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1、第九章 电电磁感应应人 教版理物第九章 电电磁感应应人 教版理物一、电磁感应中的图象问题1. 图图象问题问题图象 类 型(1)磁感应强度B、磁通量、感应电动势 E和感应电 流I 随时间 t变化的图象，即Bt图象、t图象、Et 图象和It图象 (2)对于切割磁感线产 生感应电动势 和感应电 流的情况 ，还常涉及感应电动势 E和感应电 流I随线圈位移x变 化的图象，即Ex图象和Ix图象 问题 类 型(1)由给定的电磁感应过 程选出或画出正确的图象 (2)由给定的有关图象分析电磁感应过 程，求解相应的物 理量 应用 知 识左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律 、欧姆定律、牛顿定律、相关数
2、学知识等第九章 电电磁感应应人 教版理物2. 解决此类问题类问题 的一般步骤骤(1)明确图图象的种类类，是Bt图图，还还是t图图，或者Et图图、It图图等以及各物理量的单单位(2)分析电电磁感应应的具体过过程(3)结结合法拉第电电磁感应应定律、欧姆定律、牛顿顿定律等规规律写出函数方程(4)根据函数方程进进行数学分析，例如分析斜率的变变化、截距等(5)画图图象或判断图图象. 注意在图图象中E、I、B等物理量的方向是通过过正负值负值 来反映，故确定大小变变化的同时时，还还应应确定方向的变变化情况第九章 电电磁感应应人 教版理物二、电电磁感应应中的电电路问题问题1. 在电电磁感应应中， 或将产产生，
3、该导该导 体或回路就相当于 ，将它们们接上电电容器，便可使电电容器充电电；将它们们接上电电阻等用电电器，便可对对用电电器供电电，在回路中形成电电流因此，电电磁感应问题应问题 往往与电电路问题联问题联 系在一起. 解决电电磁感应电应电 路问题问题 的关键键是把电电磁感应应的问题问题 等效转换转换 成稳稳恒直流电电路切割磁感线线的导导体磁通量发发生变变化的回路感应电动势应电动势电电源第九章 电电磁感应应人 教版理物2. 解决与电电路相联联系的电电磁感应问题应问题 的基本方法是(1)用法拉第电电磁感应应定律和楞次定律确定感应电动势应电动势 的 大小和方向(2) 分析电电路结结构，画等效电电路(3)运
4、用全电电路欧姆定律、串并联电联电 路性质质、电电功率等公 式联联立求解3. 解决电电磁感应应的电电路问题问题 的四个注意(1)注意有效切割长长度；(2)注意有效接入长长度；(3)注意有效面积积；(4)注意有效包围围第九章 电电磁感应应人 教版理物说说明：产生感应电动势那部分电路为电源部分，故该部分电路中的电流应为电源内部的电流，而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势应用欧姆定律分析求解电路时，要注意等效电源的内阻对电路的影响对连接在电路中电表的读数，特别是并联在等效电源两端的电压表，其示数应该是外电压，而不是等效电源的电动势第九章 电电磁感应应人 教版理物三、电电磁感应现应现 象中的力学问题
5、问题1. 通过导过导 体的感应电应电 流在磁场场中将受到安培力作用，电电磁感应问题应问题 往往和力学问题联问题联 系在一起，基本步骤骤是：(1)用法拉第电电磁感应应定律和楞次定律求感应电动势应电动势 的大小和方向(2)求回路中的电电流(3)分析研究导导体受力情况(包含安培力，用左手定则则确定其方向)(4)列动动力学方程或平衡方程求解第九章 电电磁感应应人 教版理物2. 对电对电 磁感应现应现 象中的力学问题问题 ，要抓好受力情况和运动动情况的动态动态 分析，导导体受力运动产动产 生感应电动势应电动势 感应电应电 流通电导电导 体受安培力合外力变变化加速度变变化速度变变化周而复始地循环环，循环结
6、环结 束时时，加速度等于零，导导体达到稳稳定运动动状态态，要抓住a0时时，速度v达最大值值的特点3. 电电磁感应应中力和运动问题动问题 所给图给图 形大多为为立体空间间分布图图，故在受力分析时时，应应把立体图转图转 化为为平面图图，使物体(导导体)所受的各力尽可能在同一平面图图内，以便正确对对力进进行分解与合成，利用物体的平衡条件和牛顿顿运动动定律列式求解第九章 电电磁感应应人 教版理物四、电电磁感应应中的能量转转化问题问题导导体切割磁感线线或闭闭合回路中磁通量发发生变变化，在回路中产产生感应电应电 流，机械能或其他形式的能量便转转化为电为电 能，具有感应电应电 流的导导体在磁场场中受安培力作
7、用或通过电过电阻发热发热 ，又可使电电能转转化为为机械能或电电阻的内能，因此，电电磁感应过应过 程总总是伴随着能量转转化，用能量转转化观观点研究电电磁感应问题应问题 常是导导体的稳稳定运动动(匀速直线线运动动或匀速转动转动 )，对应对应 的受力特点是合外力为为零，能量转转化过过程常常是机械能转转化为为内能第九章 电电磁感应应人 教版理物1解决这类问题这类问题 的基本步骤骤是：(1)用法拉第电电磁感应应定律和楞次定律确定电动势电动势 的大小和方向(2)画出等效电电路，求出回路中电电阻消耗电电功率的表达式(3)分析导导体机械能的变变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变变与回路中电电功率的改变变所满
8、满足的方程第九章 电电磁感应应人 教版理物2电电能求解的思路主要有三种(1)利用安培力的功求解：电电磁感应应中产产生的电电能等于克服安培力所做的功；(2)利用能量守恒求解：若只有电电能与机械能的转转化，则则机械能的减少量等于产产生的电电能；(3)利用电电路特征求解：根据电电路结结构直接计计算电电路中所产产生的电电能.第九章 电电磁感应应人 教版理物例1 (2010福建理综综)如图图所示，两条平行的光滑金属导轨导轨 固定在倾倾角为为的绝缘绝缘 斜面上，导轨导轨 上端连连接一个定值电值电 阻导导体棒a和b放在导轨导轨 上，与导轨导轨 垂直并良好接触斜面上水平虚线线PQ以下区域内，存在着垂直穿过过斜
9、面向上的匀强磁场场第九章 电电磁感应应人 教版理物现对现对 a棒施以平行导轨导轨 斜向上的拉力，使它沿导轨导轨 匀速向上运动动，此时时放在导轨导轨 下端的b棒恰好静止当a棒运动动到磁场场的上边边界PQ处时处时 ，撤去拉力，a棒将继续继续 沿导轨导轨向上运动动一小段距离后再向下滑动动，此时时b棒已滑离导轨导轨当a棒再次滑回到磁场边场边 界PQ处时处时 ，又恰能沿导轨导轨 匀速向下运动动已知a棒、b棒和定值电值电 阻的阻值值均为为R，b棒的质质量为为m，重力加速度为为g，导轨电导轨电 阻不计计求(1) a棒在磁场场中沿导轨导轨 向上运动动的过过程中，a棒中的电电流I，与定值电值电 阻R中的电电流I
10、R之比；(2) a棒质质量ma；(3) a棒在磁场场中沿导轨导轨 向上运动时动时 所受的拉力F.第九章 电电磁感应应人 教版理物解析 (1)a棒沿导轨导轨向上运动时动时，a棒、b棒及电电阻R中的电电流分别为别为Ia、Ib、IR，有IRRIbRb IaIbIR联联立解得IaIb21.(2)由于a棒在PQ上方滑动过动过程中机械能守恒，因而a棒在磁场场中向上滑动动的速度大小v1与在磁场场中向下滑动动的速度大小v2相等，即v1v2v.第九章 电电磁感应应人 教版理物第九章 电电磁感应应人 教版理物说说明 此题考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、平衡条件、安培力等重点知识，属于电磁感应中的力电综合
11、问题练习练习 1：如图图所示，两足够长够长 的光滑金属导轨竖导轨竖 直放置，相距为为L，一理想电电流表与两导轨导轨 相连连，匀强磁场场与导轨导轨 平面垂直一质质量为为m、有效电电阻为为R的导导体棒在距磁场场上边边界h处处静止释释放导导体棒进进入磁场场后，流经电经电流表的电电流逐渐渐减小，最终稳终稳 定为为I.整个运动过动过 程中，导导体棒与导轨导轨 接触良好，且始终终保持水平，不计导轨计导轨的电电阻求： (1) 磁感应应强度的大小B；(2) 电电流稳稳定后，导导体棒运动动速度的大小v；(3) 流经电经电 流表电电流的最大值值Im.第九章 电电磁感应应人 教版理物例2 如图图所示，AB、CD是两
12、根足够长够长 的固定平行金属导轨导轨 ，两导轨间导轨间 的距离为为L，导轨导轨 平面与水平面的夹夹角为为，在整个导轨导轨 平面内都有垂直于导轨导轨 平面斜向上方的匀强磁场场，磁感应应强度为为B，在导轨导轨 的AC端连连接一个阻值为值为 R的电电阻，一根质质量为为m、垂直于导轨导轨 放置的金属棒ab，从静止开始沿导轨导轨 下滑，求此过过程中ab棒的最大速度已知ab与导轨间导轨间 的动动摩擦因数为为，导轨导轨 和金属棒的电电阻都不计计第九章 电电磁感应应人 教版理物例3 如图图所示，光滑的平行长长直金属导轨导轨 置于水平面内，间间距为为L、导轨导轨 左端接有阻值为值为 R的电电阻，质质量为为m的导
13、导体棒垂直跨接在导轨导轨 上导轨导轨 和导导体棒的电电阻均不计计，且接触良好在导轨导轨 平面上有一矩形区域内存在着竖竖直向下的匀强磁场场，磁感应应强度大小为为B.开始时时，导导体棒静止于磁场场区域的右端，当磁场场以速度v1匀速向右移动时动时 ，导导体棒随之开始运动动，同时时受到水平向左、大小为为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导时导 体棒仍处处于磁场场区域内第九章 电电磁感应应人 教版理物(1)求导导体棒所达到的恒定速度v2；(2)为为使导导体棒能随磁场场运动动，阻力最大不能超过过多少？(3)导导体棒以恒定速度运动时动时 ，单单位时间时间 克服阻力所做的功和电电路中消耗的电电功率各多大？
14、第九章 电电磁感应应人 教版理物(4)若t0时时磁场场由静止开始水平向右做匀加速直线线运动动，经过较经过较 短时间时间 后，导导体棒也做匀加速直线线运动动，其vt关系如图图(b)所示，已知在时时刻t导导体棒瞬时时速度大小为为vt，求导导体棒做匀加速直线线运动时动时 的加速度大小第九章 电电磁感应应人 教版理物第九章 电电磁感应应人 教版理物第九章 电电磁感应应人 教版理物例4 半径为为a的圆圆形区域内有均匀磁场场，磁感强度为为B0.2 T，磁场场方向垂直纸纸面向里，半径为为b的金属圆环圆环 与磁场场同心地放置，磁场场与环环面垂直，其中a0.4 m，b0.6 m，金属环环上分别别接有灯L1、L2
15、，两灯的电电阻均为为R2 ，一金属棒MN与金属环环接触良好， 棒和环环的电电阻忽略不计计第九章 电电磁感应应人 教版理物(1)若棒以v05 m/s的速率在环环上向右匀速滑动动，求棒滑过圆环过圆环 直径OO 的瞬时时(如图图所示)MN中的电动势电动势 和流过过灯L1的电电流；(2)撤去中间间的金属棒MN，将右面的半圆环圆环 OL2O 以OO 为轴为轴 向上翻转转90，若此时时磁场场随时间时间 均匀变变化，其变变化率为为B/t4T/s，求L1的功率解析 (1)棒滑过圆环过圆环直径OO 的瞬时时，MN中的电动势电动势E1B2av0.20.85 V0.8 V等效电电路如图图(1)所示，流过过灯L1的电电流I1E1/R0.8/2 A0.4 A第九章 电电磁感应应人 教版理物(2)撤去中间间的金属棒MN，将右面的半圆环圆环OL2O 以OO 为轴为轴向上翻转转90，半圆环圆环OL1O中产产生感应电动势应电动势，相当于电电源，灯L2为为外电电路，等效电电路如图图(2)所示，感应电动应电动势势E2/t0.5a2B/t0.32 VL1的功率P1(E2/2)2/R1.28102 W.第九章 电电磁感应应人 教版理物例5 (2010重庆理综)法拉第曾提出一种利用河流发电发电 的设设想，并进进行了实验实验 研究，实验实验 装置的示意图图可用题图题图表示，两块块面积积均
