電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用四大綜合問題

關(guān)于電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用四大綜合問題第1頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五電磁感應(yīng)規(guī)律綜合應(yīng)用的四種題型1、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題2、電磁感應(yīng)中的電路問題3、電磁感應(yīng)中的能量問題4、電磁感應(yīng)中的圖象問題第2頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五電動式發(fā)電式阻尼式v0F運動特點最終特征a逐漸減小的減速運動靜止a逐漸減小的加速運動勻速a逐漸減小的加速運動勻速基本模型I=0(或恒定)I恒定I=0----------單棒問題1、力學(xué)問題(動態(tài)分析)第3頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五阻尼式單棒1．電路特點導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源。2．安培力的特點安培力為阻力，并隨速度減小而減小。3．加速度特點加速度隨速度減小而減小vtOv04．運動特點a減小的減速運動5．最終狀態(tài)靜止第4頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五電動式單棒1．電路特點導(dǎo)體為電動邊，運動后產(chǎn)生反電動勢（等效于電機）。2．安培力的特點安培力為運動動力，并隨速度增大而減小。3．加速度特點加速度隨速度增大而減小4．運動特點a減小的加速運動

tvOvm反電動勢第5頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五5．最終特征勻速運動

6．兩個極值(1)最大加速度：(2)最大速度：v=0時,E反=0,電流、加速度最大穩(wěn)定時，速度最大，電流最小電動式單棒第6頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五

7．穩(wěn)定后的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律8．起動過程中的兩個規(guī)律(1)能量關(guān)系：(2)瞬時加速度：還成立嗎？電動式單棒第7頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五9．幾種變化(1)導(dǎo)軌不光滑(2)傾斜導(dǎo)軌

(3)有初速度(4)磁場方向變化v0

B電動式單棒第8頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五例1：如圖所示，水平放置的足夠長平行導(dǎo)軌MN、PQ的間距為L=0.1m，電源的電動勢E＝10V，內(nèi)阻r=0.1Ω，金屬桿EF的質(zhì)量為m=1kg，其有效電阻為R=0.4Ω，其與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.1，整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B＝1T，現(xiàn)在閉合開關(guān)，求：（1）閉合開關(guān)瞬間，金屬桿的加速度；（2）金屬桿所能達(dá)到的最大速度；（3）當(dāng)其速度為v=20m/s時桿的加速度為多大？（忽略其它一切電阻，g=10m/s2）

(1)a=1m/s2(2)v=50m/s(3)a=0.6m/s2第9頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五發(fā)電式單棒1．電路特點導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，當(dāng)速度為v時，電動勢E＝Blv2．安培力的特點安培力為阻力，并隨速度增大而增大3．加速度特點加速度隨速度增大而減小4．運動特點a減小的加速運動tvOvm第10頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五5．最終特征勻速運動6．兩個極值(1)v=0時,有最大加速度：(2)a=0時,有最大速度：發(fā)電式單棒第11頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五7．穩(wěn)定后的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律8．起動過程中的兩個規(guī)律(1)能量關(guān)系：(2)瞬時加速度：是否成立？發(fā)電式單棒問：第12頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五9．幾種變化(3)拉力變化(4)導(dǎo)軌面變化（豎直或傾斜）(1)電路變化(2)磁場方向變化

F加沿斜面恒力通過定滑輪掛一重物

FF

BF若勻加速拉桿則F大小恒定嗎？加一開關(guān)發(fā)電式單棒第13頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五例2、已知：AB、CD足夠長，L，θ，B，R。金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，質(zhì)量為m，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻阻都不計。求ab棒下滑的最大速度θθDCABBabR速度最大時做勻速運動受力分析，列動力學(xué)方程第14頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五基本方法：1、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向。2、求回路中的電流強度3、分析導(dǎo)體受力情況（包含安培力，用左手定則）4、列動力學(xué)方程求解。第15頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五例3、導(dǎo)軌光滑、水平、電阻不計、間距L=0.20m；導(dǎo)體棒長也為L、電阻不計、垂直靜止于導(dǎo)軌上；磁場豎直向下且B=0.5T；已知電阻R=1.0Ω；現(xiàn)有一個外力F沿軌道拉桿，使之做勻加速運動，測得F與時間t的關(guān)系如圖所示，求桿的質(zhì)量和加速度a。BFRF/N0481216202428t/s12345678m=1kg,a=1m/s2第16頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五例1、圓環(huán)水平、半徑為a、總電阻為2R；磁場豎直向下、磁感強度為B；導(dǎo)體棒MN長為2a、電阻為R、粗細(xì)均勻、與圓環(huán)始終保持良好的電接觸；當(dāng)金屬棒以恒定的速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心O時，求：（1）棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN（2）在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總的熱功率。BvMNo2、電磁感應(yīng)中的電路問題利用E=BLV求電動勢，右手定則判斷方向分析電路畫等效電路圖(1)I=4Bav/3R由N到M(2)P=8B2a2

v2/3R第17頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五例2、線圈50匝、橫截面積20cm2、電阻為1Ω；已知電阻R=99Ω；磁場豎直向下，磁感應(yīng)強度以100T/s的變化度均勻減小。在這一過程中通過電阻R的電流多大小和方向？BR利用楞次定律判斷方向畫等效電路圖利用閉合歐姆定律求電流I=0.1A第18頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五基本方法：1、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動勢的大小和方向。2、畫等效電路。3、運用閉合電路歐姆定律，串并聯(lián)電路性質(zhì)，電功率等公式聯(lián)立求解。第19頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五例1、θ=30o，L=1m，B=1T，導(dǎo)軌光滑電阻不計，F(xiàn)功率恒定且為6W，m=0.2kg、R=1Ω，ab由由靜止開始運動，當(dāng)s=2.8m時，獲得穩(wěn)定速度，在此過程中ab產(chǎn)生的熱量Q=5.8J，g=10m/s2，求：（1）ab棒的穩(wěn)定速度（2）ab棒從靜止開始達(dá)到穩(wěn)定速度所需時間。θabBF3、電磁感應(yīng)中的能量問題第20頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五例2、水平面光滑，金屬環(huán)r=10cm、R=1Ω、m=1kg，v=10m/s向右勻速滑向有界磁場，勻強磁場B=0.5T；從環(huán)剛進(jìn)入磁場算起，到剛好有一半進(jìn)入磁場時，圓環(huán)釋放了32J的熱量，求：（1）此時圓環(huán)中電流的即時功率；（2）此時圓環(huán)運動的加速度。Bv第21頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五功能關(guān)系：1、合外力做功等于動能改變。2、安培力做功等于電能的改變：安培力做正功：電能向其他形式能轉(zhuǎn)化安培力做負(fù)功：其他形式能向電能轉(zhuǎn)化※即：克服安培力做了多少功就有多少其他形式能向電能轉(zhuǎn)化3、除了重力以外的其他外力做功等于機械能的改變第22頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五電磁感應(yīng)中的能量問題：

（1）思路：從能量轉(zhuǎn)化和守恒著手，運用動能定理或能量守恒定律。①基本思路：受力分析→弄清哪些力做功，正功還是負(fù)功→明確有哪些形式的能量參與轉(zhuǎn)化，哪些增哪些減→由動能定理或能量守恒定律列方程求解．②能量轉(zhuǎn)化特點：其它能（如：機械能）電能內(nèi)能（焦耳熱）安培力做負(fù)功電流做功其他形式能第23頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五（2）.電能求解的三種方法：①功能關(guān)系：Q＝-W安②能量守恒：Q＝ΔE其他③利用電流做功：Q=I2Rt第24頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五例1.如圖所示，一寬40cm的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里．一邊長為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v＝20cm/s通過磁場區(qū)域，在運動過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行．取它剛進(jìn)入磁場的時刻t＝0.在下列圖線中，正確反映感應(yīng)電流隨時間變化規(guī)律的是dcba思考:你能作出ad間電壓與時間的關(guān)系圖象嗎?[c]4、電磁感應(yīng)中的圖象問題第25頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五例2：磁感應(yīng)強度B的正方向，線圈中的箭頭為電流i的正方向（如圖所示），已知線圈中感生電流i隨時間而變化的圖象如圖所示，則磁感應(yīng)強度B隨時間而變化的圖象可能是（

）

BiitBBBBttttABCDCD第26頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五

例3：勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B=0.2T，磁場寬度L=3m，一正方形金屬框連長ab=d=1m，每邊電阻r=0.2Ω，金屬框以v=10m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終一磁感線方向垂直，如圖所示。

(1)畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的(i-t)圖線。(以順時針方向電流為正)

(2)畫出ab兩端電壓的U-t圖線adbcvLB第27頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五t/si/A02.5-2.50.10.20.30.4adbcvLBUab/V00.10.20.30.42-21-1t/s第28頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五

例4：如圖(甲）中，A是一邊長為l的正方形導(dǎo)線框，電阻為R。今維持以恒定的速度v沿x軸運動，穿過如圖所示的勻強磁場的有界區(qū)域。若沿x軸的方向為力的正方向，框在圖示位置的時刻作為計時起點，則磁場對線框的作用力F隨時間t的變化圖線為圖（乙）中的（）B第29頁，共32頁，2022年，5月20日，11點56分，星期五

例5：如圖所示的異形導(dǎo)線框，勻速穿過一勻強磁場區(qū)，導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象是（設(shè)導(dǎo)線框中電流沿abcdef為