三維設(shè)計(jì)新課標(biāo)高物理一輪總復(fù)習(xí)課件 第九章第2單元 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流

1、法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律想一想想一想 如圖如圖921所示，所示，a、b兩個閉合線兩個閉合線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)都為圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)都為10匝，半匝，半徑徑ra2rb，圖示區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的勻強(qiáng)，圖示區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的勻強(qiáng)磁場，則磁場，則a、b線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之比和線圈中線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之比和線圈中的感應(yīng)電流之比分別為多少？的感應(yīng)電流之比分別為多少？ 圖圖921記一記記一記 1感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢 (1)定義：在定義：在 中產(chǎn)生的電動勢。中產(chǎn)生的電動勢。 (2)產(chǎn)生條件：穿過回路的產(chǎn)生條件：穿過回路的 發(fā)生改變，與電路是發(fā)生改變，與電路是否

2、閉合否閉合 。 (3)方向判斷：感應(yīng)電動勢的方向用方向判斷：感應(yīng)電動勢的方向用 或或 判斷。判斷。 2法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的電路的 成正比。成正比。 (2)公式：公式： ，其中，其中n為為 。電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象無關(guān)無關(guān)楞次定律楞次定律右手定則右手定則磁通量的變化率磁通量的變化率線圈匝數(shù)線圈匝數(shù)磁通量磁通量試一試試一試1穿過某線圈的磁通量隨時間的變穿過某線圈的磁通量隨時間的變化的關(guān)系如圖化的關(guān)系如圖922所示，在所示，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大值線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大值的時

3、間是的時間是 ()圖圖922a02 sb24 s c46 s d68 s答案：答案：c導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢計(jì)算想一想想一想 如圖如圖923所示，當(dāng)導(dǎo)體棒在垂直所示，當(dāng)導(dǎo)體棒在垂直于磁場的平面內(nèi)，其一端為軸，于磁場的平面內(nèi)，其一端為軸， 以角速以角速度度勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多少？勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多少？圖圖923切割方式切割方式電動勢表達(dá)式電動勢表達(dá)式說明說明垂直切割垂直切割e_ 導(dǎo)體棒與磁場方導(dǎo)體棒與磁場方向垂直向垂直磁場為勻強(qiáng)磁場磁場為勻強(qiáng)磁場傾斜切割傾斜切割e_ 其中其中為為v與與b的夾角的夾角旋轉(zhuǎn)切割旋轉(zhuǎn)切割(以一端為軸以一端

4、為軸)e_ 記一記記一記blvblvsin 2如圖如圖924所示，在豎直向下的勻強(qiáng)所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，將一水平放置的金屬棒磁場中，將一水平放置的金屬棒ab以以水平速度水平速度v0拋出。設(shè)在整個過程中，拋出。設(shè)在整個過程中，棒的取向不變且不計(jì)空氣阻力，則在棒的取向不變且不計(jì)空氣阻力，則在金屬棒運(yùn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢金屬棒運(yùn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小變化情況是大小變化情況是 ()a越來越大越來越大b越來越小越來越小c保持不變保持不變 d無法判斷無法判斷解析：金屬棒水平拋出后，在垂直于磁場方向上的速解析：金屬棒水平拋出后，在垂直于磁場方向上的速度不變，由度不變，由eblv可知，感應(yīng)電

5、動勢也不變。可知，感應(yīng)電動勢也不變。c項(xiàng)正項(xiàng)正確。確。圖圖924答案：答案：c試一試試一試自感渦流自感渦流 如圖如圖925所示，開關(guān)所示，開關(guān)s閉合且回路閉合且回路中電流達(dá)到穩(wěn)定時，小燈泡中電流達(dá)到穩(wěn)定時，小燈泡a能正常發(fā)光，能正常發(fā)光，l為自感線圈，則當(dāng)開關(guān)為自感線圈，則當(dāng)開關(guān)s閉合或斷開時，小燈泡的亮暗閉合或斷開時，小燈泡的亮暗變化情況是怎樣的？變化情況是怎樣的？ 提示提示開關(guān)閉合時，自感電動勢阻礙電流的增大，開關(guān)閉合時，自感電動勢阻礙電流的增大，所以燈慢慢變亮；開關(guān)斷開時，自感線圈的電流從有變所以燈慢慢變亮；開關(guān)斷開時，自感線圈的電流從有變?yōu)榱悖€圈將產(chǎn)生自感電動勢，但由于線圈為零，線圈

6、將產(chǎn)生自感電動勢，但由于線圈l與燈與燈a不能不能構(gòu)成閉合回路，所以燈立即熄滅。構(gòu)成閉合回路，所以燈立即熄滅。想一想想一想圖圖925記一記記一記 1互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象 兩個互相靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中的電流變兩個互相靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的化時，它所產(chǎn)生的變化的 會在另一個線圈中會在另一個線圈中產(chǎn)生產(chǎn)生_的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 2自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象 (1)定義：由于通過導(dǎo)體自身的定義：由于通過導(dǎo)體自身的 而而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 (2)自感電動勢：自感電動勢： 定義：在定義：在 中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。磁場磁場感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢電流發(fā)生變

7、化電流發(fā)生變化自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象 表達(dá)式：表達(dá)式：e 。 自感系數(shù)自感系數(shù)l： 相關(guān)因素：與線圈的大小、形狀、相關(guān)因素：與線圈的大小、形狀、 以及是否以及是否有有 有關(guān)。有關(guān)。 單位：亨利單位：亨利(h)，1 mh h,1 h106 h。 3渦流渦流 當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的任何導(dǎo)體當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生中都會產(chǎn)生 ，這種電流像水的旋渦，所以叫渦，這種電流像水的旋渦，所以叫渦流。流。圈數(shù)圈數(shù)鐵芯鐵芯103感應(yīng)電流感應(yīng)電流 (1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，感應(yīng)電流會電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到使導(dǎo)體受到 ，安培力的方向總是，

8、安培力的方向總是 導(dǎo)體的導(dǎo)體的運(yùn)動。運(yùn)動。 (2)電磁驅(qū)動：如果磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體中電磁驅(qū)動：如果磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生會產(chǎn)生 使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動起來。使導(dǎo)體運(yùn)動起來。 交流感應(yīng)電動機(jī)就是利用交流感應(yīng)電動機(jī)就是利用 的原理工作的。的原理工作的。安培力安培力阻礙阻礙感應(yīng)電流感應(yīng)電流電磁驅(qū)動電磁驅(qū)動試一試試一試3在圖在圖926所示的電路中，兩個靈敏電流表所示的電路中，兩個靈敏電流表g1和和g2的零點(diǎn)都在刻度盤中央，當(dāng)電流從的零點(diǎn)都在刻度盤中央，當(dāng)電流從“”接線柱流接線柱流入時，指針向右擺；電流從入時，指針向右擺；電流從“”接線

9、柱流入時，指接線柱流入時，指針向左擺。在電路接通后再斷開的瞬間，下列說法針向左擺。在電路接通后再斷開的瞬間，下列說法中符合實(shí)際情況的是中符合實(shí)際情況的是 ()圖圖926ag1表指針向左擺，表指針向左擺，g2表指針向右擺表指針向右擺bg1表指針向右擺，表指針向右擺，g2表指針向左擺表指針向左擺cg1、g2表的指針都向左擺表的指針都向左擺dg1、g2表的指針都向右擺表的指針都向右擺解析：電路接通后線圈中電流方向向右，當(dāng)電路斷開時，解析：電路接通后線圈中電流方向向右，當(dāng)電路斷開時，線圈中電流減小，產(chǎn)生與原方向相同的自感電動勢，與線圈中電流減小，產(chǎn)生與原方向相同的自感電動勢，與g2和電阻組成閉合回路，

10、所以和電阻組成閉合回路，所以g1中電流方向向右，中電流方向向右，g2中中電流方向向左，即電流方向向左，即g1指針向右擺，指針向右擺，g2指針向左擺。指針向左擺。b項(xiàng)項(xiàng)正確。正確。答案：答案：b法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用穿過某個面的穿過某個面的磁通量變化的磁通量變化的快慢快慢某段時間內(nèi)穿某段時間內(nèi)穿過某個面的磁過某個面的磁通量變化多少通量變化多少某時刻穿過某某時刻穿過某個面的磁感線個面的磁感線的條數(shù)的條數(shù)意義意義磁通量的磁通量的變化量變化量磁通量磁通量物理量物理量項(xiàng)目項(xiàng)目物理量物理量項(xiàng)目項(xiàng)目大小大小注意注意磁通量磁通量bscos 若有相反方若有相反方向磁場，磁向磁場，磁通量

11、可能抵通量可能抵消消磁通量的磁通量的變化量變化量21bssb轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過180前后前后穿過平面的磁穿過平面的磁通量是一正一通量是一正一負(fù)，負(fù)，2bs，而不是零而不是零 例例1如圖如圖927甲所示，一個電阻值為甲所示，一個電阻值為r，匝數(shù)，匝數(shù)為為n的圓形金屬線圈與阻值為的圓形金屬線圈與阻值為2r的電阻的電阻r1連接成閉合回連接成閉合回路。線圈的半徑為路。線圈的半徑為r1。在線圈中半徑為。在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨隨時間時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示。圖線與橫、縱軸的截變化的關(guān)系圖線如圖乙所示

12、。圖線與橫、縱軸的截距分別為距分別為t0和和b0，導(dǎo)線的電阻不計(jì)。求，導(dǎo)線的電阻不計(jì)。求0至至t1時間內(nèi)時間內(nèi)圖圖927 (1)通過電阻通過電阻r1上的電流大小和方向；上的電流大小和方向； (2)通過電阻通過電阻r1上的電荷量上的電荷量q及電阻及電阻r1上產(chǎn)生的熱量。上產(chǎn)生的熱量。 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的規(guī)范應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的規(guī)范應(yīng)用 (1)一般解題步驟：一般解題步驟： 分析穿過閉合電路的磁場方向及磁通量的變化情分析穿過閉合電路的磁場方向及磁通量的變化情況；況； 利用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向；利用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向； 靈活選擇法拉第電磁感應(yīng)定律的不同表達(dá)形式列靈活

13、選擇法拉第電磁感應(yīng)定律的不同表達(dá)形式列方程求解。方程求解。 (2)應(yīng)注意的問題：應(yīng)注意的問題：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 1.導(dǎo)體平動切割磁感線導(dǎo)體平動切割磁感線 對于導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計(jì)算式對于導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計(jì)算式eblv，應(yīng)從以下幾個方面理解和掌握。，應(yīng)從以下幾個方面理解和掌握。 (1)正交性正交性 本公式是在一定條件下得出的，除了磁場是勻強(qiáng)磁本公式是在一定條件下得出的，除了磁場是勻強(qiáng)磁場，還需場，還需b、l、v三者相互垂直。實(shí)際問題中當(dāng)它們不相三者相互垂直。實(shí)際問題中當(dāng)它們不相互垂直時，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算，公式可為互垂

14、直時，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算，公式可為eblvsin ，為為b與與v方向間的夾角。方向間的夾角。 (3)瞬時性瞬時性 若若v為瞬時速度，則為瞬時速度，則e為相應(yīng)的瞬時感應(yīng)電動勢。為相應(yīng)的瞬時感應(yīng)電動勢。 (4)有效性有效性 公式中的公式中的l為有效切割長度，即導(dǎo)體與為有效切割長度，即導(dǎo)體與v垂直的方向垂直的方向上的投影長度。圖上的投影長度。圖928中有效長度分別為：中有效長度分別為：圖圖928 (5)相對性相對性 eblv中的速度中的速度v是相對于磁場的速度，若磁場也運(yùn)是相對于磁場的速度，若磁場也運(yùn)動時，應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系。動時，應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系。圖圖929 例例2在范圍足夠大，方向

15、豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，在范圍足夠大，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，b0.2 t，有一水平放置的光滑框架，寬度為，有一水平放置的光滑框架，寬度為l0.4 m，如圖如圖9210所示，框架上放置一質(zhì)量為所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg、電阻、電阻為為1 的金屬桿的金屬桿cd，框架電阻不計(jì)。若桿，框架電阻不計(jì)。若桿cd以恒定加速度以恒定加速度a2 m/s2，由靜止開始做勻變速運(yùn)動，求：，由靜止開始做勻變速運(yùn)動，求： 圖圖9210 (1)在在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動勢；內(nèi)平均感應(yīng)電動勢； (2)第第5 s末回路中的電流；末回路中的電流； (3)第第5 s末作用在桿末作用在桿cd上的水平外力。上的水平外力。

16、答案答案(1)0.4 v(2)0.8 a(3)0.164 n通電自感與斷電自感的比較通電自感與斷電自感的比較l很大很大(有鐵芯有鐵芯)a1、a2同規(guī)格，同規(guī)格，rrl，l較大較大器材器材要求要求電路圖電路圖斷電自感斷電自感通電自感通電自感 兩種自感兩種自感比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目現(xiàn)象現(xiàn)象 在在s閉合瞬間，燈閉合瞬間，燈a2立立即亮起來，燈即亮起來，燈a1逐漸變逐漸變亮，最終和亮，最終和a2一樣亮一樣亮 在開關(guān)在開關(guān)s斷開時，斷開時，燈燈a漸漸熄滅或閃漸漸熄滅或閃亮一下再熄滅亮一下再熄滅磁場能轉(zhuǎn)化為電能磁場能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為磁場能電能轉(zhuǎn)化為磁場能能量轉(zhuǎn)化情況能量轉(zhuǎn)化情況s斷開時，線圈斷開時，線圈l產(chǎn)

17、生自感電產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的減小，使動勢，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時間；燈電流繼續(xù)存在一段時間；燈a中電流反向不會立即熄滅。若中電流反向不會立即熄滅。若rlia，則，則a燈燈熄滅前要閃亮一下。若熄滅前要閃亮一下。若rlra，原來的電流，原來的電流ilia，則燈則燈a逐漸熄滅不再閃亮一下逐漸熄滅不再閃亮一下由于開關(guān)閉合時，流由于開關(guān)閉合時，流過電感線圈的電流迅過電感線圈的電流迅速增大，線圈產(chǎn)生自速增大，線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電感電動勢，阻礙了電流的增大，使流過燈流的增大，使流過燈a1的電流比流過燈的電流比流過燈a2的電流增加得慢的電流增加得慢原因原因斷電自感斷電自感通電自

18、感通電自感 兩種自感兩種自感比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目 例例3(2011北京高考北京高考)某同學(xué)某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，自己找來為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵芯的線圈帶鐵芯的線圈l、小燈泡、小燈泡a、開關(guān)、開關(guān)s和電池組和電池組e，用導(dǎo)線將它們連接成，用導(dǎo)線將它們連接成如圖如圖9211所示的電路。檢查電路后，閉合開關(guān)所示的電路。檢查電路后，閉合開關(guān)s，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)s，小燈泡僅有不顯著的延時，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因。你認(rèn)為最有可燈泡閃亮現(xiàn)

19、象，他冥思苦想找不出原因。你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是能造成小燈泡未閃亮的原因是 ()圖圖9211 a電源的內(nèi)阻較大電源的內(nèi)阻較大 b小燈泡電阻偏大小燈泡電阻偏大 c線圈電阻偏大線圈電阻偏大 d線圈的自感系數(shù)較大線圈的自感系數(shù)較大 解析解析閉合開關(guān)閉合開關(guān)s，電路穩(wěn)定燈泡正常發(fā)光時，如，電路穩(wěn)定燈泡正常發(fā)光時，如果電感線圈果電感線圈l中的電阻比燈泡的電阻大，則電感線圈中的電阻比燈泡的電阻大，則電感線圈l中中的電流的電流il比燈泡比燈泡a中的電流中的電流ia小，當(dāng)開關(guān)小，當(dāng)開關(guān)s斷開，則由于自斷開，則由于自感現(xiàn)象，感現(xiàn)象，l和和a 構(gòu)成回路使構(gòu)成回路使l和和a 中的電流從中的電流從il

20、開始減小，開始減小，因此不可能看到小燈泡閃亮的現(xiàn)象，因此不可能看到小燈泡閃亮的現(xiàn)象，c項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。 答案答案c 模型概述模型概述 1模型特點(diǎn)模型特點(diǎn) “桿導(dǎo)軌桿導(dǎo)軌”模型是電磁感應(yīng)問題高考命題的模型是電磁感應(yīng)問題高考命題的“基本基本道具道具”，也是高考的熱點(diǎn)，考查的知識點(diǎn)多，題目的綜，也是高考的熱點(diǎn)，考查的知識點(diǎn)多，題目的綜合性強(qiáng)，物理情景富于變化，是我們復(fù)習(xí)中的難點(diǎn)。合性強(qiáng)，物理情景富于變化，是我們復(fù)習(xí)中的難點(diǎn)。超鏈超鏈接接勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為b，棒，棒ab長為長為l，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，初速度為零，拉力恒為初速度為零，拉力恒為f，水平導(dǎo)軌光滑，

21、除，水平導(dǎo)軌光滑，除電阻電阻r外，其他電阻不計(jì)外，其他電阻不計(jì)“桿導(dǎo)軌桿導(dǎo)軌”模型又分為模型又分為“單桿單桿”型和型和“雙桿雙桿”型；導(dǎo)軌放置方式型；導(dǎo)軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜；桿的運(yùn)動狀態(tài)可分為勻速運(yùn)動、可分為水平、豎直和傾斜；桿的運(yùn)動狀態(tài)可分為勻速運(yùn)動、勻變速運(yùn)動、非勻變速運(yùn)動或轉(zhuǎn)動等；磁場的狀態(tài)可分為恒勻變速運(yùn)動、非勻變速運(yùn)動或轉(zhuǎn)動等；磁場的狀態(tài)可分為恒定不變、均勻變化和非均勻變化等等，情景復(fù)雜形式多變。定不變、均勻變化和非均勻變化等等，情景復(fù)雜形式多變。 2模型分類模型分類 (1)單桿水平式單桿水平式物理模型物理模型動動態(tài)態(tài)分分析析i恒定恒定電學(xué)特征電學(xué)特征a0v恒定不變恒定不

22、變力學(xué)特征力學(xué)特征勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動運(yùn)動形式運(yùn)動形式收尾收尾狀態(tài)狀態(tài)勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為強(qiáng)度為b，導(dǎo)軌間距，導(dǎo)軌間距l(xiāng)，導(dǎo)體，導(dǎo)體棒質(zhì)量棒質(zhì)量m，電阻，電阻r，導(dǎo)軌光滑，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌光滑，電阻不計(jì)(2)單桿傾斜式單桿傾斜式物理模型物理模型動態(tài)分析動態(tài)分析i恒定恒定電學(xué)特征電學(xué)特征力學(xué)特征力學(xué)特征勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動運(yùn)動形式運(yùn)動形式收尾收尾狀態(tài)狀態(tài) 典例典例(2012廣東高考廣東高考)如圖如圖9212所示，質(zhì)量所示，質(zhì)量為為m的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒ab，垂直放在相距為，垂直放在相距為l的平行光滑金屬導(dǎo)軌的平行光滑金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為上，

23、導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為小為b、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，左側(cè)、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，左側(cè)是水平放置、間距為是水平放置、間距為d的平行金屬板，的平行金屬板，r和和rx分別表示定分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值，不計(jì)其他電阻。值電阻和滑動變阻器的阻值，不計(jì)其他電阻。圖圖9212 (1)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)rxr，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時，求通過棒的電流時，求通過棒的電流i及棒的速率及棒的速率v。 (2)改變改變rx，待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為，待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、帶電量為、

24、帶電量為q的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過，求此時的通過，求此時的rx。 題后悟道題后悟道由于感應(yīng)電流與導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的加由于感應(yīng)電流與導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的加速度有著相互制約的關(guān)系，故導(dǎo)體一般不是做勻變速運(yùn)動，速度有著相互制約的關(guān)系，故導(dǎo)體一般不是做勻變速運(yùn)動，而是經(jīng)歷一個動態(tài)變化過程再趨于一個穩(wěn)定狀態(tài)。分析這一而是經(jīng)歷一個動態(tài)變化過程再趨于一個穩(wěn)定狀態(tài)。分析這一動態(tài)過程進(jìn)而確定最終狀態(tài)是解決這類問題的關(guān)鍵。動態(tài)過程進(jìn)而確定最終狀態(tài)是解決這類問題的關(guān)鍵。 分析電磁感應(yīng)問題中導(dǎo)體運(yùn)動狀態(tài)的方法：分析電磁感應(yīng)問題中導(dǎo)體運(yùn)動狀態(tài)的方法： (1)首先分析導(dǎo)體

25、最初在磁場中的運(yùn)動狀態(tài)和受力情況；首先分析導(dǎo)體最初在磁場中的運(yùn)動狀態(tài)和受力情況； (2)其次分析由于運(yùn)動狀態(tài)變化，導(dǎo)體受到的安培力、合其次分析由于運(yùn)動狀態(tài)變化，導(dǎo)體受到的安培力、合力的變化情況；力的變化情況； (3)再分析由于合力的變化，導(dǎo)體的加速度、速度又會怎再分析由于合力的變化，導(dǎo)體的加速度、速度又會怎樣變化，從而又引起感應(yīng)電流、安培力、合力怎么變化；樣變化，從而又引起感應(yīng)電流、安培力、合力怎么變化； (4)最終明確導(dǎo)體所能達(dá)到的是什么樣的穩(wěn)定狀態(tài)。最終明確導(dǎo)體所能達(dá)到的是什么樣的穩(wěn)定狀態(tài)。 如圖如圖9213所示，質(zhì)量所示，質(zhì)量m10.1 kg，電阻電阻r10.3 ，長度，長度l0.4 m

26、的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒ab橫放在橫放在u型金屬框架上，框架質(zhì)量型金屬框架上，框架質(zhì)量m20.2 kg，放在絕緣，放在絕緣水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)0.2，相距，相距0.4 m的的mm、nn相互平行，電阻不計(jì)且足夠長。電阻相互平行，電阻不計(jì)且足夠長。電阻r20.1 的的mn垂直于垂直于mm。整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)。整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.5 t。垂直于。垂直于ab施加施加f2 n的的水平恒力，水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運(yùn)動，始終與從靜止開始無摩擦地運(yùn)動，始終與mm、nn保持良好接觸。當(dāng)保持良好接觸。當(dāng)ab運(yùn)動到

27、某處時，框架開始運(yùn)動。運(yùn)動到某處時，框架開始運(yùn)動。設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取取10 m/s2。圖圖9213(1)求框架開始運(yùn)動時求框架開始運(yùn)動時ab速度速度v的大??；的大小；(2)從從ab開始運(yùn)動到框架開始運(yùn)動的過程中，開始運(yùn)動到框架開始運(yùn)動的過程中，mn上產(chǎn)生上產(chǎn)生的熱量的熱量q0.1 j，求該過程，求該過程ab位移位移x的大小。的大小。解析：解析：(1)ab對框架的壓力對框架的壓力fn1m1g框架受水平面的支持力框架受水平面的支持力fn2m2gfn1依題意，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則框架受到最依題意，最大靜摩擦力等于滑動

28、摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力大靜摩擦力答案：答案：(1)6 m/s(2)1.1 m隨堂鞏固落實(shí)隨堂鞏固落實(shí)1將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是 ()a感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)b穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大c穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大d感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與

29、原磁場方向始終相感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同同答案：答案：c2一矩形線框置于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁場方向垂一矩形線框置于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁場方向垂直。先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在直。先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1 s時時間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍。接著保持增大后的磁間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍。接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，在感應(yīng)強(qiáng)度不變，在1 s時間內(nèi)，再將線框的面積均勻時間內(nèi)，再將線框的面積均勻地減小到原來的一半。先后兩個過程中，線框中感應(yīng)地減小到原來的一半。先后兩個過程中，線框中感應(yīng)電動勢的比值為電動勢的比值為 ()答案：答案：b3.如圖如圖9214

30、所示，勻強(qiáng)磁場的方向垂所示，勻強(qiáng)磁場的方向垂直于電路所在平面，導(dǎo)體棒直于電路所在平面，導(dǎo)體棒ab與電路與電路接觸良好。當(dāng)導(dǎo)體棒接觸良好。當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力在外力f作用作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動時，下從左向右做勻加速直線運(yùn)動時，若不計(jì)摩擦和導(dǎo)線的電阻，整個過程中，燈泡若不計(jì)摩擦和導(dǎo)線的電阻，整個過程中，燈泡l未未被燒毀，電容器被燒毀，電容器c未被擊穿，則該過程中未被擊穿，則該過程中 ()a感應(yīng)電動勢將變大感應(yīng)電動勢將變大b燈泡燈泡l的亮度變大的亮度變大c電容器電容器c的上極板帶負(fù)電的上極板帶負(fù)電d電容器兩極板間的電場強(qiáng)度將減小電容器兩極板間的電場強(qiáng)度將減小圖圖9214答案：答案：ab4(20

31、13蘇州模擬蘇州模擬)如圖如圖9215(a)、(b)所示的電路中，所示的電路中，電阻電阻r和自感線圈和自感線圈l的電阻值都很小，且小于燈的電阻值都很小，且小于燈a的電的電阻，接通阻，接通s，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡a發(fā)光，則發(fā)光，則()圖圖9215a在電路在電路(a)中，斷開中，斷開s后，后，a將逐漸變暗將逐漸變暗b在電路在電路(a)中，斷開中，斷開s后，后，a將先變得更亮，然后將先變得更亮，然后逐漸變暗逐漸變暗c在電路在電路(b)中，斷開中，斷開s后，后，a將逐漸變暗將逐漸變暗d在電路在電路(b)中，斷開中，斷開s后，后，a將先變得更亮，然后逐漸將先變得更亮，然后逐漸變暗變

32、暗解析：解析： (a)電路中，燈電路中，燈a和線圈和線圈l串聯(lián)，電流相同，斷開串聯(lián)，電流相同，斷開s時，線圈上產(chǎn)生自感電動勢，阻礙原電流的減小，通過時，線圈上產(chǎn)生自感電動勢，阻礙原電流的減小，通過r、a形成回路，形成回路，a將逐漸變暗。將逐漸變暗。(b)電路中，電阻電路中，電阻r和燈和燈a串聯(lián)，燈串聯(lián)，燈a的電阻大于線圈的電阻大于線圈l的電阻，電流則小于線圈的電阻，電流則小于線圈l中的電流，斷開中的電流，斷開s時，電源不給燈時，電源不給燈a供電，而線圈產(chǎn)生供電，而線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，通過自感電動勢阻礙電流的減小，通過a、r形成回路，燈形成回路，燈a中電流比原來大，變得更亮，然后逐

33、漸變暗。所以選項(xiàng)中電流比原來大，變得更亮，然后逐漸變暗。所以選項(xiàng)a、d正確。正確。答案：答案：ad5.如圖如圖9216所示，金屬桿所示，金屬桿ab放在光放在光滑的水平金屬導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌組成滑的水平金屬導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌組成閉合矩形電路，長閉合矩形電路，長l10.8 m，寬，寬l20.5 m，回路總電阻，回路總電阻r0.2 ，回路，回路處在豎直方向的磁場中，金屬桿用水平繩通過定滑輪處在豎直方向的磁場中，金屬桿用水平繩通過定滑輪連接質(zhì)量連接質(zhì)量m0.04 kg的木塊，磁感應(yīng)強(qiáng)度從的木塊，磁感應(yīng)強(qiáng)度從b01 t開始隨時間均勻增加，開始隨時間均勻增加，5 s末木塊將離開水平面，不末木塊將離開水平面，不計(jì)一

34、切摩擦，計(jì)一切摩擦，g取取10 m/s2，求回路中的電流強(qiáng)度。，求回路中的電流強(qiáng)度。圖圖9216答案：答案：0.4 a課時跟蹤檢測課時跟蹤檢測見見“課時跟蹤課時跟蹤檢測（三十四）檢測（三十四）”（給有能力的學(xué)生加餐）（給有能力的學(xué)生加餐）1.如圖如圖1所示，金屬棒所示，金屬棒ab置于水平放置于水平放置的金屬導(dǎo)體框架置的金屬導(dǎo)體框架cdef上，棒上，棒ab與框架接觸良好。從某一時刻開與框架接觸良好。從某一時刻開始，給這個空間施加一個斜向上的勻強(qiáng)磁場，并且磁場始，給這個空間施加一個斜向上的勻強(qiáng)磁場，并且磁場均勻增加，均勻增加，ab棒仍靜止，在磁場均勻增加的過程中，關(guān)棒仍靜止，在磁場均勻增加的過程中

35、，關(guān)于于ab棒受到的摩擦力，下列說法正確的是棒受到的摩擦力，下列說法正確的是 ()a摩擦力大小不變，方向向右摩擦力大小不變，方向向右b摩擦力變大，方向向右摩擦力變大，方向向右c摩擦力變大，方向向左摩擦力變大，方向向左d摩擦力變小，方向向左摩擦力變小，方向向左圖圖1解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律，解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律，ab中產(chǎn)生的電流的中產(chǎn)生的電流的大小恒定，方向由大小恒定，方向由b到到a，由左手定則，由左手定則，ab受到的安受到的安培力方向向左下方，培力方向向左下方，fbil，由于，由于b均勻變大，均勻變大，f變變大，大，f的水平分量的水平分量fx變大，靜摩擦力變大，靜摩擦力fffx變大，方

36、變大，方向向右，向向右，b正確。正確。答案：答案：b2如圖如圖2所示，在水平面內(nèi)固定著所示，在水平面內(nèi)固定著u形光滑金屬導(dǎo)軌，形光滑金屬導(dǎo)軌，軌道間距為軌道間距為50 cm，金屬導(dǎo)體棒，金屬導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為質(zhì)量為0.1 kg，電，電阻為阻為0.2 ，橫放在導(dǎo)軌上，電阻，橫放在導(dǎo)軌上，電阻r的阻值是的阻值是0.8 (導(dǎo)導(dǎo)軌其余部分電阻不計(jì)軌其余部分電阻不計(jì))?，F(xiàn)加上豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)?，F(xiàn)加上豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為0.2 t的勻強(qiáng)磁場。用水平向右的恒力的勻強(qiáng)磁場。用水平向右的恒力f0.1 n拉動拉動ab，使其從靜止開始運(yùn)動，則，使其從靜止開始運(yùn)動，則 () 圖圖2a導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒ab開始運(yùn)動后，

37、電阻開始運(yùn)動后，電阻r中的電流方向是從中的電流方向是從p流流向向mb導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒ab運(yùn)動的最大速度為運(yùn)動的最大速度為10 m/sc導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒ab開始運(yùn)動后，開始運(yùn)動后，a、b兩點(diǎn)的電勢差逐漸增加兩點(diǎn)的電勢差逐漸增加到到1 v后保持不變后保持不變d導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒ab開始運(yùn)動后任一時刻，開始運(yùn)動后任一時刻，f的功率總等于導(dǎo)的功率總等于導(dǎo)體棒體棒ab和電阻和電阻r的發(fā)熱功率之和的發(fā)熱功率之和答案：答案：b3(2012青島模擬青島模擬)如圖如圖3甲所示，水平面上的平行導(dǎo)軌甲所示，水平面上的平行導(dǎo)軌mn、pq上放著兩根導(dǎo)體棒上放著兩根導(dǎo)體棒ab、cd，兩棒中間用絕緣，兩棒中間用絕緣絲線系住。開始時勻強(qiáng)磁

38、場垂直于紙面向里，磁感絲線系住。開始時勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度b隨時間隨時間t的變化如圖乙所示，的變化如圖乙所示，i和和ft分別表示分別表示流過導(dǎo)體棒中的電流和絲線的拉力流過導(dǎo)體棒中的電流和絲線的拉力(不計(jì)電流之間的不計(jì)電流之間的相互作用力相互作用力)，則在，則在t0時刻時刻 ()圖圖3ai0，ft0 bi0，ft0ci0，ft0 di0，ft0解析：解析：t0時刻，磁場變化，磁通量變化，故時刻，磁場變化，磁通量變化，故i0；由于；由于b0，故，故ab、cd所受安培力均為零，絲線的拉力為零。所受安培力均為零，絲線的拉力為零。c項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。答案：答案：c4如圖如圖4所示，三個相同的金屬圓環(huán)內(nèi)存在著不同的有所示，三個相同的金屬圓環(huán)內(nèi)存在著不同的有界勻強(qiáng)磁場，虛線表示環(huán)的某條直徑，已知所有磁場界勻強(qiáng)磁場，虛線表示環(huán)的某條直徑，已知所有磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的關(guān)系都滿足的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的關(guān)系都滿足bkt，磁場，磁場方向如圖