電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用課件-人教版

電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用一、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題

電磁感應(yīng)中通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中又將受到安培力的作用，這就使得電磁感應(yīng)問題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起，解決這類問題的基本方法是：⑴用法拉第電磁感應(yīng)定律或?qū)w做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，再用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向；一、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題電磁感應(yīng)中通過導(dǎo)體的感一、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題⑵畫出等效電路，磁通量發(fā)生變化的電路或切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，用閉合電路歐姆定律求出電路中的電流；⑶分析所研究的導(dǎo)體受力情況（包括安培力、用左手定則確定其方向）；⑷列出動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程并求解。常用動(dòng)力學(xué)方程有：牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律等。一、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題⑵畫出等效電路，磁通量發(fā)

如圖所示，有兩根和水平方向成α角的光滑平行的金屬軌道，上端有可變電阻R，下端足夠長(zhǎng)，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下。

經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨于一個(gè)最大速度vm，則（）如果B增大，vm將變大如果α增大，vm將變大如果R增大，vm將變大如果m變小，vm將變大如圖所示，有兩根和水平方向成α角的光滑平行的金

電磁感應(yīng)中力學(xué)問題，常常以導(dǎo)體棒在滑軌上運(yùn)動(dòng)問題形式出現(xiàn)，要抓好受力情況、運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析.

導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安掊力→合外力變化→加速度變化→速度變化→周而復(fù)始地循環(huán).

循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，抓住a=0時(shí)，速度v達(dá)到最大值特點(diǎn)。小結(jié):電磁感應(yīng)中力學(xué)問題，常常以導(dǎo)體棒在滑軌上運(yùn)動(dòng)問

如圖甲所示，讓閉合導(dǎo)線框abcd從高處自由下落一定高度后進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，以cd邊開始進(jìn)入到ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)這段時(shí)間內(nèi)，如圖乙中表示線框運(yùn)動(dòng)的速度－時(shí)間圖像中有可能的是如圖甲所示，讓閉合導(dǎo)線框abcd從高處自由下落

如圖所示，兩條互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，距離為l=0．2m，在導(dǎo)軌的一端接有阻值為R=0.5Ω的電阻，在X≥0處有一與水平面垂直的均勻磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B=0.5T。一質(zhì)量為m=0.lkg的金屬直桿垂直放置在導(dǎo)軌上，并以v0＝2m/s的初速度進(jìn)入磁場(chǎng)，在安培力和一垂直于桿的水平外力F的共同作用下作勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a=2m/s2，方向與初速度方向相反。設(shè)導(dǎo)軌和金屬桿的電阻都可以忽略，且接觸良好.如圖所示，兩條互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平求：（1）電流為零時(shí)金屬桿所處的位置；（2）電流為最大值的一半時(shí)施加在金屬桿上外

力F的大小和方向；（3）保持其他條件不變，而初速度v0取不同值,

求開始時(shí)F的方向與初速度v0取值的關(guān)系。求：

如圖所示，光滑水平導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在導(dǎo)軌左端接有電容為C的電容器，質(zhì)量為m的金屬棒MN，在導(dǎo)軌上由靜止開始，受水平向右的拉力以加速度a作勻加速運(yùn)動(dòng)。問經(jīng)過時(shí)間t，電容器的帶電量為多少?此時(shí)的拉力多大？如圖所示，光滑水平導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，與導(dǎo)軌平面垂如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為r0＝0.10Ω/m，導(dǎo)軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離L＝0.20m。有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于桌面，已知磁感強(qiáng)度B與時(shí)間t的關(guān)系為B＝kt，比例系數(shù)k＝0.020T/s，一電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，在滑動(dòng)過程中保持與導(dǎo)軌垂直，在t＝0時(shí)刻，金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?dòng)，求在t＝6.0s時(shí)金屬桿所受的安培力。

如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，二、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化．機(jī)械能（或其它形式的能）轉(zhuǎn)化為電能；電能又可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或內(nèi)能。功是能量轉(zhuǎn)化的量度。做功與能量轉(zhuǎn)化的形式相對(duì)應(yīng)：克服安培力做的功，數(shù)值上總是等于電路中轉(zhuǎn)化的電能；合外力做的功數(shù)值上總是等于物體動(dòng)能的變化；重力做的功與重力勢(shì)能的增量相等……。二、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化．

如圖所示，虛線框abcd內(nèi)為一矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，ab=2bc，磁場(chǎng)方向垂直于紙面；實(shí)線框a′b′c′d′是一正方形導(dǎo)線框，a′b′邊與ab邊平行。若將導(dǎo)線框勻速地拉離磁場(chǎng)區(qū)域，以W1表示沿平行于ab的方向拉出過程中外力所做的功，W2表示以同樣速率沿平行于bc的方向拉出過程中外力所做的功，則（）A．W1=W2B．W2=2W1C．W1=2W2D．W2=4W1如圖所示，虛線框abcd內(nèi)為一矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)

兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為θ的斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻R，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)。斜面處在以勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上。質(zhì)量為m、電阻可不計(jì)的金屬棒ab，在沿著斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，并上升h高度。如圖所示，在這過程中

（）

A．作用在金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于零兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為θ的斜面B．作用在金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于mgh與電阻R上發(fā)出的焦耳熱之和

C．恒力F與安培力的合力所做的功等于零

D．恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱B．作用在金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于mgh

一半徑為r（r<L/8）、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)，用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，離O點(diǎn)下方L/2處有一寬度為L(zhǎng)/4的垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，如圖所示?，F(xiàn)使圓環(huán)由與懸點(diǎn)O等高位置A處?kù)o止釋放，下擺中金屬環(huán)所在平面始終垂直磁場(chǎng)，則金屬環(huán)在整個(gè)過程中產(chǎn)生的焦耳熱為

。一半徑為r（r<L/8）、質(zhì)量為m、電阻為

如圖所示，已知金屬桿MN的電阻為2R，圓環(huán)的半徑為L(zhǎng)，電表內(nèi)阻為R，其余電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，輪軸半徑為r，重物質(zhì)量為m，當(dāng)重物勻速下降時(shí)，求：⑴重物的下降速度；⑵電流表的示數(shù)。如圖所示，已知金屬桿MN的電阻為2R，圓環(huán)的半

如圖所示，a、b是兩相距L＝0.5m的平行、光滑的水平金屬導(dǎo)軌，在其上垂直放置兩根金屬桿1和2，其質(zhì)量分別為m1＝0.1kg，m2＝0.2kg，電阻分別為R1＝1Ω，R2＝0.25Ω，B＝1.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下，a、b兩導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)．現(xiàn)對(duì)2棒施以水平向右的極短時(shí)間的打擊力作用，使其獲得大小為lN·s的沖量．求此后：

1棒運(yùn)動(dòng)的最大加速度和最大速度．

2棒上所產(chǎn)生的電能．a(chǎn)bB12如圖所示，a、b是兩相距L＝0.5m的平行、

有一種磁性加熱裝置，其關(guān)鍵部分由焊接在兩個(gè)等大的金屬環(huán)上的n根間距相等的平行金屬條組成，成“鼠籠”狀，如圖所示．每根金屬條的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，電阻為R，金屬環(huán)的直徑為D，電阻不計(jì)．在垂直于鼠籠軸線的空間范圍內(nèi)存在著磁感應(yīng)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)金屬環(huán)以角速度ω繞過兩環(huán)的圓心的軸oo′旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終有一根金屬條切割磁感線．“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η，求電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率．有一種磁性加熱裝置，其關(guān)鍵部分由焊接在兩個(gè)等

如圖所示，電動(dòng)機(jī)牽引一根原來靜止的、長(zhǎng)l為1m，質(zhì)量m為0．1kg的導(dǎo)體棒MN，其電阻R為1Ω，導(dǎo)體棒架在處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1T、豎直放置的框架上．當(dāng)導(dǎo)體棒上升h為3．8m時(shí)獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量為2J，電動(dòng)機(jī)牽引棒時(shí)，伏特表、安培表的讀數(shù)分別恒為7V、1A．電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r為1Ω，不計(jì)框架電阻及一切摩擦，g取10m/s2．求：（1）棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度．（2）棒從靜止達(dá)到穩(wěn)定速度所需的時(shí)間如圖所示，電動(dòng)機(jī)牽引一根原來靜止的、長(zhǎng)l為1m，1有了堅(jiān)