压，外电路电阻的串并联关系是R2与滑动变阻器滑动片P右侧电阻并联，之后与滑动片P左侧电阻以及R1串联，外电路总电阻为R总＝R1＋R左＋R并＝R0，而R并＝，故R并两端的电压为，即R2两端的电压为，A正确；根据楞次定律，线框中感应电流的方向为逆时针，电容器b极板带正电，B错误；设滑动变阻器右半部分的电流为I，则R2上的电流为I，滑动变阻器左半部分的电流为2I，滑动变阻器R上的功率P＝I2＋(2I)2＝I2R0，R2上的功率P2＝I2，C正确．
2.
在同一水平面的光滑平行导轨P、Q相距l＝1 m，导轨左端接有如图所示的电路．其中水平放置的平行板电容器两极板M、N相距d＝10 mm，定值电阻R1＝R2＝12 Ω，R3＝2 Ω，金属棒ab的电阻r＝2 Ω，其他电阻不计．磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，质量m＝1×10－14 kg、电荷量q＝－1×10－14 C的微粒(图中未画出)悬浮于电容器两极板之间恰好静止不动．取g＝10 m/s2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好，且速度保持恒定．试求：
(1)匀强磁场的方向；
(2)金属棒ab两端的电压；
(3)金属棒ab运动的速度大小．
解析：(1)微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态，因为重力竖直向下，所以电场力竖直向上，故M板带正电．ab棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势，ab棒等效于电源，感应电流方向由b→a，其a端相当于电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下．
(2)微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态，根据平衡条件有mg＝Eq，又E＝，所以UMN＝＝0.1 V
