高中物理電磁感應(yīng)中的綜合問(wèn)題

1、電磁感應(yīng)中的綜合問(wèn)題教學(xué)目標(biāo)通過(guò)電磁感應(yīng)綜合題目的分析與解答，深化學(xué)生對(duì)電磁感應(yīng)規(guī)律的理解與應(yīng)用，使學(xué)生在建立力、電、 磁三部分知識(shí)聯(lián)系的同時(shí)，再次復(fù)習(xí)力與運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量與能量、電路計(jì)算、安培力做功等知識(shí)，進(jìn)而提高學(xué)生 的綜合分析能力.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1 .電磁感應(yīng)的綜合問(wèn)題中，往往運(yùn)用牛頓第二定律、動(dòng)量守恒定律、功能關(guān)系、閉合電路 計(jì)算等物理規(guī)律及基本方法，而這些規(guī)律及方法又都是中學(xué)物理學(xué)中的重點(diǎn)知識(shí)，因此進(jìn)行與 此相關(guān)的訓(xùn)練，有助于學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的回顧和應(yīng)用，建立各部分知識(shí)的聯(lián)系.但是另一方面, 也因其綜合性強(qiáng)，要求學(xué)生有更強(qiáng)的處理問(wèn)題的能力，也就成為學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn).2 .楞次定律、法拉第

2、電磁感應(yīng)定律也是能量守恒定律在電磁感應(yīng)中的體現(xiàn)，因此，在研究 電磁感應(yīng)問(wèn)題時(shí)，從能量的觀點(diǎn)去認(rèn)識(shí)問(wèn)題，往往更能深入問(wèn)題的本質(zhì)，處理方法也更簡(jiǎn)捷， “物理”的思維更突出，對(duì)學(xué)生提高理解能力有較大幫助，因而應(yīng)成為復(fù)習(xí)的重點(diǎn).教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)-、力、電、磁綜合題分析投影片一例1如圖3-9-1所示，AB CD兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的距離為l ,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為9 ,在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌 平面斜向上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為 B,在導(dǎo)軌的A、D端連接一個(gè)阻值為R的電阻.一根垂 直于導(dǎo)軌放置的金屬棒2口其質(zhì)量為m從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑.求：ab棒下滑的最大速度.（要 求畫出ab棒

3、的受力圖，已知ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 小，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻都不計(jì)）第8頁(yè) 共16頁(yè)ab棒將經(jīng)歷什么運(yùn)教師：（讓學(xué)生審題，隨后請(qǐng)一位學(xué)生說(shuō)題.）題目中表達(dá)的是什么物理現(xiàn)象?動(dòng)過(guò)程？動(dòng)態(tài)分析.學(xué)生：ab棒沿導(dǎo)軌下滑會(huì)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而在閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流.這 是電磁感應(yīng)現(xiàn)象.ab棒在下滑過(guò)程中因所受的安培力逐漸增大而使加速度逐漸減小，因此做加 速度越來(lái)越小的加速下滑.教師：（肯定學(xué)生的答案）你能否按題目要求畫出ab棒在運(yùn)動(dòng)中的受力圖?學(xué)生畫圖（圖3-9-2 ）隆J 3-0-2教師指出：本題要求解的是金屬棒的最大速度，就要求我們?nèi)シ治鼋饘侔粼鯓舆_(dá)到最大速度，最大速度 狀態(tài)下應(yīng)

4、滿足什么物理?xiàng)l件.本質(zhì)上，仍然是要回答出力學(xué)的基本問(wèn)題：物體受什么力，做什么運(yùn)動(dòng)，力與 運(yùn)動(dòng)建立什么關(guān)系式？在電磁現(xiàn)象中，除了分析重力、彈力、摩擦力之外，需考慮是否受磁場(chǎng)力（安培力） 作用.提問(wèn)：金屬棒在速度達(dá)到最大值時(shí)的力學(xué)條件是什么？要點(diǎn)：金屬棒沿斜面加速下滑，隨 v T 一感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) =B =Biv T 一感應(yīng)電值工二尊安培力F=BIl T -合力J - a J .當(dāng)合力為零時(shí)，a=0, v達(dá)最大vm,以后一直以vm勻速下滑.（讓學(xué)生寫出v達(dá)最大的平衡方程并解出vm.）板書：當(dāng)v最大時(shí)，沿斜面方向的平衡方程為Elumg£Lii9 - llmgcos 8 -E- * 1 = 0R

5、Bal解出;師：通過(guò)上述分析，你能說(shuō)出何時(shí)金屬棒的加速度最大？最大加速度為多少？生：金屬棒做a減小的加速下滑，故最初剛開始下滑時(shí)，加速度a最大.由牛頓第二定律有: mgsin 0 - n mgcosO =man得a m=g （sin 8 -仙 cos 0 ）師設(shè)問(wèn)：如果要求金屬棒 ab兩端的電壓Uab最終為多大，應(yīng)該運(yùn)用什么知識(shí)去思考？引導(dǎo)：求電路兩端的電壓應(yīng)從金屬棒所在電路的組成去分析，為此應(yīng)先畫出等效電路模型圖.（學(xué)生畫圖.）板書：（將學(xué)生畫出的正確電路圖畫在黑板上，見圖 3-9-3 ）師：根據(jù)電路圖可知 Uab指什么電壓？（路端電壓）（讓學(xué)生自己推出uab表達(dá)式及uab的最大值.）板書：

6、Ufeb=二-卜=Blv-卜圉 3-9-3由于金屬棒電阻不計(jì)，則 r=0 ,故Ufeb=Blv隨金屬棒速度vT 創(chuàng)fT - UfebT ,最終tt 舊 mgR（siti6-“g現(xiàn)U 曲=B1% =畝提醒：若金屬棒的電阻不能忽略，其電阻為r,則uab結(jié)果又怎樣？（有的學(xué)生會(huì)想當(dāng)然，認(rèn)為將上式中的R改為（R+r）即可.）師指出：仍然應(yīng)用基本方法去分析，而不能簡(jiǎn)單從事，“一改了之”.應(yīng)該用本題的方法考慮一遍：用 力學(xué)方法確定最大速度，+ r）（sin6 -jaco用電路分析方法確定路端電壓Ug=占占 Blmg(Rr)(ain? - «cos9) meRfanS -wcosS) *F 

7、9;, =”B1題后語(yǔ)：由例1可知，解答電磁感應(yīng)與力、電綜合題，對(duì)于運(yùn)動(dòng)與力的分析用力學(xué)題的分析 方法，只需增加對(duì)安培力的分析；而電路的電流、電壓分析與電學(xué)分析方法一樣，只是需要先 明確電路的組成模型，畫出等效電路圖.這是力、電、磁綜合題的典型解題方法.分析這類題 要抓住“速度變化引起磁場(chǎng)力變化”的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系，從分析物體的受力情況與運(yùn)動(dòng)情況入手 是解題的關(guān)鍵和解題的鑰匙.投影片二例2如圖3-9-4所示，兩根豎直放置在絕緣地面上的金屬導(dǎo)軌的上端，接有一個(gè)電容為 C的電容器，框架上有一質(zhì)量為 m長(zhǎng)為l的金屬棒，平行于地面放置，與框架接觸良好且無(wú)摩 擦，棒離地面的高度為h,磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與

8、框架平面垂直.開始時(shí)，電容器不帶電.將 金屬棒由靜止釋放，問(wèn)：棒落地時(shí)的速度為多大？（整個(gè)電路電阻不計(jì)）本題要抓幾個(gè)要點(diǎn)：電路中有無(wú)電流？金屬棒受不受安培力作用？若有電流，受安培力作用，它們 怎樣計(jì)算？為了求出金屬棒的速度，需要用力學(xué)的哪種解題途徑：用牛頓運(yùn)動(dòng)定律？動(dòng)量觀點(diǎn)？能量觀 點(diǎn)？圖3-日-q師：本題與例1的區(qū)別是，在分析金屬棒受什么力時(shí)首先思維受阻：除了重力外，還受安培 力嗎？即電路中有電流嗎？有的學(xué)生認(rèn)為，雖然金屬棒由于“切割”而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 但電容器使電路不閉合故而無(wú)電流，金屬棒只受重力做自由落體運(yùn)動(dòng)，落地時(shí)速度即為、二環(huán).為了判斷有無(wú)電流，本題應(yīng)先進(jìn)行電路的組成分析，畫出等效電

9、路圖.（學(xué)生畫圖，見圖 3-9-5 .）問(wèn)：電路中有電流嗎?（這一問(wèn)題對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，根據(jù)畫的電路圖都能意識(shí)到有電容器充電電流，方向?yàn)槟鏁r(shí)針.）格=Elv圖年日-5再問(wèn)：這一充電電流強(qiáng)度I應(yīng)怎樣計(jì)算？（運(yùn)用什么物理概念或規(guī)律？）計(jì)”這一條件，因而有的苧生會(huì)照常規(guī)寫山工二q,但很快會(huì)發(fā)現(xiàn).整個(gè)電路的電阻不 R + r思維又發(fā)生障礙.Q有什么關(guān)系?追問(wèn)：這個(gè)電路是純電阻電路嗎？能否應(yīng)用歐姆定律求電流強(qiáng)度？一一讓學(xué)生認(rèn)清用歐姆定律根本就是 “張冠李戴”的.引導(dǎo)：既然是給電容器充電形成電流，那么電流強(qiáng)度與給電容器極板上充上的電量有的學(xué)生經(jīng)引導(dǎo)又會(huì)想到用定義式工=9.師：讓學(xué)生判斷，分析確定金屬棒受的

10、合外力怎樣變化時(shí)，要考慮安培力的變化情況，所需確定的是瞬 時(shí)電流，還是平均電流？（瞬時(shí)電流.）1=¥是瞬時(shí)電流嗎彳學(xué)生思維被引導(dǎo)到應(yīng)考慮很短一段時(shí)間t內(nèi)電容極板上增加的電量公Q時(shí)，電路中瞬間電流為I二等師：電容器極板上增加的電量與極板間的電壓有何關(guān)系？因?yàn)镼=CU,所以4 Q=C Ub師：而電容兩極板間的電壓又根據(jù)電路怎樣確定？而 U=UC,所以 Ub=BLv.生：因電路無(wú)電阻，故電源路端電壓U= =B =Blv ,記士 rCM廣劇& f 1板書；1= =-CBlaAt At At式中k為桿的加速度露指出：本題中電流強(qiáng)度的確定是關(guān)鍵，是本題的難點(diǎn)，突破了這一難點(diǎn)，以后的問(wèn)題即

11、可迎刃而解.問(wèn)題：下面面臨的問(wèn)題是金屬棒在重力、安培力共同作用下運(yùn)動(dòng)了位移為h時(shí)的速度怎樣求.用動(dòng)量觀點(diǎn)、能量觀點(diǎn)，還是用牛頓第二定律？（學(xué)生經(jīng)過(guò)分析已知條件，并進(jìn)行比較，都會(huì)選擇用牛頓第二定律.）指點(diǎn)：用牛頓第二定律求解加速度a,以便能進(jìn)一步弄清金屬棒的運(yùn)動(dòng)性質(zhì).板書：mg-B I l=ma由©式得”丁凱師：由同學(xué)們推出的結(jié)果，可知金屬棒做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？生：從式知a=S量，所以金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng).師：讓學(xué)生寫出落地瞬時(shí)速度表達(dá)式.師：進(jìn)一步分析金屬棒下落中的能量轉(zhuǎn)化，金屬棒下落，重力勢(shì)能減少，轉(zhuǎn)化為什么能力？機(jī)械能守恒 嗎？學(xué)生：克服安培力做功，使金屬棒的機(jī)械能減少，輕化為電能，

12、儲(chǔ)存在電容器里，故金屬棒的機(jī)械能不 守恒.金屬棒下落中減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化的電能，還有一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能.師：對(duì).只要電容器不被擊穿，這種充電、儲(chǔ)能過(guò)程就持續(xù)進(jìn)行,電路中就有持續(xù)的恒定充電電流I = CBE = 藝明 m + CB'1小結(jié):以上兩例都是力、電、磁綜合問(wèn)題.例 1是從分析物體受什么力、做什么運(yùn)動(dòng)的力學(xué)分析為突 破口，進(jìn)而確定最大速度的.例 2則以分析電路中的電流、電壓等電路狀態(tài)為突破口，特別是 它不符合歐姆定律這一點(diǎn)應(yīng)引起重視.兩題的突破點(diǎn)雖不同，但都離不開力學(xué)、電學(xué)、電磁感 應(yīng)、安培力等基本概念、基本規(guī)律、基本方法的運(yùn)用.同學(xué)們平時(shí)在自己獨(dú)立做題中，仍應(yīng)在 “知（基本

13、知識(shí)）、法（基本方法）、路（基本思路）、審（認(rèn)真審題）”四個(gè)字上下功夫， 努力提高自己的分析能力、推理能力.銜接：力電綜合題中除了上述的一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)之外，還有所謂的“兩體”問(wèn)題.見例3.投影片三例3如圖3-9-6所示，質(zhì)量為ml的金屬棒P在離地h高處從靜止開始沿弧形金屬平行導(dǎo) 軌MM、NN下滑.水平軌道所在的空間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為 B.水平導(dǎo)軌上 原來(lái)放有質(zhì)量為m2的金屬桿Q.已知兩桿質(zhì)量之比為3 : 4,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，不計(jì)摩擦，m為已 知.求：圖 3-9-6（1）兩金屬桿的最大速度分別為多少？（2）在兩桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中釋放出的最大電能是多少？師：第（1）問(wèn)的思維方法與例1 一樣，先確

14、定兩桿分別受什么力，做什么運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而可知 何時(shí)速度最大，最大速度怎樣求.（讓學(xué)生審題后互相討論思考一會(huì)兒，然后叫一位學(xué)生代表表述分析的結(jié)果.）鈣.通酷鈣業(yè)嘴W段機(jī)楣綺回得力這一階段Q棒仍靜止.當(dāng)P棒滑入水平軌道上并以vi開始切割磁感線后，產(chǎn)生|君，閉合電 路中產(chǎn)生感應(yīng)電流I ,方向?yàn)槟鏁r(shí)針.由左手定則知，P棒受到安培力向左，使P棒減速.而Q 棒受安培力向右，使Q棒加速.當(dāng)兩棒速度相等時(shí)，感應(yīng)電流為零，安培力5安=811=0 ,加速度a=0,兩棒以后以共同的速度勻速運(yùn)動(dòng). 此時(shí)的速度v2即為棒的最大速度，而vi則為P棒的 最大速度.學(xué)生一邊分析，教師一邊在黑板上畫示意圖.見圖 3-9-7 .圖

15、3-9-7師：分析得很好.進(jìn)一步確定一下V2?？捎檬裁次锢硪?guī)律求出？指點(diǎn).P棒做球小的減速運(yùn)動(dòng) Q棒做a喊小的加速運(yùn)動(dòng)變力作用而兩者同速時(shí)，a=O, 5安=81=0, I=0一 =B =Blvp-Blv Q=OHvQ=vP=v20 ,但 v2 仍無(wú)法像例 1那樣求出.如果變上述的隔離法分析為整體法分析又怎樣？即將兩金屬棒組成的系統(tǒng)為對(duì)象， 分析它們所受的外力有什么特點(diǎn)嗎？（學(xué)生思考后，可以告訴學(xué)生，在此過(guò)程中，兩桿所受的安培力的沖量是等值反向的，因此兩棒動(dòng)量變化是等值反向的，則系統(tǒng)總動(dòng)量守恒一一這種講法比直接說(shuō)安培力合力為零，系統(tǒng)P守恒學(xué)生更易于接受.）板書：P、Q兩金屬棒總動(dòng)量守恒，則有mF

16、1= (tnL + v2 得.三 yvi =17即為Q棒最大速度.提高要求：你能定性畫出 P、Q兩棒在水平軌道上運(yùn)動(dòng)的v-t圖像嗎？試一試.（學(xué)生考慮后，讓一位學(xué)生畫在黑板上.見圖 8-9-8 .）師：轉(zhuǎn)過(guò)第二問(wèn).第二問(wèn)涉及能量問(wèn)題，需要用能量觀點(diǎn)考慮.問(wèn)題1:全過(guò)程釋放出的電能，能否用 W=UIt計(jì)算出來(lái)？或用 W=2Rt計(jì)算?生：不知道時(shí)間t ,而且U、I均為變化的，R也不知，故條件不足，無(wú)法計(jì)算.圖 3-9-fl師：無(wú)法直接計(jì)算電能就轉(zhuǎn)換思維，間接用能量轉(zhuǎn)化守恒關(guān)系計(jì)圖3-9-8算.考慮一下全過(guò)程中什么能減小，什么能增加？（學(xué)生不可能都準(zhǔn)確地說(shuō)出來(lái)，要引導(dǎo).）答：系統(tǒng)的機(jī)械能減少，電能增

17、加.師：當(dāng)兩金屬棒都以v2勻速運(yùn)動(dòng)后，系統(tǒng)的機(jī)械能不再減少，也就不再釋放電能.故系統(tǒng)全 過(guò)程中損失的全部機(jī)械能二釋放的最大電能.列式為：類比：本題中的兩棒運(yùn)動(dòng)的過(guò)程， 類似于兩同向運(yùn)動(dòng)物體的追趕問(wèn)題：當(dāng)兩棒同速時(shí)二者間的距離最近，由導(dǎo)軌、兩棒組成的閉合回路的面積最小，磁通 8最小.而“同速”以后回路面積不再改變、如不變，故 8=0, I=0, F安=0,這是從“磁通變化”角度來(lái)看問(wèn)題.另外，上述過(guò)程又類似于完全非彈性碰撞，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，而機(jī)械能損失的最多，故釋放的電能最多.師：若題目條件改為不等寬的導(dǎo)軌，如圖3-9-9所示（投影片四），且已知導(dǎo)軌寬為 11=212,金屬棒電阻r仁r2=r,則最

18、終兩棒的運(yùn)動(dòng)關(guān)系仍是同速嗎？（設(shè)寬、窄兩部分軌道都足夠長(zhǎng)）圖 m-g-q（有的學(xué)生會(huì)用例3的結(jié)論套用到這里來(lái)仍然認(rèn)為系統(tǒng)動(dòng)量守恒，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論.）提示：在全過(guò)程中，兩棒的動(dòng)量變化仍等值反向嗎?生：安培力為5安=811 ,因兩桿不一樣長(zhǎng)，故兩桿所受的安培力不一樣大，其沖量不相等, 所以動(dòng)量改變不相等.系統(tǒng)動(dòng)量不守恒.師：仍然從基本方法出發(fā)，分析兩棒各自做什么運(yùn)動(dòng):P棒做a減小的減速運(yùn)動(dòng)，Q棒彳a a減小的加速運(yùn)動(dòng).當(dāng)vP=vQ時(shí)，電路中兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)之和為 = =澳p.Q=BlivP-Bl 2vQw 0,故回路中仍然有逆時(shí)針的電流，各棒在安培力作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，P棒繼續(xù)減速，Q棒繼續(xù)加速，最終當(dāng)

19、= Bl1vP-Bl 2vQ=0時(shí)，I=0, F安=0,兩棒才做勻速運(yùn)動(dòng).因此，本題應(yīng)滿足的物理?xiàng)l件和規(guī)律是:最終勻速運(yùn)動(dòng)的條件：潦=0即-D譯2=21Vq h 2運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)量變化規(guī)律為：P棒 BI1t * At = mL-u。Q棒 BIh *= m/q-0©/©得上三9曳衛(wèi)“ 叫 F由、式代入數(shù)字得：九=得潟礪,飛二焉也感師：請(qǐng)同學(xué)們?cè)嚠嫵鰞砂粼谒杰壍郎线\(yùn)動(dòng)的v-t圖像.（定，性）（學(xué)生畫在黑板上，如圖 5-9-10 .）圉 3-9-10師：從本題的分析可見，遇到物理問(wèn)題應(yīng)該養(yǎng)成仔細(xì)審清題目給的條件，分析物理過(guò)程，正確選用物理 規(guī)律的習(xí)慣，而不要輕率地套用某些題目的

20、某些結(jié)論.二、用能量觀點(diǎn)分析電磁感應(yīng)問(wèn)題投影片五例4有一種磁性加熱裝置，其關(guān)鍵部分由焊接在兩個(gè)等大的金屬圓環(huán)上的 n根（n較大） 間距相等的平行金屬條組成，呈“鼠籠”狀，如圖 3-9-11所示.每根金屬條的長(zhǎng)度為1、電阻 為R,金屬環(huán)的直徑為D,電阻不計(jì).圖中的虛線所示的空間范圍內(nèi)存在著磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的寬度恰好等于“鼠籠”金屬條的間距，當(dāng)金屬籠以角速度繞通過(guò)兩圓環(huán)的圓心的軸OO旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終有一根金屬條在垂直切割磁感線.“鼠籠”的轉(zhuǎn)動(dòng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)， 這套設(shè)備的效率為“，求：電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率.第9頁(yè) 共16頁(yè)（給學(xué)生審題時(shí)間.）師：首先要弄懂本題所述裝置的用途，滿足該用途所利

21、用的物理原理.本裝置是用來(lái)加熱的，而“熱”來(lái)源于哪兒？生：“鼠籠”轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，總有一根金屬條切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過(guò)整個(gè)“鼠籠”的金屬條時(shí)產(chǎn)生電熱.師：對(duì).這是利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的熱效應(yīng)來(lái)加熱的裝置.從能量轉(zhuǎn)化 的觀點(diǎn)來(lái)看，“鼠籠”轉(zhuǎn)動(dòng)中，是將什么能轉(zhuǎn)化為什么能？生：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能又進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.師：“鼠籠”的機(jī)械能從何而來(lái)？生：電動(dòng)機(jī)傳輸給“鼠籠”的.師：電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能全部傳輸給“鼠籠”嗎？生：不是全部，而是按效率 Y傳輸?shù)?師：對(duì).以上幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題審清了，即可著手解題.請(qǐng)同學(xué)們自己列出基本關(guān)系式，進(jìn)而求解.（并請(qǐng) 一位學(xué)生到黑板上寫出解題過(guò)程.

22、）板書要點(diǎn)：每一根金屬條“切割”產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為整個(gè)“鼠籠”產(chǎn)生的電熱功率為每根做“切割”運(yùn)動(dòng)的金屬條就相當(dāng)于電源，故內(nèi)阻r=R,其余n-1根金屬條并在兩圓環(huán)之間相當(dāng)于并聯(lián)著的外電阻：所以°R (n-l)RRr +r=+R=nR勢(shì) n-1此裝置的傳輸效率為刀=P熱/P機(jī)由可得電動(dòng)機(jī)的輸出功率為說(shuō)明：本題計(jì)算電功率 p電時(shí)用“鼠籠”克服安培力做多少功,就有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能考第16頁(yè) 共16頁(yè)慮，也可得到正確結(jié)論.具體解法為:二7 "二 BUF = BUBlvr-由也可得Pm =克服安培力做功,不管哪種方前一種解法注重能量轉(zhuǎn)化的結(jié)果，后一種解法更注重能量轉(zhuǎn)化的方式法，都是

23、建立在對(duì)物理過(guò)程的分析基礎(chǔ)上.能量轉(zhuǎn)化守恒定律貫穿在整個(gè)物理學(xué)中，電磁感應(yīng)現(xiàn)象也不例外，因此，用能量觀點(diǎn)來(lái)考慮問(wèn)題，有時(shí) 可使求解過(guò)程很簡(jiǎn)捷.三、電磁感應(yīng)中的圖像圖像問(wèn)題是同學(xué)們的薄弱環(huán)節(jié)，因而也是高考中的熱點(diǎn).下面見一例.投影片六例5如圖3-9-12甲所示，一個(gè)由導(dǎo)體做成的矩形線圈，以恒定速率v運(yùn)動(dòng)，從無(wú)磁場(chǎng)區(qū) 進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，然后出來(lái).若取反時(shí)針方向?yàn)殡娏髡较?，那么圖乙中的哪一個(gè)圖線能正確 地表示電路中電流與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系？師.線圈“進(jìn)入磁場(chǎng)”過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量物怎樣變化？產(chǎn)生的感應(yīng)電流i用什么方法判斷？是什么方向？生：磁通量 皆增加.用楞次定律（或用右手定則判斷“切割”產(chǎn)生的 i

24、）可判知感應(yīng)電流i 為反時(shí)針流向，即本題規(guī)定的正方向.師：線圈“離開磁場(chǎng)”的過(guò)程中又怎樣？生：獷J-i為順時(shí)針流向即負(fù)向.（分析到此，可排除 C圖、D圖）師：進(jìn)一步分析，“進(jìn)入磁場(chǎng)”、“離開磁場(chǎng)”的過(guò)程中，感應(yīng)電流i的大小隨時(shí)間怎樣變化？生：這兩個(gè)過(guò)程中均為只有線框的一條邊在磁場(chǎng)中做“切割”運(yùn)動(dòng)，且為勻速切割，則可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為恒定值，感應(yīng)電陸1 士尊也是恒定數(shù)值的量.可排除 A圖.肯定B圖.師：大家還可變換條件去分析，若導(dǎo)體線框不是矩形，而是一個(gè)三角形的，如圖3-9-13 ,正確的圖又該是哪個(gè)？指點(diǎn)：若為三角形線框，則需考慮按有效切割長(zhǎng)度l來(lái)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流（如 3-9-14所示）圖

25、 3-S-'l 4進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中，有效切割長(zhǎng)度 l均勻增大，離開磁場(chǎng)過(guò)程中有效切割長(zhǎng)度 l均勻減小，故i 先正向均勻增大，后來(lái)i反向，均勻減小，正確選項(xiàng)為 A圖.說(shuō)明：電磁感應(yīng)問(wèn)題中的圖像問(wèn)題，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e、感應(yīng)電流i ,磁感強(qiáng)度B的方向，在 相應(yīng)的e-t圖、i-t圖、B-t圖中是用正、負(fù)值來(lái)反映的.而分析回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e、感應(yīng) 電流i的大小及其變化規(guī)律，仍然要根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律來(lái)分析.同步練習(xí)一、選擇題1 .如圖3-9-15所示，光滑導(dǎo)軌傾斜放置，具下端連接一個(gè)燈泡，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)線所 在平面，當(dāng)ab棒下滑到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，小燈泡獲得的功率為 P）

26、,除燈泡外，其它電阻不計(jì)，要 使燈泡的功率變?yōu)?P0,下列措施正確的是 A.換一個(gè)電阻為原來(lái)一半的燈泡B .把磁感強(qiáng)度B增為原來(lái)的2倍C.換一根質(zhì)量為原來(lái)的9倍的金屬棒D,把導(dǎo)軌間的距離增大為原來(lái)的正倍2.豎直放置的平行光滑導(dǎo)軌，其電阻不計(jì)，磁場(chǎng)方向如圖3-9-16所示，磁感強(qiáng)度B=0.5T, 導(dǎo)體ab及cd長(zhǎng)均為0.2m,電阻均為0.1 Q ,重均為0.1N,現(xiàn)用力向上推動(dòng)導(dǎo)體ab,使之勻速 上升（與導(dǎo)軌接觸良好），此時(shí)，cd恰好靜止不動(dòng)，那么ab上升時(shí)，下列說(shuō)法正確的是 A. ab受到的推力大小為2NB. ab向上的速度為2m/sC.在2s內(nèi)，推力做功轉(zhuǎn)化的電能是0.4JD .在2s內(nèi)，推力做功為0.6J3.如圖3-9-17所示，MNffi PQ為平行的水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，ab、cd為兩根質(zhì)量均為m的導(dǎo)體