電磁感應(yīng)定律習(xí)題21

1、 法拉第電磁感應(yīng)定律綜合運(yùn)用習(xí)題課法拉第電磁感應(yīng)定律綜合運(yùn)用習(xí)題課 (1)與閉合電路歐姆定律相結(jié)合與閉合電路歐姆定律相結(jié)合 (2)與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)相結(jié)合與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)相結(jié)合 (3)與做功、能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合與做功、能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合 (4)與圖像問題相結(jié)合與圖像問題相結(jié)合 第一類問題：與閉合電路歐姆定律相結(jié)合第一類問題：與閉合電路歐姆定律相結(jié)合 例題例題1：如圖：如圖,邊長為邊長為L均勻的正方形金屬框架均勻的正方形金屬框架 abcd總電阻為總電阻為R，框架以速度，框架以速度v向右勻速平動(dòng)，經(jīng)向右勻速平動(dòng)，經(jīng) 過磁感強(qiáng)度為過磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。求下列三種情況的勻強(qiáng)磁場。求下列三種情況a

2、b 之間的電勢差。之間的電勢差。(1) 只有只有ab進(jìn)入磁場。進(jìn)入磁場。(2) 線框全線框全 部進(jìn)入磁場。部進(jìn)入磁場。(3) 只有只有ab邊離開磁場。邊離開磁場。 (1)Uab=3BLv/4 (2)Uab=BLv (3)Uab=BLv/4 a b c d v 小結(jié)解決問題的方法、步驟：小結(jié)解決問題的方法、步驟： (1)找到找到“等效電源等效電源”，分清內(nèi)外電路和內(nèi)、，分清內(nèi)外電路和內(nèi)、 外阻大小外阻大小 (2)必要時(shí)畫出等效電路圖必要時(shí)畫出等效電路圖 (3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律進(jìn)行相關(guān)計(jì)算運(yùn)用閉合電路歐姆定律進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 1.把總電阻為把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑的均勻電阻絲焊接成一

3、半徑 為為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度的圓環(huán)，水平固定在豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度 為為B的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，一長度為的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，一長度為2a，電，電 阻等于阻等于R，粗細(xì)均勻的金屬棒，粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，放在圓環(huán)上， 它與圓環(huán)始終保持良好的接觸。當(dāng)金屬棒以恒它與圓環(huán)始終保持良好的接觸。當(dāng)金屬棒以恒 定速度定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過環(huán)心向右移動(dòng)經(jīng)過環(huán)心O時(shí)，求：流過棒的時(shí)，求：流過棒的 電流的大小、方向及棒兩端的電壓電流的大小、方向及棒兩端的電壓UMN。 l F R a b 例例2：其他條件不變，：其他條件不變，ab棒質(zhì)量棒質(zhì)量 為為m，開始靜止，當(dāng)受到一個(gè)向，開始

4、靜止，當(dāng)受到一個(gè)向 右恒力右恒力F的作用，則：的作用，則： r B 問問1：ab將如何運(yùn)動(dòng)？將如何運(yùn)動(dòng)？ 問問2：ab的最大速度是多少？這時(shí)的最大速度是多少？這時(shí)ab兩端的電壓為多少？兩端的電壓為多少？ ma rR vlB FFF 22 安 加速度加速度a減小減小 的加速運(yùn)動(dòng)的加速運(yùn)動(dòng) , 22 rR vlB F m , )( 22l B rRF vm Bl FR U ba 問問3：ab的速度達(dá)到最大值前，外力做功功率與回路的電的速度達(dá)到最大值前，外力做功功率與回路的電 功率有什么樣的關(guān)系？功率有什么樣的關(guān)系？ P外 外 P電， 電，W外外=Q熱熱+ EK F R a b r 問問3：若若ab

5、向右運(yùn)動(dòng)位移為向右運(yùn)動(dòng)位移為x時(shí)，速度達(dá)到最大值時(shí)，速度達(dá)到最大值vm， ，這一 這一 過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為多少，過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為多少， ab 產(chǎn)生的焦耳熱又為產(chǎn)生的焦耳熱又為 多少？多少？ 例例2：其他條件不變，：其他條件不變，ab棒質(zhì)量棒質(zhì)量 為為m，開始靜止，當(dāng)受到一個(gè)向，開始靜止，當(dāng)受到一個(gè)向 右恒力右恒力F的作用，則：的作用，則： rR r lB rRmF FxQ ab 44 22 2 )( 44 22 2 2 )( , 2 1 lB rRmF FxQmvQFx m 熱熱 F R a b r 問問4：在上述過程中，通過回路某一橫截面的電量在上述過程中，通過回路某一橫截面的

6、電量 為多少？為多少？ 例例2：其他條件不變，：其他條件不變，ab棒質(zhì)量棒質(zhì)量 為為m，開始靜止，當(dāng)受到一個(gè)向，開始靜止，當(dāng)受到一個(gè)向 右恒力右恒力F的作用，則：的作用，則： t EEt rR E tIq 又, rR Blx rR q F R a b r 例例3：其他條件不變，：其他條件不變，ab棒質(zhì)量棒質(zhì)量 為為m，開始時(shí)靜止，當(dāng)受到一個(gè)，開始時(shí)靜止，當(dāng)受到一個(gè) 向右拉力的作用，若拉力的功向右拉力的作用，若拉力的功 率率P保持不變，則：保持不變，則： 問問3：若若ab向右運(yùn)動(dòng)時(shí)間為向右運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t時(shí)，速度達(dá)到最大值時(shí)，速度達(dá)到最大值vm， ，這一 這一 過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為多少，過程中回

7、路產(chǎn)生的焦耳熱為多少， 電阻電阻R產(chǎn)生的焦耳熱產(chǎn)生的焦耳熱 又為多少？又為多少？ 22 2 2 )( 2 1 lB rRmP PtmvPtQ m 熱 rR R lB rRmP PtQR 22 2 )( 方法小結(jié)：方法小結(jié)： 1、受力分析：必要時(shí)、受力分析：必要時(shí)畫出相應(yīng)的平面圖。畫出相應(yīng)的平面圖。 受力平衡時(shí)，速度最大。受力平衡時(shí)，速度最大。 2、電路問題：、電路問題：畫出等效電路圖畫出等效電路圖，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的 導(dǎo)體相當(dāng)于電源，其電阻為內(nèi)阻。導(dǎo)體相當(dāng)于電源，其電阻為內(nèi)阻。 3、能量問題：、能量問題：安培力做負(fù)功，其它能轉(zhuǎn)化為電能。安培力做負(fù)功，其它能轉(zhuǎn)化為電能。 P安 安

8、（ （=F安 安V） ）=P電 電（ （=EI） 4、解題方法：、解題方法：動(dòng)能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系動(dòng)能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系 例例4：如圖所示，：如圖所示， B0.2T 與導(dǎo)軌垂直向上，導(dǎo)軌寬與導(dǎo)軌垂直向上，導(dǎo)軌寬 度度L1m，300，電阻可忽略不計(jì)，導(dǎo)體棒，電阻可忽略不計(jì)，導(dǎo)體棒ab質(zhì)量質(zhì)量 為為m0.2kg，其電阻，其電阻R0.1，跨放在，跨放在U形框架上，形框架上， 并能無摩擦的滑動(dòng)，求：并能無摩擦的滑動(dòng)，求： （1）導(dǎo)體下滑的最大速度）導(dǎo)體下滑的最大速度vm。 300 B mg F FN解：（解：（1）導(dǎo)體下滑加速度為導(dǎo)體下滑加速度為0時(shí)時(shí) 速度最大速度速度最大速度vm

9、 ,30sin 0 IBlmg R Blv I m smvm/5 . 2由以上解得 例例4：如圖所示，：如圖所示， B0.2T 與導(dǎo)軌垂直向上，導(dǎo)軌寬度與導(dǎo)軌垂直向上，導(dǎo)軌寬度 L1m，300，電阻可忽略不計(jì)，導(dǎo)體棒，電阻可忽略不計(jì)，導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為質(zhì)量為m 0.2kg，其電阻，其電阻R0.1，跨放在，跨放在U形框架上，并能無形框架上，并能無 摩擦的滑動(dòng)，求：摩擦的滑動(dòng)，求： （2）在最大速度）在最大速度vm后，后，ab上消耗的電功率上消耗的電功率Pm 解：（解：（2）導(dǎo)體棒達(dá)最大速度導(dǎo)體棒達(dá)最大速度vm后后 WR R Blv RIP m m 5 . 2)( 22 WvmgPP mGm 5 .

10、 230sin 0 或 WvIBlPP mm 5 . 2 克 或 300 B mg F FN 練習(xí)練習(xí)4：如圖所示，矩形線圈：如圖所示，矩形線圈ABCD質(zhì)量為質(zhì)量為m， 寬度寬度ad為為l，在豎直平面內(nèi)由靜止自由下落。其，在豎直平面內(nèi)由靜止自由下落。其 下方有如圖方向的勻強(qiáng)磁場，磁場上、下邊界下方有如圖方向的勻強(qiáng)磁場，磁場上、下邊界 水平，寬度也為水平，寬度也為l，線圈，線圈ab邊剛進(jìn)入磁場就開始邊剛進(jìn)入磁場就開始 做勻速運(yùn)動(dòng)，那么在線圈穿越磁場的全過程，做勻速運(yùn)動(dòng)，那么在線圈穿越磁場的全過程， 產(chǎn)生了多少電熱？產(chǎn)生了多少電熱？ Q =2mgd B D A C l l 例題例題:如圖如圖(甲甲)所示，一閉合金屬圓環(huán)處在垂直圓環(huán)平所示，一閉合金屬圓環(huán)處在垂直圓環(huán)平 面的勻強(qiáng)磁場中。若磁感強(qiáng)度面的勻強(qiáng)磁場中。若磁感強(qiáng)度B隨時(shí)間隨時(shí)間t按如圖按如圖(乙乙)所示所示 的規(guī)律變化，設(shè)圖中磁的規(guī)律變化，設(shè)圖中磁 感強(qiáng)度垂直紙面向里為正感強(qiáng)度垂直紙面向里為正 方向，環(huán)中感生電流沿順方向，環(huán)中感生電流沿順 時(shí)針方向?yàn)檎较颉t環(huán)時(shí)針方向?yàn)檎较?。則環(huán) 中電流隨時(shí)間變化的圖象中電流隨時(shí)間變化的圖象 可能是下圖中的可能是下圖中的 （ ） 第四類問題：與圖像問題相結(jié)合第四類問題：與圖像問題相結(jié)合 創(chuàng)P84題13 如圖1-0