電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)態(tài)分析和能量

關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)態(tài)分析和能量一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題1、通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力作

用，從而產(chǎn)生力學(xué)問題。其基本方法為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求回路中的電流強(qiáng)度

③分析研究導(dǎo)體受力情況(包含安培力)

④列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解第2頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)態(tài)分析(1)重點(diǎn)抓好受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析(2)動(dòng)態(tài)過程導(dǎo)體受力產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力合外力變化加速度變化速度變化周而復(fù)始循環(huán)(3)最終的穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)加速度a=0

時(shí)，速度v

達(dá)到最大，

導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)第3頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換1、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求電磁感應(yīng)的過程

總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，電磁感應(yīng)中出現(xiàn)的電能一定是

由其它形式的能量轉(zhuǎn)化而來，同時(shí)電流通過導(dǎo)體做功又

會(huì)發(fā)生電能和其它形式能量的轉(zhuǎn)化?？傊?，電磁感應(yīng)的

過程，實(shí)際上就是電能、機(jī)械能、內(nèi)能等之間相互轉(zhuǎn)化

的過程，遵守能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。2、理解要點(diǎn)①電磁感應(yīng)產(chǎn)生的效果總是要阻礙引起電磁感應(yīng)的磁

通量的變化和機(jī)械運(yùn)動(dòng)②電磁感應(yīng)的本質(zhì)：通過克服磁場(chǎng)力做功，把機(jī)械能

或其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程第4頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、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(dòng)勢(shì)的

大小和方法

②畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率的表達(dá)式③分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功

率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程。第5頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天小結(jié)：電磁感應(yīng)綜合題的特點(diǎn)：導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)電磁感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用磁場(chǎng)力閉合電路感應(yīng)電流阻礙2、電磁感應(yīng)的綜合題有兩類：

①電磁感應(yīng)與電路、電場(chǎng)的綜合

②電磁感應(yīng)與磁場(chǎng)、導(dǎo)體受力和運(yùn)動(dòng)的綜合；或是這兩種基本類

型的復(fù)合題，其中的電磁現(xiàn)象、力現(xiàn)象是相互聯(lián)系、相互影響

和制約的。1、電磁感應(yīng)的綜合題不僅涉及法拉第電磁感應(yīng)定律，它還涉及力

學(xué)、熱學(xué)、靜電場(chǎng)、磁場(chǎng)等許多內(nèi)容。第6頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天例1.如圖，讓一線圈由位置1通過一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域到達(dá)位置2，下列說法正確的是()

A.線圈進(jìn)入或離開磁場(chǎng)時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流，且速度

越大，感應(yīng)電流越大

B.整個(gè)線圈在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中有穩(wěn)定的感

應(yīng)電流

C.整個(gè)線圈在磁場(chǎng)中做加速

運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中有逐漸增

大的感應(yīng)電流

D.整個(gè)線圈在磁場(chǎng)中不論做

什么運(yùn)動(dòng)，都沒有感應(yīng)電

流，但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)AD第7頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天

變化1：給線圈施加一適當(dāng)?shù)耐饬?，可使線圈以速度v從位置1勻速運(yùn)動(dòng)到位置2，則關(guān)于力F的做功情況，下列判斷正確的是()A.只有當(dāng)線圈進(jìn)入或離開磁場(chǎng)時(shí)，才會(huì)有外力做功.B.由P=Fv可知，力F做功功率與速度v成正比.C.由W=2FL可知，力F做功與速度v無(wú)關(guān).D.v越大，力F做功越多.變化2：若給線圈施加恒定的外力，使線圈由靜止開始從位置1運(yùn)動(dòng)到位置2，試大致畫出線圈中感應(yīng)電流的大小隨位移變化的圖線.AD第8頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天例2：有一個(gè)矩形線圈A在豎直平面內(nèi)，從靜止開始下落，如圖所示，磁場(chǎng)B方向水平且垂直于線圈所在平面，當(dāng)線圈的下邊進(jìn)入磁場(chǎng)而上邊尚未進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的過程中，線圈A不可能作：()A、勻速下落

B、加速下落

C、減速下落

D、勻減速下落××××××ABD第9頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天變化1：如圖所示，導(dǎo)線MN可無(wú)摩擦地沿豎直的長(zhǎng)直導(dǎo)軌滑動(dòng)，且與導(dǎo)軌接觸良好導(dǎo)軌位于水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，回路電阻是R，將MN由靜止開始釋放后的一段時(shí)間內(nèi)，MN運(yùn)動(dòng)的加速度可能是()A.保持不變

B.逐漸減少

C.逐漸增大

D.先增大后減小B第10頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天變化2：電阻為R的矩形導(dǎo)線框abcd，邊長(zhǎng)ab=1、ad=h，質(zhì)量為m，自某一高度自由落下，通過一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為h，如圖所示，若線框恰好以恒定速度通過磁場(chǎng)，線框內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能是多少？第11頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天變化3：在豎直高度為h=1m的平行虛線范圍內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、方向垂直于豎直平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正方形線框abcd的質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=1Ω、邊長(zhǎng)L=1m，線框平面與豎直平面平行，靜止在“Ⅰ”的位置時(shí)，cd邊與磁場(chǎng)下邊緣相距為H。當(dāng)用一豎直向上的恒力F=21N向上提線框，線框由靜止的“Ⅰ”位置，向上穿過磁場(chǎng)區(qū)，最后到達(dá)”Ⅱ“位置(ab邊恰好出磁場(chǎng))。線框平面在運(yùn)動(dòng)中保持在豎直平面內(nèi)，設(shè)cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，

線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)。(g取10m/s2)求：(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)前的高度H是多少？(2)上述整個(gè)過程中，恒力F做的功是多少？

線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量又是多少？ab××××××××××hHcdⅠⅡLFF第12頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天第13頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天例3：如圖所示，CDEF是固定的、水平放置的、足夠長(zhǎng)的U形金屬導(dǎo)軌，整個(gè)導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在導(dǎo)軌上架著一個(gè)金屬棒ab，在極短的時(shí)間給ab棒一個(gè)水平向右的速度，ab將開始運(yùn)動(dòng)，最后又靜止在導(dǎo)軌上，則ab在運(yùn)動(dòng)過程中，就導(dǎo)軌是光滑和粗糙兩種情況比較()

A、安培力對(duì)ab做的功相等

B、電流通過整個(gè)回路所做的功相等

C、整個(gè)回路產(chǎn)生的總熱量相等

D、ab棒的動(dòng)量的改變量相等DECFabBCD第14頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天

【例4】如圖所示，abcd是一閉合的小金屬線框，用一根絕緣的細(xì)桿掛在固定點(diǎn)O，使金屬線框在豎直平面內(nèi)來回?cái)[動(dòng)的過程穿過水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感線方向跟線框平面垂直，若懸點(diǎn)摩擦和空氣阻力不計(jì)，則()A.線框進(jìn)入或離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，都產(chǎn)生感

應(yīng)電流，而且電流的方向相反B.線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后，越靠近OO′線時(shí)

速度越大，因而產(chǎn)生的感應(yīng)電流也越大C.線框開始擺動(dòng)后，擺角會(huì)越來越小，擺

角小到某一值后將不再減小D.線框擺動(dòng)過程中，機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為線

框電路中的電能AC第15頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天例5：如圖所示，a、b為在同一水平面內(nèi)的兩條相互平行的很長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌，在其上置有兩根可以在導(dǎo)軌上做無(wú)摩擦滑動(dòng)的相互平行的金屬棒c、d，a、b相互垂直，c、d的質(zhì)量均為0.1kg，且電阻相等.棒與導(dǎo)軌接觸很好，其他電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間存在著方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).今在極短時(shí)間內(nèi)對(duì)d施以水平向右的沖擊，其沖量為1N·s；

(1)試分析此后c與d的運(yùn)動(dòng)情況；

(2)試求棒c的最大速度；

(3)試求棒d總的發(fā)熱量.（1）d棒做減速運(yùn)動(dòng)，c棒做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)

c、d兩棒速度相等時(shí)，回路中的感應(yīng)

電流為0，此后均做勻速直線運(yùn)動(dòng).(2)m1v1=(m1+m2)v，所以v=5m/s第16頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天例6：如圖所示，平行光滑金屬導(dǎo)軌ab、cd位于豎直平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間距L=0.1m，在ac間接有一阻值R=0.08Ω的電阻，水平放置的導(dǎo)體棒PQ質(zhì)量為m=0.1kg，電阻r=0.02Ω，其它電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒PQ由靜止開始下落(始終與導(dǎo)軌緊密接觸)，當(dāng)下落h=0.45m的高度時(shí)，進(jìn)入方向水平且與導(dǎo)軌平面垂直的沿y方向逐漸減小而x方向不變的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)區(qū)域在豎直方向的高度為H=0.5m，導(dǎo)體棒PQ穿過磁場(chǎng)過程中做加速度為a=9m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，取g=9m/s2

，求：(1)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B

(2)導(dǎo)體棒PQ剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的大小和方向

(3)導(dǎo)體棒PQ穿過