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1、成功体验成功体验1 1如如图图所所示示，在在竖竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场场中中，将将一一水水 平平 放放 置置 的的 金金 属属 棒棒abab以以 水水 平平 速速 度度v v0 0抛抛出出设设在在整整个个过过程程中中，棒棒的的取取向向不不变变且且不不计计空空气气阻阻力力，则则在在金金属属棒棒运运动动过过程程中中产产生生的的感感应应电电动动势势大大小小变变化化情情况是况是 ( () )A A越来越大越来越大B B越来越小越来越小C C保持不变保持不变 D D无法判断无法判断C知识回顾知识回顾一、电磁感应中的力学问题一、电磁感应中的力学问题1 1通电导体在磁场中将受到通电导体在磁场中将受到
2、 作作用用，电电磁磁感感应应问问题题往往往往和和力力学学问问题题联联系系在在一一起起解解决决的的基基本本方法如下：方法如下：(1)(1)用用法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律和和楞楞次次定定律律求求感感应应电电动动势势的的大小和方向；大小和方向；(2)(2)求回路中的电流；求回路中的电流；(3)(3)分分析析导导体体受受力力情情况况( (包包含含安安培培力力在在内内的的全全面面受受力力分分析析) )；(4)(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列方程根据平衡条件或牛顿第二定律列方程安培力安培力2两种状两种状态处态处理理(1)导导体体处处于于平平衡衡态态静止或匀速直静止或匀速直线线运运动动状状态态处
3、理方法：根据平衡条件处理方法：根据平衡条件合外力合外力列式分析列式分析(2)导导体体处处于非平衡于非平衡态态加速度加速度处处理理方方法法：根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律进进行行动动态态分分析析，或或结合功能关系分析结合功能关系分析等于零等于零不等于零不等于零3 3电磁感应中的动力学临界问题电磁感应中的动力学临界问题(1)(1)解解决决这这类类问问题题的的关关键键是是通通过过受受力力情情况况和和运运动动状状态态的的分分析析，寻寻找找过过程程中中的的临临界界状状态态，如如速速度度、加加速速度度为最大值或最小值的条件为最大值或最小值的条件3(2010宁宁波波模模拟拟)如如图图所所示示，有有两两根根
4、和和水水平平方方向向成成角角的的光光滑滑平平行行的的金金属属轨轨道道，上上端端接接有有可可变变电电阻阻R，下下端端足足够够长长，空空间间有有垂垂直直于于轨轨道道平平面面的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度为为B.一一根根质质量量为为m的的金金属属杆杆从从轨轨道道上上由由静静止止滑滑下下，经经过过足足够够长长的的时时间间后后，金金属属杆杆的的速速度度会会趋趋近近于于一一个个最最大大速速度度vm，则则()A如果如果B增大，增大，vm将将变变大大B如果如果变变大，大，vm将将变变大大C如果如果R变变大，大，vm将将变变大大D如果如果m变变小，小，vm将将变变大大BC二、电磁感应中的能量转化问题
5、二、电磁感应中的能量转化问题1 1电电磁磁感感应应过过程程实实质质是是不不同同形形式式的的能能量量转转化化的的过程过程电电磁磁感感应应过过程程中中产产生生的的感感应应电电流流在在磁磁场场中中必必定定受到受到 作作用用，因因此此要要维维持持感感应应电电流流的的存存在在，必必须须有有“外外力力”克服克服做功做功此过程中，其他形式的能转化为此过程中，其他形式的能转化为“外外力力”克克服服安安培培力力做做多多少少功功，就就有有多多少少其其他他形形式式的能转化为的能转化为当当感感应应电电流流通通过过用用电电器器时时，电电能能又又转转化化为为其其他他形式的能形式的能安培力安培力安培力安培力电能电能电能电能
6、同理，安培力做功的过程是同理，安培力做功的过程是转化为其他形式的能的过程，转化为其他形式的能的过程，克服安培力做多少功，就有多少克服安培力做多少功，就有多少转化为其他形式的能转化为其他形式的能电能电能电能电能2 2求解电能的主要思路求解电能的主要思路(1)(1)利用克服安培力做功求解：利用克服安培力做功求解：电电磁磁感感应应中中产产生生的的电电能能等等于于克克服服安安培培力力所所做做的的功功(2)(2)利用能量守恒求解：利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能；机械能的减少量等于产生的电能；(3)(3)利用电路特征来求解：利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算通过电路中所产生的
7、电能来计算3 3解解决决电电磁磁感感应应现现象象中中的的能能量量问问题题的的一一般般步步骤骤(1)(1)在在电电磁磁感感应应现现象象中中，切切割割磁磁感感线线的的导导体体或或磁磁通通量量发发生生变变化化的的回回路路将将产产生生感感应应电电动动势势，该该导导体体或回路就相当于或回路就相当于 (2)(2)分分析析清清楚楚有有哪哪些些力力做做功功，就就可可以以知知道道有有哪哪些形式的能量发生了相互转化些形式的能量发生了相互转化(3)(3)根据能量守恒列方程求解根据能量守恒列方程求解电源电源2 2(2009(2009天天津津高高考考) )如如图图所所示示，竖竖直直放放置置的的两两根根平平行行金金属属导
8、导轨轨之之间间接接有有定定值值电电阻阻R R，质质量量不不能能忽忽略略的的金金属属棒棒与与两两导导轨轨始始终终保保持持垂垂直直并并良良好好接接触触且且无无摩摩擦擦，棒棒与与导导轨轨的的电电阻阻均均不不计计，整整个个装装置置放放在在匀匀强强磁磁场场中中，磁磁场场方方向向与与导导轨轨平平面面垂垂直直，棒棒在在竖竖直直向向上上的的恒恒力力F F作作用用下下加加速速上上升升的的一一段段时时间间内内，力力F F做做的的功功与与安安培培力力做做的的功功的的代代数数和和等等于于( () )A A棒的机械能增加量棒的机械能增加量 B B棒的动能增加量棒的动能增加量C C棒的重力势能增加量棒的重力势能增加量 D
9、 D电阻电阻R R上放出的热量上放出的热量A【例例1 1】如如图图所所示示，MNMN、PQPQ为为足足够够长长的的平平行行导导轨轨，间间距距L L0.0.5m.5m.导导轨轨平平面面与与水水平平面面间间的的夹夹角角3737. .NQNQMNMN，NQNQ间间连连接接有有一一个个R R33的的电电阻阻有有一一匀匀强强磁磁场场垂垂直直于于导导轨轨平平面面，磁磁感感应应强强度度为为B B0 01T.1T.将将一一根根质质量量为为m m0.05kg0.05kg的的金金属属棒棒abab紧紧靠靠NQNQ放放置置在在导导轨轨上上，且且与与导导轨轨接接触触良良好好，金金属属棒棒的的电电阻阻r r22，其其余余
10、部部分分电电阻阻不不计计现现由由静静止止释释放放金金属属棒棒，金金属属棒棒沿沿导导轨轨向向下下运运动动过过程程中中始始终终与与NQNQ平平行行已已知知金金属属棒棒与与导导轨轨间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.50.5，当当金金属属棒棒滑滑行行至至cdcd处处时时速速度度大大小小开开始始保保持持不不变变，cdcd距距离离NQNQ为为s s2m.2m.试试解解答答以以下下问问题题：( (取取g g10m/s10m/s2 2，sin37sin370.60.6，cos37cos370.8) 0.8) (1)(1)金属棒达到稳定时的速度是多大？金属棒达到稳定时的速度是多大？(2)(2)从静止开始直到达到稳
11、定速度的过程从静止开始直到达到稳定速度的过程中，电阻中，电阻R R上产生的热量是多少？上产生的热量是多少？(3)(3)若将金属棒滑行至若将金属棒滑行至cdcd处的时刻记作处的时刻记作t t0 0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减减 小小 ， 可可 使使 金金 属属 棒棒 中中 不不 产产 生生 感感 应应 电电 流流 ， 则则t t1 11s1s时，磁感应强度应为多大？时，磁感应强度应为多大？0.4T0.06J2m/s(2010河河南南实实验验中中学学)如如下下图图所所示示，两两足足够够长长的的平平行行光光滑滑的的金金属属导导轨轨MN、PQ相相距距为为d，导导轨轨平
12、平面面与与水水平平面面的的夹夹角角30，导导轨轨电电阻阻不不计计，磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场垂垂直直于于导导轨轨平平面面向向上上长长为为d的的金金属属棒棒ab垂垂直直于于MN、PQ放放置置在在导导轨轨上上，且且始始终终与与导导轨轨接接触触良良好好，金金属属棒棒的的质质量量为为m、电电阻阻为为R.两两金金属属导导轨轨的的上上端端连连接接右右侧侧电电路路，灯灯泡泡的的电电阻阻RL3R，电电阻阻箱箱电电阻阻调调到到R6R，重重力力加加速速度度为为g.现现闭闭合合开开关关S，给给金金属属棒棒施施加加一一个个方方向向垂垂直直于于杆杆且且平平行行于于导导轨轨平平面面向向上上的的、大大小
13、小为为Fmg的恒力，使金属棒由静止开始运的恒力，使金属棒由静止开始运动动(1)求金属棒达到最大速度的一半求金属棒达到最大速度的一半时时的加速度的加速度(2)若若金金属属棒棒上上滑滑距距离离为为L时时速速度度恰恰达达到到最最大大，求求金金属属棒棒由由静止开始上滑静止开始上滑4L的的过过程中，金属棒上程中，金属棒上产产生的生的电热电热(3)若改若改变变R的阻的阻值值，当，当R为为何何值值时时，在金属棒达到最大速度后，在金属棒达到最大速度后，R消耗的功率最大？消耗的最大功率消耗的功率最大？消耗的最大功率为为多少？多少？ag/41.选取研究对象选取研究对象( (导体杆、线框、线圈导体杆、线框、线圈)
14、)2进行三个方面的分析进行三个方面的分析(1)(1)电路分析：电路分析：确认电源部分，求解判定确认电源部分，求解判定E E的大小、方向的大小、方向画出等效电路画出等效电路(2)(2)受力分析受力分析注意安培力的方向、大小及变化情况注意安培力的方向、大小及变化情况进一步确定合力情况进一步确定合力情况注意各力的做功情况，并判断会引起哪些能的转化注意各力的做功情况，并判断会引起哪些能的转化(3)(3)运动分析运动分析确定有几个运动过程，各过程是怎样的运动形式确定有几个运动过程，各过程是怎样的运动形式相相应应运运动动过过程程中中，各各种种形形式式的的能能量量之之间间是是怎怎样样转转化化的的2选用恰当规
15、律求解选用恰当规律求解(1)(1)牛顿运动定律牛顿运动定律若若合合力力恒恒定定做做匀匀变变速速直直线线运运动动，可可用用牛牛顿顿定定律律结结合合运运动动学学公式定量求解公式定量求解若若是是非非匀匀变变速速直直线线运运动动，也也可可对对某某时时刻刻( (某某位位置置) )运运用用牛牛顿顿定律列式求解定律列式求解(2)(2)动能定理、能的转化守恒定律动能定理、能的转化守恒定律一一般般来来讲讲，不不涉涉及及运运动动过过程程的的具具体体细细节节( (如如时时间间t t、加加速速度度a a) )，而而涉涉及及位位移移、功功、能能等等，无无论论直直线线运运动动、曲曲线线运运动动、恒恒力力、变变力力均可应用
16、均可应用(3)(3)动量定理、动量守恒定律动量定理、动量守恒定律一一般般来来讲讲，不不涉涉及及运运动动过过程程的的具具体体细细节节( (如如位位移移x x、加加速速度度a a) )，而而涉涉及及时时间间、冲冲量量、动动量量等等可可选选用用动动量量定定理理多多个个物物体体间间的的相相互互作用过程，且符合动量守恒条件，则选用动量守恒定律作用过程，且符合动量守恒条件，则选用动量守恒定律【特别提醒特别提醒】三三大大分分析析没没有有先先后后顺顺序序，要要据据题题意意而而定定，三三者者甚甚至至交交叉叉反复进行，可进行如下描述反复进行，可进行如下描述【例例2】(2010北北京京四四校校联联考考，17)两两根
17、根足足够够长长的的、固固定定的的平平行行金金属属导导轨轨位位于于同同一一斜斜面面内内，两两导导轨轨间间的的距距离离为为L，导导轨轨上上面面横横放放着着两两根根导导体体棒棒ab和和cd，构构成成矩矩形形回回路路，如如图图所所示示两两根根导导体体棒棒的的质质量量均均为为m、电电阻阻皆皆为为R，回回路路中中其其余余部部分分的的电电阻阻可可不不计计，假假设设未未加加磁磁场场时时两两棒棒均均能能在在斜斜面面上上匀匀速速下下滑滑现现在在整整个个导导轨轨平平面面内内加加上上垂垂直直斜斜面面向向下下的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度为为B.开开始始时时，棒棒cd静静止止，棒棒ab有有沿沿斜斜面面向向下
18、下的的初初速速度度v0，若若两两导导体体棒棒在在运运动动过过程程中中始始终终不不接接触触，且且导导体体棒棒与与导导轨轨间间的的最最大大静摩擦力等于滑静摩擦力等于滑动动摩擦力，求：摩擦力，求：(1)两两导导体棒在运体棒在运动动中中产产生的焦耳生的焦耳热热最多是多少？最多是多少？(2)当当ab棒的速度棒的速度变为变为初速度的初速度的3/4时时，cd棒的加速度是多少？棒的加速度是多少？如如右右图图所所示示，两两根根完完全全相相同同的的“V”字字形形导导轨轨OPQ与与KMN倒倒放放在在绝绝缘缘水水平平面面上上，两两导导轨轨都都在在竖竖直直平平面面内内且且正正对对、平平行行放放置置，其其间间距距为为L，
19、电电阻阻不不计计两两条条导导轨轨足足够够长长，所所形形成成的的两两个个斜斜面面与与水水平平面面的的夹夹角角都都是是.两两个个金金属属棒棒ab和和ab的的质质量量都都是是m，电电阻阻都都是是R，与与导导轨轨垂垂直直放放置置且且接接触触良良好好空空间间有有竖竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度为为B.(1)如如果果两两条条导导轨轨皆皆光光滑滑，让让ab固固定定不不动动，将将ab释释放放，则则ab达达到到的的最大速度是多少？最大速度是多少？(2)如如果果将将ab与与ab同同时时释释放放，它它们们所所能能达达到到的的最最大大速速度度分分别别是是多多少少？解决这类问题的基本方法：解决
20、这类问题的基本方法：(1)(1)根据导体的运动状态确定其受力情况根据导体的运动状态确定其受力情况(2)(2)分析导体在运动过程中共有几个力对它做功分析导体在运动过程中共有几个力对它做功(3)(3)分分析析导导体体机机械械能能的的变变化化，用用能能量量守守恒恒定定律律得得到到其机械能的改变与回路中产生的焦耳热所满足的方程其机械能的改变与回路中产生的焦耳热所满足的方程综综合合以以上上基基本本方方法法，对对于于电电磁磁感感应应现现象象，我我们们应应遵循这样的分析思路：遵循这样的分析思路：(1)(1)凡凡遇遇到到求求电电流流、电电压压、电电功功率率等等问问题题时时，应应把把产产生生感感应应电电动动势势
21、的的那那部部分分导导体体( (或或线线圈圈) )当当做做电电源源，画画出等效电路进行分析，计算求解出等效电路进行分析，计算求解(2)(2)闭闭合合电电路路中中的的导导体体在在磁磁场场中中做做切切割割磁磁感感线线运运动动产产生生了了感感应应电电流流，此此电电流流又又受受到到磁磁场场力力的的作作用用，随随着着v v的的变变化化，感感应应电电流流也也变变化化，因因此此导导体体的的加加速速度度、速速度度也也变变化化遇遇到到这这类类电电学学与与力力学学的的综综合合题题，应应进进行行动动态态分分析析，画画出出必必要要的的受受力力分分析析平平面面图图，应应用用力力学学、电电学学知知识识求解求解(3)(3)电
22、电磁磁感感应应现现象象中中图图象象问问题题的的分分析析，要要抓抓住住磁磁通通量量的的变变化化是是否否均均匀匀，从从而而推推知知感感应应电电动动势势( (或或电电流流) )是是否否大大小小恒恒定定，用用楞楞次次定定律律判判断断出出感感应应电电动动势势( (或或电电流流) )的方向，从而确定其正负以及在坐标中的范围的方向，从而确定其正负以及在坐标中的范围(4)(4)涉涉及及做做功功及及能能量量的的问问题题，要要考考虑虑使使用用能能量量守守恒恒定定律律，在在分分析析受受力力的的基基础础上上，弄弄清清各各力力的的做做功功情情况况及能量转化的方向及能量转化的方向【例例3】如如图图所所示示，将将边边长长为
23、为a、质质量量为为m、电电阻阻为为R的的正正方方形形导导线线框框竖竖直直向向上上抛抛出出，穿穿过过宽宽度度为为b、磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场，磁磁场场的的方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里线线框框向向上上离离开开磁磁场场时时的的速速度度刚刚好好是是进进入入磁磁场场时时的的一一半半，线线框框离离开开磁磁场场后后继继续续上上升升一一段段高高度度，然然后后落落下下并并匀匀速速进进入入磁磁场场整整个个运运动动过过程程中中始始终终存存在在着着大大小小恒恒定定的的空空气气阻阻力力f且且线线框框不不发发生生转动转动求：求：(1)线线框的下落框的下落阶阶段匀速段匀速进进入磁入磁场时场时的速度
24、的速度v2.(2)线线框在上升框在上升阶阶段段刚刚离开磁离开磁场时场时的速度的速度v1.(3)线线框在上升框在上升阶阶段通段通过过磁磁场过场过程中程中产产生的焦耳生的焦耳热热Q.(2010临临沂沂模模拟拟)在在拆拆装装某某种种大大型型电电磁磁设设备备的的过过程程中中，需需将将设设备备内内部部的的处处于于强强磁磁场场中中的的线线圈圈先先闭闭合合，然然后后再再提提升升直直至至离离开开磁磁场场，操操作作时时通通过过手手摇摇轮轮轴轴A和和定定滑滑轮轮O来来提提升升线线圈圈假假设设该该线线圈圈可可简简化化为为水水平平长长为为L、上上下下宽宽度度为为d的的矩矩形形线线圈圈，其其匝匝数数为为n，总总质质量量
25、为为M，总总电电阻阻为为R.磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为B，如如右右图图所所示示开开始始时时线线圈圈的的上上边边缘缘与与有有界界磁磁场场的的上上边边缘缘平平齐齐，若若转转动动手手摇摇轮轮轴轴A，在在时间时间t内把内把线线圈从圈从图图示位置匀速向上拉出磁示位置匀速向上拉出磁场场求此求此过过程中：程中：(1)流流过线过线圈中每匝圈中每匝导线导线横截面的横截面的电电荷量是多少？荷量是多少？(2)在在转转动动轮轮轴轴时时，人人至至少少需需要要做做多多少少功功？(不不考考虑虑摩摩擦擦影影响响)【反思反思】单金属棒常见两种类型如下：单金属棒常见两种类型如下：类型类型“电电动动电电”型型“动动电电动
26、动”型型示意示意图图已知已知条件条件棒棒ab长为长为L，质量为，质量为m，电阻为，电阻为R；导轨光滑，；导轨光滑，电阻不计电阻不计棒棒ab长为长为L，质量为，质量为m，电阻为，电阻为R；导轨；导轨光滑，电阻不计光滑，电阻不计【反反思思】双双金金属属棒棒电电磁磁感感应应问问题题，往往往往情情况况较较复复杂杂，一一般般要要涉涉及及力力(动动力力学学、动动量量、能能量量)、电电(电电磁磁感感应应与与电电路路)综综合合分分析析，因因此此掌掌握握一一些些常常见见典典型型双双金金属属棒棒过过程程分分析析非非常常必必要要(见见下下表表)(表一表一)初始状态初始状态一棒初速度不为零，不受其他水平外力作用一棒初
27、速度不为零，不受其他水平外力作用导轨条件导轨条件光滑平行导轨光滑平行导轨光滑不等距导轨光滑不等距导轨装置图示装置图示质量质量m1m2电阻电阻r1r2长度长度L1L2质量质量m1m2电阻电阻r1r2长度长度L12L2初始状态初始状态一棒初速度不为零，不受其他水平外力作用一棒初速度不为零，不受其他水平外力作用运动过程运动过程vt图示图示运动过程运动过程分析分析杆杆MN做变减速运动，做变减速运动，杆杆PQ做变加速运动，做变加速运动，稳定时，两杆的加速稳定时，两杆的加速度为零，以相等的速度为零，以相等的速度匀速运动度匀速运动稳定时，两杆的加速稳定时，两杆的加速度为零，两杆的速度度为零，两杆的速度之比为
28、之比为12(表二表二)初始状态初始状态两棒初速度均为零，一棒受水平外力两棒初速度均为零，一棒受水平外力导轨条件导轨条件光滑平行导轨光滑平行导轨粗糙平行导轨粗糙平行导轨装置图示装置图示质量质量m1m2电阻电阻r1r2长度长度L1L2摩擦力摩擦力f1f2质量质量m1m2电阻电阻r1r2长度长度L1L2初始状态初始状态两棒初速度均为零，一棒受水平外力两棒初速度均为零，一棒受水平外力运动过运动过程程vt图示图示(2为为PQ,1为为MN)(2为为PQ,1为为MN)运动过程分运动过程分析析开始时，两杆做变加开始时，两杆做变加速运动；稳定时，两速运动；稳定时，两杆以相同的加速度做杆以相同的加速度做匀变速直线
29、运动匀变速直线运动稳定时，若稳定时，若F2f，则则PQ先变加速后匀先变加速后匀速运动；若速运动；若F2f，则则PQ先变加速，之先变加速，之后两杆匀加速运动后两杆匀加速运动(图略图略)光光滑滑绝绝缘缘水水平平面面上上存存在在竖竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场场B，宽宽度度为为2L，一一边边长长为为L、电电阻阻为为R用用同同种种材材料料做做成成的的正正方方形形线线框框以以初初速速度度v0从从左左侧侧冲冲进进磁磁场场区区域域，俯俯视视图图如如图图所所示示，当当线线框框完完全全离离开开磁磁场场时时速速度度恰恰好好为为零零以以ab边边刚刚进进入入磁磁场场时时为为时时间间和和位位移移的的零零点点，用用v表
30、表示示线线框框速速度度（以以右右为为正正方方向向），i表表示示回回路路中中的的感感应应电电流流（以以逆逆时时针针方方向向为为正正，i0表表示示零零时时刻刻回回路路的的感感应应电电流流），Uab表表示示a、b两两点点间间的的电电压压，Fab表表示示ab边边所所受受的的安安培培力力（向向左左为为正正，F0表表示示零零时时刻刻ab边边所所受受的的安安培培力力）则则关关于于以以上上四四个个物物理理量量对对时时间间t或或对位移对位移x的图象中正确的是（的图象中正确的是（） 请同学们认真完成课后强化作业电磁感应规律综合应用的四种题型电磁感应规律综合应用的四种题型1 1、电磁感应中的力学问题、电磁感应中的力
31、学问题2 2、电磁感应中的电路问题、电磁感应中的电路问题3 3、电磁感应中的能量问题、电磁感应中的能量问题4 4、电磁感应中的图象问题、电磁感应中的图象问题例例1 1、已知：已知：ABAB、CDCD足够长，足够长，L L，B B，R R。金属棒。金属棒abab垂直垂直于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为，质量为，质量为m m，从，从静止开始沿导轨下滑，导轨和金属棒的电阻阻都不计。求静止开始沿导轨下滑，导轨和金属棒的电阻阻都不计。求abab棒下滑的最大速度棒下滑的最大速度DCABBabR速度最大时做匀速运动速度最大时做匀速运动受力分析，列动力学方程受力分析，列动力
32、学方程1、电磁感应中的力学问题、电磁感应中的力学问题例例2 2、如图如图B=0.2TB=0.2T，金属棒，金属棒abab向右匀速运动，向右匀速运动，v=5m/sv=5m/s，L=40cmL=40cm，电阻，电阻R=0.5R=0.5,其余电阻不计，摩擦也不计，试其余电阻不计，摩擦也不计，试求：求：感应电动势的大小感应电动势的大小 感应电流的大小和方向感应电流的大小和方向使金属棒匀速运动所需的拉力使金属棒匀速运动所需的拉力 感应电流的功率感应电流的功率拉力的功率拉力的功率RFm rMNQPabB右手定则右手定则基本方法：基本方法：1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律、用法拉第电磁感应定律和楞次定律求
33、感应电动势的大小和方向。求感应电动势的大小和方向。2、求回路中的电流强度、求回路中的电流强度3、分析导体受力情况（、分析导体受力情况（包含安培力，用左手定则包含安培力，用左手定则）4、列动力学方程求解。、列动力学方程求解。例例3 3、导轨光滑、水平、电阻不计、间距导轨光滑、水平、电阻不计、间距L=0.20mL=0.20m；导体棒；导体棒长也为长也为L L、电阻不计、垂直静止于导轨上；磁场竖直向下、电阻不计、垂直静止于导轨上；磁场竖直向下且且B=0.5TB=0.5T；已知电阻已知电阻R=1.0；现有一个外力现有一个外力F F沿轨道拉杆沿轨道拉杆 ，使之做匀加速运动，测得，使之做匀加速运动，测得F
34、 F与时间与时间t t的关系如图所示，求的关系如图所示，求杆的质量和加速度杆的质量和加速度a a。BFRF/N048 12 16 20 2428t/s1234567830S末功率？末功率？例例1 1、圆环水平、半径为圆环水平、半径为a a、总电阻为、总电阻为2R2R；磁场竖直向下、；磁场竖直向下、磁感强度为磁感强度为B B；导体棒；导体棒MNMN长为长为2a2a、电阻为、电阻为R R、粗细均匀、与、粗细均匀、与圆环始终保持良好的电接触；当金属棒以恒定的速度圆环始终保持良好的电接触；当金属棒以恒定的速度v v向向右移动经过环心右移动经过环心O O时，求：（时，求：（1 1）棒上电流的大小和方向及
35、）棒上电流的大小和方向及棒两端的电压棒两端的电压U UMNMN（2 2）在圆环和金属棒上消耗的总的）在圆环和金属棒上消耗的总的热功率。热功率。BvMNo2、电磁感应中的电路问题、电磁感应中的电路问题利用利用E=BLV求电动势，右手定则判断方向求电动势，右手定则判断方向分析电路画等效电路图分析电路画等效电路图例例2 2、线圈线圈5050匝、横截面积匝、横截面积20cm220cm2、电阻为、电阻为1 1；已知电；已知电阻阻R=99R=99；磁场竖直向下，磁感应强度以；磁场竖直向下，磁感应强度以100T/s100T/s的变化的变化度均匀减小。在这一过程中通过电阻度均匀减小。在这一过程中通过电阻R R
36、的电流多大小和的电流多大小和方向？方向？BR利用楞次定律判断方向利用楞次定律判断方向画等效电路图利用闭合欧姆定律求电流画等效电路图利用闭合欧姆定律求电流基本方法：基本方法：1 1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律确、用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。定感应电动势的大小和方向。2 2、画等效电路。、画等效电路。3 3、运用闭合电路欧姆定律，串并联电路、运用闭合电路欧姆定律，串并联电路性质，电功率等公式联立求解。性质，电功率等公式联立求解。例例1 1、=30=30，L=1mL=1m，B=1TB=1T，导轨光滑电阻不计，导轨光滑电阻不计，F F功率功率恒定且为恒定且为6W6W，
37、m=0.2kgm=0.2kg、R=1R=1，abab由由静止开始运动，由由静止开始运动，当当s=2.8ms=2.8m时，获得稳定速度，在此过程中时，获得稳定速度，在此过程中abab产生的热量产生的热量Q=5.8JQ=5.8J，g=10m/sg=10m/s2 2，求：（，求：（1 1）abab棒的稳定速度棒的稳定速度（2 2）abab棒从静止开始达到稳定速度所需时间。棒从静止开始达到稳定速度所需时间。abBF3 3、电磁感应中的能量问题电磁感应中的能量问题例例2 2、水平面光滑，金属环水平面光滑，金属环r=10cmr=10cm、R=1R=1、m=1kgm=1kg，v=v=10m/s10m/s向右
38、匀速滑向有界磁场，匀强磁场向右匀速滑向有界磁场，匀强磁场B=0.5TB=0.5T；从环；从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放了了32J32J的热量，求：（的热量，求：（1 1）此时圆环中电流的即时功率；）此时圆环中电流的即时功率；（2 2）此时圆环运动的加速度。）此时圆环运动的加速度。B Bv能量转化特点：能量转化特点：导体切割磁感线或磁通量发导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流，机械能或其他生变化在回路中产生感应电流，机械能或其他形式的能量便转化为电能。形式的能量便转化为电能。具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用
39、具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或电阻的内能，因此电磁感应过程总是伴随着能电阻的内能，因此电磁感应过程总是伴随着能量的转化。量的转化。基本方法：基本方法：用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应动势的大小和方向。应动势的大小和方向。画出等效电路，求回路中电阻消耗电功率的表达式。画出等效电路，求回路中电阻消耗电功率的表达式。分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。率的改变与回路中电功率的
40、改变所满足的方程。1.如图所示，一宽如图所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里一边长为一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度的恒定速度v20cm/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有一通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行取它刚进入磁场的时刻边始终与磁场区域的边界平行取它刚进入磁场的时刻t0.在下在下列图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是列图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是dcba思考思考: :你能作出你能作出ad间电压与时间的关系图象吗间电压与时间的关系图象吗? ? c 4、电磁感应中的图象问题、电磁感应中的图象问题2 2、如图所示竖直放置的螺线管和导线、如图所示竖直放置的螺线管和导线abcd构成回路，构成回路，螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线abcd所围所围区域内的磁场按下列哪一图示方式变化时，导体环将区域内的磁场按下列哪一图示方式变化时，导体环将受到向上的磁场力作用？受到向上的磁场力作用？adcbB0tB0tB0tB0tBABCD A
