王健法拉第電磁感應(yīng)定律導(dǎo)學(xué)案

1、 § 4.3 法拉第電磁感應(yīng)定律華清中學(xué) 王健【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能 知道什么叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別、 理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式 知道E=BLvsin如何推得 會(huì)用和E=BLvsin解決問(wèn)題過(guò)程與方法 通過(guò)推導(dǎo)到線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv，掌握運(yùn)用理論知識(shí)探究問(wèn)題的方法情感態(tài)度與價(jià)值觀 從不同物理現(xiàn)象中抽象出個(gè)性與共性問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個(gè)性的辯證唯物主義思想 了解法拉第探索科學(xué)的方法，學(xué)習(xí)他的執(zhí)著的科學(xué)探究精神【重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律難點(diǎn)：平均電動(dòng)勢(shì)與瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)區(qū)別【教學(xué)

2、內(nèi)容】導(dǎo)入新課在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁通量發(fā)生變化的方式有哪些情況？恒定電流中學(xué)過(guò)，電路中產(chǎn)生電流的條件是什么？在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢(shì)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。下面我們就來(lái)探討感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小決定因素。新課教學(xué)一感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1在圖a與圖b中，若電路是斷開(kāi)的，有無(wú)電流？有無(wú)電動(dòng)勢(shì)？電路斷開(kāi)，肯定無(wú)電流，但有電動(dòng)勢(shì)。2電流大，電動(dòng)勢(shì)一定大嗎？電流的大小由電動(dòng)勢(shì)和電阻共同決定，電阻一定的情況下，電流越大，表明電動(dòng)勢(shì)越大。3圖b中，哪部分相當(dāng)于a中的電源？螺線管相當(dāng)于電源。4圖b中，哪部分相當(dāng)于a中電

3、源內(nèi)阻？螺線管自身的電阻。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。分析圖4.2-1、4.2-3、4.2-6、4.2-7中的電源是哪一部分。二電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟什么因素有關(guān)？結(jié)合第二節(jié)中的幾個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，提出三個(gè)問(wèn)題供學(xué)生思考：?jiǎn)栴}1：在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么? 穿過(guò)電路的變化產(chǎn)生E感產(chǎn)生I感.問(wèn)題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系? 由全電路歐姆定律知I=，當(dāng)電路中的總電阻一定時(shí)，E感越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)越大。問(wèn)題3：在圖4.2-2中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入

4、有什么相同和不同?磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同。教師：磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來(lái)描述，即單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化量，用公式表示為?？梢园l(fā)現(xiàn)，越大，E感越大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實(shí)驗(yàn)表明：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路磁通量的變化率成正比，即E。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。（師生共同活動(dòng)，推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式）設(shè)t1時(shí)刻穿過(guò)回路的磁通量為1，t2時(shí)刻穿過(guò)回路的磁通量為2，在時(shí)間t=t2t1內(nèi)磁通量的變化量為=21，磁通量的變化率為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，則E=k在國(guó)際單位制中，電動(dòng)勢(shì)單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時(shí)間單位是秒（s

5、），可以證明式中比例系數(shù)k=1，（同學(xué)們可以課下自己證明），則上式可寫(xiě)成E=設(shè)閉合電路是一個(gè)n匝線圈，且穿過(guò)每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時(shí)相當(dāng)于n個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)镋=n比較：磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的意義（1）磁通量是穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)；磁通量的變化量=1-2表示磁通量變化的多少，并不涉及這種變化所經(jīng)歷的時(shí)間；磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢。（2）當(dāng)磁通量很大時(shí)，磁通量的變化量可能很小。同理，當(dāng)磁通量的變化量很大時(shí)，若經(jīng)歷的時(shí)間很長(zhǎng)，則磁通量的變化率也可能較小。（3）磁通量和磁通量的變化量的單位是Wb，磁通量變化率的單位是Wbs。（4）磁通量

6、的變化量與電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小沒(méi)有必然關(guān)系，穿過(guò)電路的0是電路中存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的前提；而磁通量的變化率與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小相聯(lián)系，越大，電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，反之亦然。（5）磁通量的變化率，是-t圖象上某點(diǎn)切線的斜率。三導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如何計(jì)算呢？如圖所示電路，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？ 解析：設(shè)在t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來(lái)的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1，這時(shí)線框面積的變化量為S=Lvt穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為=BS=BLvt據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得E=BLv問(wèn)題：當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方

7、向跟磁感線方向有一個(gè)夾角，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用上面的公式計(jì)算嗎？如圖所示電路，閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。解析：可以把速度v分解為兩個(gè)分量：垂直于磁感線的分量v1=vsin和平行于磁感線的分量v2=vcos。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv1=BLvsin強(qiáng)調(diào)在國(guó)際單位制中，上式中B、L、v的單位分別是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），指v與B的夾角。比較：公式E=n與E=BLvsin的區(qū)別與聯(lián)系（1）研究對(duì)象不同：E=n的研究對(duì)象是一個(gè)回路，而E=BLvsin研究對(duì)象是磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的一段導(dǎo)體

8、。（2）物理意義不同：E=n求得是t時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)t0時(shí)，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；而E=BLvsin，如果v是某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則E也是該時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（3）E=n求得的電動(dòng)勢(shì)是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不是回路中某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)回路的電動(dòng)勢(shì)為零，其回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。（4）E=BLvsin和E=n本質(zhì)上是統(tǒng)一的。前者是后者的一種特殊情況。但是，當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用EBLvsin求E比較方便；當(dāng)穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，用E=求E比較方便。四反電動(dòng)勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生討論教材圖4.3-3中，電動(dòng)機(jī)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)

9、電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)是加強(qiáng)了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？學(xué)生討論后發(fā)表見(jiàn)解。教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)削弱了電源的電流，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，線圈要維持原來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)就必須向電動(dòng)機(jī)提供電能，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。討論：如果電動(dòng)機(jī)因機(jī)械阻力過(guò)大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)發(fā)生什么情況？這時(shí)應(yīng)采取什么措施？學(xué)生討論，發(fā)表見(jiàn)解。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)就沒(méi)有了反電動(dòng)勢(shì)，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會(huì)很大，電動(dòng)機(jī)可能會(huì)燒毀。這時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，進(jìn)行檢查。若條件許可，盡可能演示p13“做一做”，進(jìn)而得出：I=【典型例題】

10、【例1】如圖所示，有一夾角為的金屬角架，角架所圍區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，方向與角架所在平面垂直，一段直導(dǎo)線ab，從角頂c貼著角架以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，求：(1)t時(shí)刻角架的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(2)t時(shí)間內(nèi)角架的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？解：（1）EBLvBv2tan·t(2)【例2】有一面積為S100cm2的金屬環(huán)，電阻為R0.1，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里，則在t1t2時(shí)間內(nèi)通過(guò)金屬環(huán)的電荷量為_(kāi)C(102C)【當(dāng)堂反饋】教材p13（1）、（4）【課堂小結(jié)】1法拉第電磁感應(yīng)定律：E=n2導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=BLvsin，當(dāng)vB時(shí)：E=BLv3

11、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，I=【課后作業(yè)】 教材p1314（2）（3）（5）（6）（7）§ 4.3 法拉第電磁感應(yīng)定律習(xí)題課編寫(xiě) xxx一三種切割情形的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1平動(dòng)切割：E=BLvsin2掃動(dòng)切割：E=BL= BL=3（線圈）轉(zhuǎn)動(dòng)切割：E=BL1= BL1L2=BS例1：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放一個(gè)半徑r0=50 cm的圓形導(dǎo)軌，上面擱有互相垂直的兩根導(dǎo)體棒，一起以角速度=103 rad/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。圓導(dǎo)軌邊緣和兩棒中央通過(guò)電刷與外電路連接，若每根導(dǎo)體棒的有效電阻為R0=0.8 ，外接電阻R=3.9 ，如圖所示，求：（1）每半根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的

12、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).（2）當(dāng)電鍵S接通和斷開(kāi)時(shí)兩電表示數(shù)（假定RV，RA0）（解答略）二電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題 在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源當(dāng)它與電容器、電阻等用電器連接時(shí)，可對(duì)用電器供電 電磁感應(yīng)定律與閉合電路歐姆定律結(jié)合運(yùn)用，關(guān)鍵是畫(huà)出等效電路圖注意分清內(nèi)、外結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體是電源，即內(nèi)電路。在解決這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，一方面要考慮電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，還要求能夠畫(huà)出用電源替代產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的回路的工作電路，再結(jié)合電路中的有關(guān)規(guī)律，如歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)，有關(guān)電功率計(jì)算等，綜合求解有關(guān)問(wèn)題解決這類(lèi)問(wèn)題基本方法是：（1）用法拉

13、第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。（2）畫(huà)等效電路圖（3）應(yīng)用全電路歐姆定律、串、并聯(lián)電路性質(zhì)、電功率等公式聯(lián)立求解。例2：用電阻為18的均勻?qū)Ь€彎成圖中直徑D=0.80m的封閉金屬環(huán)，環(huán)上弧AB所對(duì)圓心角為60°。將圓環(huán)垂直于磁感線方向固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。一根每米電阻為1.25的直導(dǎo)線PQ，沿圓環(huán)平面向左以3.0m/s的速度勻速滑行（速度方向與PQ垂直），滑行中直導(dǎo)線與圓環(huán)緊密接觸（忽略接觸處電阻），當(dāng)它通過(guò)環(huán)上A、B位置時(shí)，求：（1）直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并指明該段直導(dǎo)線中電流的方向（0.6V，由A向B）（2

14、）此時(shí)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率（P=0.10W）三電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題 電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力的作用，因此，電磁感應(yīng)問(wèn)題往往跟力學(xué)問(wèn)題聯(lián)系在一起解決這類(lèi)電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題，一方面要考慮電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左右手定則、安培力的計(jì)算公式等；另一方向還要考慮力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律等要善于將電磁學(xué)和力學(xué)的知識(shí)綜合起來(lái)應(yīng)用解決這類(lèi)問(wèn)題基本方法是： (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。 (2)求回路中電流強(qiáng)度，全電路歐姆定律的應(yīng)用。 (3)分析、研究導(dǎo)體受力情況(包含安培力，用

15、左手守則確定其方向)。(4)列出動(dòng)力學(xué)方程、平衡方程或動(dòng)量、沖量關(guān)系式，并求解。例3：如圖所示，AB、CD是兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，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)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在導(dǎo)軌的AC端連接一個(gè)阻值為R的電阻，一根質(zhì)量為m、垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑。求導(dǎo)體ab下滑的最大速度vm；（導(dǎo)軌和金屬棒的電阻都不計(jì)。）解析：ab沿導(dǎo)軌下滑過(guò)程中受四個(gè)力作用，即重力mg，支持力FN和安培力F安，如圖所示，ab由靜止開(kāi)始下滑后，將是，所以這是個(gè)變加速過(guò)程，當(dāng)加速度減到a=0時(shí)，其速度即增到最大v=vm，

16、此時(shí)必將處于平衡狀態(tài)，以后將以vm勻速下滑ab下滑時(shí)因切割磁感線，要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律：E=BLv 閉合電路AC ba中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)閉合電路歐姆定律： I=E/R 據(jù)右手定則可判定感應(yīng)電流方向?yàn)閍AC ba，再據(jù)左手定則判斷它受的安培力F安方向如圖示，其大小為：F安=BIL 取平行和垂直導(dǎo)軌的兩個(gè)方向?qū)b所受的力進(jìn)行正交分解，應(yīng)有： FN = mgcos 由可得以ab為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律應(yīng)有：mgsin =maab做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a=0時(shí)速度達(dá)最大因此，ab達(dá)到vm時(shí)應(yīng)有：mgsin=0 由式可解得本題亦可從能量角度列式求解： 最終金屬棒勻速滑動(dòng)過(guò)程

17、中有：PG= P電mgvmsin=小結(jié)：（1）電磁感應(yīng)中的動(dòng)態(tài)分析，是處理電磁感應(yīng)問(wèn)題的關(guān)鍵，要學(xué)會(huì)從動(dòng)態(tài)分析的過(guò)程中來(lái)選擇是從動(dòng)力學(xué)方面，還是從能量方面來(lái)解決問(wèn)題。（2）在分析運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的受力時(shí)，常畫(huà)出平面示意圖和物體受力圖。四電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化 導(dǎo)體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化而在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能或其他形式能量便轉(zhuǎn)化為電能。具有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力作用或通過(guò)電阻發(fā)熱，又可使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電阻的內(nèi)能。因此，電磁感應(yīng)過(guò)程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。因此，從功和能的觀點(diǎn)入手，分析電磁感應(yīng)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律、功能關(guān)系去解答問(wèn)題，往往是解答電磁感應(yīng)問(wèn)題的重

18、要途徑解決這類(lèi)問(wèn)題的基本方法是： (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小和方向； (2)畫(huà)出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率的表達(dá)式。（3）分析運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系列出機(jī)械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程。例4：如圖所示，電動(dòng)機(jī)牽引一根原來(lái)靜止的、長(zhǎng)L為1m、質(zhì)量m為0.1kg的導(dǎo)體棒MN上升，導(dǎo)體棒的電阻R為1，架在豎直放置的框架上，它們處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與框架平面垂直。當(dāng)導(dǎo)體棒上升h=3.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為2J，電動(dòng)機(jī)牽引棒時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7V、1A，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r為1，不計(jì)框架

19、電阻及一切摩擦，求：（1）棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度；（2）棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間。10法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用一（與電路綜合） 姓名 1如圖所示，一閉合線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈的軸線與磁感線方向的夾角=30°，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化，線圈導(dǎo)線的電阻率不變，用下列哪個(gè)辦法可使線圈中感應(yīng)電流增大一倍（ ）A把線圈匝數(shù)增大一倍 B把線圈面積增大一倍C把線圈直徑增加一倍 D改變線圈軸線與磁感線方向之間的夾角2固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的導(dǎo)線框abcd各邊長(zhǎng)為l，ab是一段電阻為R的均勻電阻絲，其余三邊均為電阻可忽略的銅線，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，現(xiàn)有一段與ab完全相同的電阻絲PQ架在

20、導(dǎo)線框上，如圖，以恒定的速度v從ad滑向bc，當(dāng)PQ滑過(guò)1/3的距離時(shí)，通過(guò)aP段電阻絲的電流強(qiáng)度是多大？方向如何？3如圖，直角三角形導(dǎo)線框abc固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ab是一段長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的均勻?qū)Ь€，ac和bc的電阻可不計(jì)， ac長(zhǎng)度為L(zhǎng)/2，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里?，F(xiàn)有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)/2，電阻為R/2的均勻?qū)w桿MN架在導(dǎo)線框上，開(kāi)始時(shí)緊靠ac，然后沿ab方向以恒定速度v向b端滑動(dòng)，滑動(dòng)中始終與ac平行且與導(dǎo)線框保持良好接觸。當(dāng)MN滑過(guò)的距離為L(zhǎng)/3時(shí)，導(dǎo)線ac中的電流是多大？方向如何？× × × × × ×

21、5; × × × × ×× × × × × ×× × × × × ×NMacbB4（2001年上海卷）半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B=0.2T，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場(chǎng)同心地放置，磁場(chǎng)與環(huán)面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R =2，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計(jì)（1）若棒以v0=5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動(dòng)，求棒滑過(guò)

22、圓環(huán)直徑OO 的瞬時(shí)（如圖所示）MN中的電動(dòng)勢(shì)和流過(guò)燈L1的電流。（2）撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O 以O(shè)O 為軸向上翻轉(zhuǎn)90º，若此時(shí)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化，其變化率為B/t=4T/s，求L1的功率。解析：（1）棒滑過(guò)圓環(huán)直徑OO 的瞬時(shí)，MN中的電動(dòng)勢(shì)圖（1）E1=B2a v=0.2×0.8×5=0.8V 等效電路如圖（1）所示，流過(guò)燈L1的電流I1=E1/R=0.8/2=0.4A 圖（2）（2）撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O 以O(shè)O 為軸向上翻轉(zhuǎn)90º，半圓環(huán)OL1O中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，燈L2為外電路，等效電路如

23、圖（2）所示，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2=/t=0.5×a2×B/t=0.32V L1的功率P1=(E2/2)2/R=1.28×102W5如圖所示，MN、PQ是兩條水平放置彼此平行的金屬導(dǎo)軌，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線垂直導(dǎo)軌平面導(dǎo)軌左端接阻值R=1.5的電阻，電阻兩端并聯(lián)一電壓表，垂直導(dǎo)軌跨接一金屬桿ab，ab的質(zhì)量m=0.1kg，電阻r=0.5ab與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù) =0.5，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，現(xiàn)用F=0.7N的恒力水平向右拉ab，使之從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t=2s后，ab開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電壓表示數(shù)U =0.3V重力加速度g=10m/s2求：ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力F的功率 法拉第電磁

24、感應(yīng)定律的應(yīng)用二（與力學(xué)、能量綜合） 姓名 1如圖所示，U形導(dǎo)線框固定在水平面上，右端放有質(zhì)量為m的金屬棒ab， ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，它們圍成的矩形邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1、L2，回路的總電阻為R。從t=0時(shí)刻起，在豎直向上方向加一個(gè)隨時(shí)間均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=kt，（k>0）那么在t為多大時(shí)，金屬棒開(kāi)始移動(dòng)？baBL1L22如圖，在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根水平放置的相距為L(zhǎng)且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌AB、CD，在導(dǎo)體的AC端連接一阻值為R的電阻，一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，質(zhì)量為m，ab棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因素為，不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒的電阻，若用恒力F沿水平向右拉棒運(yùn)動(dòng)，求金屬棒的最大速度。36（2004北京理綜）如圖1所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦。（1）由b向a方向看到的裝置如圖2所示，請(qǐng)?jiān)诖藞D中畫(huà)出ab桿下滑過(guò)程中某時(shí)刻的受力示意圖