1、压轴大题步骤化系列之七,应用法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律解决电磁感应与电路的综合问题,典例 (22分)(2012浙江高考)为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种 装置。如图9312所示，自行车后轮由半径r15.0102 m的金属内圈、半径r20.40 m的 金属外圈和绝缘幅条构成。 后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条， 每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡。在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B0.10 T、方向垂直纸面向外的 “扇形”匀强磁场， 其内半径为r1、外半径为r2、 张角 。后轮以角速度 2 rad/s相对于转轴转动。 若不计其它电阻，忽略磁场的边缘
2、效应。,第一步：审题干，抓关键信息,“闪烁”,产生的电动势不是连续的，是时断时续的,金属外圈导电，可以作为连接电路的导线,辐条是绝缘的，不产生感应电动势,金属条周期性的产生感应电动势,金属条转动切割磁感线，产生电动势,第二步：审设问，找问题的突破口,(1)当金属条ab进入“扇形”磁场时， 求感应电动势E，并指出ab上的电流方向； (2)当金属条ab进入“扇形”磁场时， 画出“闪烁”装置的电路图； (3)从金属条ab进入“扇形”磁场时开始， 经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与 外圈之间电势差Uab随时间t变化的Uabt图象； (4)若选择的是“1.5 V、0.3 A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否
3、正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度和张角等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价。,根据法拉第电磁感应定律求解,根据楞次定律求解,切割导体为电源，其他三条边并联相当于外电路,根据闭合电路欧姆定律，分析电流电压关系,第三步：三定位，将解题过程 步骤化,第四步：求规范，步骤严谨不失分,在 中，学生误认为S = r22 而造成失分,因不明确灯泡的连接方式画不出或画错电路图而出错,学生易犯错误,第四步：求规范，步骤严谨不失分,学生易犯错误,在 中误认为ab两端的电压ab上小灯泡两端的电压而失分,(4)“闪烁”装置不能正常工作。(金属条的感应电动势只有4.9102 V)，远小于小灯泡的额定电压，因此无法工作。 B增大，E增大，但有限度； r2增大，E增大，但有限度； 增大，E增大，但有限度； 增大，E不变。(4分),第四步：求规范，步骤严谨不失分,名师叮嘱,(1)电阻的串并联关系不能只看连线，还要看电流方向，本例中四个灯泡的连接方式没有变化，但是各种情况的串并联关系并不相同。 (2)本题看似较难，其实所用知识很简单，情景也不复杂，只要分析清楚电路结构结合电磁感应知识即可求解。,
