第二章專題電磁感應(yīng)電路動力學(xué)圖象能量動量課件高二下學(xué)期人教版選擇性

第二章

電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)電路、動力學(xué)、圖象、能量、動量專題新教材人教版物理（選擇性必修第二冊）溫故知新關(guān)于電磁感應(yīng)我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了哪些知識？1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件（1）閉合電路

（2）磁通量變化2、產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向楞次定律和右手定則（切割）3、感應(yīng)電動勢的大小平均感應(yīng)電動勢瞬時感應(yīng)電動勢（切割）電磁感應(yīng)的電路問題典例講解（教材P46—6）如圖所示，電阻Rab為0.1Ω的導(dǎo)體棒ab沿光滑導(dǎo)線框向右做勻速運動，線框中接有電阻R為0.4Ω。線框放在磁感應(yīng)強度B為0.1T的勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面。導(dǎo)體棒ab的長度l為0.4m，運動的速度v為5m/s。線框的電阻不計。（1）電路abcd中哪部分相當(dāng)于電源？哪個位置相當(dāng)于電源的正極？哪一部分相當(dāng)于閉合電路中的外電路？（2）電動勢多大？內(nèi)阻多大？感應(yīng)電流多大？ab間的電壓多大？電磁感應(yīng)的電路問題典例講解（教材P46—6）如圖所示，電阻Rab為0.1Ω的導(dǎo)體棒ab沿光滑導(dǎo)線框向右做勻速運動，線框中接有電阻R為0.4Ω。線框放在磁感應(yīng)強度B為0.1T的勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面。導(dǎo)體棒ab的長度l為0.4m，運動的速度v為5m/s。線框的電阻不計。（3）ab棒向右運動時所受的安培力有多大？（4）ab棒所受安培力的功率有多大？電阻R的發(fā)熱功率有多大？電阻Rab發(fā)熱功率有多大？從能的轉(zhuǎn)化和守恒角度說一說這三個功率關(guān)系的含義。電磁感應(yīng)的電路問題典例講解電磁感應(yīng)中電路問題分析思路：1.明確哪部分電路或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該部分電路或?qū)w就相當(dāng)于電源，其他部分是外電路；2.畫等效電路圖，分清內(nèi)、外電路；3.用法拉第電磁感應(yīng)定律或E=Blv確定感應(yīng)電動勢的大小，用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電流的方向。注意在等效電源內(nèi)部，電流方向從負極流向正極；4.運用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點、電功率等公式聯(lián)立求解。電磁感應(yīng)的電路問題跟蹤訓(xùn)練如圖所示，水平放置的兩平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50m，左端接一電阻R=0.2Ω，磁感應(yīng)強度B=0.40T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)體棒ac垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計。當(dāng)棒ac以v=4.0m/s的速度水平向右勻速滑動時，求：（1）ac棒中感應(yīng)電動勢的大?。唬?）回路中感應(yīng)電流的大?。唬?）維持ac棒做勻速運動的水平外力的大小。電磁感應(yīng)的電路問題變式訓(xùn)練如圖1所示，一個圓形的單匝線圈，線圈面積S=0.2m2，線圈的電阻r=1Ω，線圈外接一個阻值的電阻R=4Ω，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律如圖2所示，求：（1）t=0.2s時流過電阻R的電流大小和方向；（2）在t=0.5s時ab兩點的電勢差Uab是多少？（3）0~0.6s整個電路中產(chǎn)生的熱量。（4）前0.6s內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢是多少?電磁感應(yīng)的電路問題拔高訓(xùn)練（教材P46—3）如圖2—9所示，固定在勻強磁場中的正方形導(dǎo)線框abcd邊長為l，其中ab邊是電阻為R的均勻電阻絲，其余三邊是電阻可忽略的銅導(dǎo)線，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于紙面向里?，F(xiàn)有一段長短、粗細、材料均與ab邊相同的電阻絲PQ架在線框上，并以恒定速度v從ad邊滑向bc邊。PQ在滑動過程中與導(dǎo)線框的接觸良好。當(dāng)PQ滑過l/3的距離時，通過aP段電阻絲的電流是多大？溫故知新關(guān)于動力學(xué)我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了哪些知識？勻變速直線運動的運動規(guī)律牛頓第二定律電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題典例講解如圖所示，兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L=0.2m，頂端接阻值為R=2Ω的電阻，質(zhì)量為m=1kg、電阻為r=0.5Ω的金屬棒在距磁場上邊界h=5m處由靜止釋放，金屬棒和導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B=5T的勻強磁場垂直，不計導(dǎo)軌的電阻，重力加速度為g=10m/s2。（1）金屬棒剛進入磁場時受到的安培力；（2）金屬棒運動的最大速度。電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題典例講解電磁感應(yīng)問題中電學(xué)對象與力學(xué)對象的相互制約關(guān)系：如圖所示，在豎直平行光滑導(dǎo)電導(dǎo)軌上端接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計，導(dǎo)軌上套有一根金屬棒ab，其電阻為R/2，質(zhì)量為m，空間有勻強磁場，方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為B，求：（1）ab棒下落的最大速度；（2）此時ab兩端的電壓。電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題跟蹤訓(xùn)練如圖所示，兩個光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ平行，間距L=1m，與水平面之間的夾角α=37°，勻強磁場磁感應(yīng)強度B=2T，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，MP間接有阻值的R=1.6Ω電阻，質(zhì)量m=1kg、電阻r=0.4Ω的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌足夠長，sin37°=0.6，g=10m/s2。把金屬桿由靜止釋放，求：金屬桿的最大速度vm電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題變式訓(xùn)練電磁感應(yīng)的電路問題拔高訓(xùn)練（教材P45—B組第4題）如圖所示，MN和PQ是兩根互相平行、豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌，已知導(dǎo)軌足夠長，且電阻不計。ab是一根與導(dǎo)軌垂直而且始終與導(dǎo)軌接觸良好的金屬桿，金屬桿具有一定質(zhì)量和電阻。開始時，將開關(guān)S斷開，讓桿ab由靜止開始自由下落，過段時間后，再將S閉合。若從S閉合開始計時，請畫出金屬桿的速度隨時間變化的可能圖像，并結(jié)合圖像對金屬桿的受力和運動變化情況作出解釋。溫故知新關(guān)于能量我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了哪些知識？重力做功動能定理安培力做功電磁感應(yīng)的能量問題典例講解如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距L=1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角，下端連接阻值為的電阻R=7.5Ω。磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上，B=1T。質(zhì)量為0.2kg、電阻r=2.5Ω的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，棒從靜止到速度穩(wěn)定下滑的距離為15m。不計空氣阻力，g=10m/s2。（1）求金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時的速度大小；（2）求此過程中，通過R的電荷量；（3）求此過程R產(chǎn)生的熱量。電磁感應(yīng)的能量問題跟蹤訓(xùn)練如圖所示，光滑平行足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為d=1m，與水平地面成θ=37°角放置，Q端接地，阻值為R=18Ω的電阻接在M、P間，導(dǎo)軌電阻忽略不計，勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向下，磁感應(yīng)強度為B=0.5T，質(zhì)量為m=0.2kg，電阻為r=2Ω的導(dǎo)軌棒垂直于軌道，由靜止釋放，下滑距離s=3m，速度為v=4m/s，重力加速度g=10m/s2，求（1）導(dǎo)體棒速度為v時，PM點的電勢差。（2）從釋放到導(dǎo)體棒速度為v的過程中，電阻R中產(chǎn)生的熱量Q。電磁感應(yīng)的能量問題變式訓(xùn)練如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距L＝0.5m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角θ＝30°，N、Q兩端和M、P兩端分別接R＝4Ω的相同定值電阻。一根金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，棒ab的兩端與導(dǎo)軌始終接觸良好，整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強度大小為B＝4T的勻強磁場中，金屬棒ab在平行于導(dǎo)軌向上、大小為F＝4N的拉力作用下，由靜止沿導(dǎo)軌開始向上運動x＝0.6m時達到最大速度。已知金屬棒ab的質(zhì)量m＝0.4kg，電阻r＝2Ω，重力加速度g取10m/s2，其他電阻不計，求：（1）金屬棒ab的最大速度；（2）此過程中，流過M、P間定值電阻的電荷量；（3）此過程中，金屬棒ab產(chǎn)生的焦耳熱。延伸：此過程中，M、P間定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱電磁感應(yīng)的能量問題拔高訓(xùn)練如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌間距為L=0.5m，兩端分別接電阻R1=6Ω，R2=3Ω，導(dǎo)軌的水平部分足夠長，處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小B=1.2T，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直，從距水平部分高h=1.25m處無初速釋放，導(dǎo)體棒質(zhì)量m=0.12kg，電阻r=1Ω，其余電阻不計，重力加速度g取10m/s2。求：（1）導(dǎo)體棒剛進入磁場時的加速度大?。唬?）電阻R1兩端的最大電壓；（3）整個過程電阻R1產(chǎn)生的熱量。溫故知新我們接觸過哪些圖像問題？v—t圖象U—I圖象圖線均與公式（函數(shù)表達式）相符合電磁感應(yīng)的圖象問題典例講解（教材P44—7）在豎直方向的勻強磁場中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)。規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖甲所示，磁場向上為正。當(dāng)磁感應(yīng)強度B隨時間t按乙圖變化時，請畫出導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流隨時間變化的圖像。電磁感應(yīng)的圖象問題典例講解光滑絕緣水平桌面上的正方形區(qū)域內(nèi)，存在豎直向下的勻強磁場，一粗細均勻的直角三角形金屬線框置于桌面上，如圖所示?，F(xiàn)用一水平外力F將線框勻速拉出磁場區(qū)域，此過程中，線框中的電流I隨時間t變化的關(guān)系圖像正確的是（

）A

B

C

D電磁感應(yīng)的圖象問題變式訓(xùn)練如圖所示，直角邊長為2d的等腰直角三角形EFG區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場，左側(cè)有邊長為d的正方形金屬線框ABCD以恒定速度v水平穿過磁場區(qū)域，設(shè)逆時針方向為電流正方向，則線框通過磁場過程中，感應(yīng)電施i隨時間t變化的圖象是（

）A

B

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D電磁感應(yīng)的圖象問題拔高訓(xùn)練如圖是一邊長為L的正方形金屬框放在光滑水平面上的俯視圖，虛線右側(cè)存在豎直向上的勻強磁場。金屬框電阻為R，t=0時刻，金屬框在水平拉力F作用下從