高中物理 1.4《法拉第電磁感應(yīng)定律》學(xué)案導(dǎo)學(xué) 粵教版選修3-2

1、法拉第電磁感應(yīng)定律【例1】如圖1784所示，MN、PQ為足夠長(zhǎng)的水平導(dǎo)電軌道，其電阻可以忽略不計(jì)，軌道寬度為L(zhǎng)，ab，cd為垂直放置在軌道上的金屬桿，它們的質(zhì)量均為m，電阻均為R，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B現(xiàn)用水平力拉cd桿以恒定的速率v向右勻速滑動(dòng)，設(shè)兩桿與軌道間的動(dòng)摩擦系數(shù)為，求ab桿可以達(dá)到的最大速度和此時(shí)作用在cd桿上水平拉力做功的瞬時(shí)功率解析：由楞次定律可知，當(dāng)cd向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab也向右運(yùn)動(dòng)當(dāng)ab有最大速度vm時(shí)，mgBIL此時(shí)作用在cd桿上水平拉力F做功的瞬時(shí)功率為PFv(F安f)v(BILmg)v點(diǎn)撥：要明確最大速度的條件，分析電路中的電流、安培力和

2、金屬棒的運(yùn)動(dòng)之間相互影響、相互制約的關(guān)系【例2】如圖1785所示，兩根很長(zhǎng)的光滑平行的金屬導(dǎo)軌，相距L，放在一水平面內(nèi)，其左端接有電容C、電阻為R1、R2的電阻，金屬棒ab與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好，整個(gè)裝置放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，現(xiàn)用大小為F的水平恒力拉棒ab，使它沿垂直于棒的方向向右運(yùn)動(dòng)，若棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)試求：(1)棒ab的最大速度；(2)若棒達(dá)到最大速度以后突然靜止，則棒在此瞬間受到的安培力的大小和方向解析：(1)當(dāng)ab所受安培力f與外力F相等時(shí)，ab速度最大，設(shè)為BImLF(2)棒達(dá)到最大速度時(shí)，C兩端電勢(shì)差為棒突然靜止時(shí)，電容器通過(guò)棒ab放電，瞬

3、間的電流為：棒ab所受的安培力為：方向水平向右點(diǎn)撥：該題綜合性強(qiáng)，與力學(xué)知識(shí)聯(lián)系緊密，是高考的熱點(diǎn)【例3】如圖1786所示，用粗、細(xì)不同的銅絲制成兩個(gè)邊長(zhǎng)相同的正方形閉合線圈a和b，讓它們從相同高處同時(shí)自由下落，下落中經(jīng)過(guò)同一有邊界的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，設(shè)線框下落過(guò)程中始終保持豎直且不計(jì)空氣阻力，試分析判斷兩框落地的先后順序點(diǎn)撥：本題是對(duì)兩種情況進(jìn)行比較，我們通過(guò)對(duì)一般情形列式分析，找到本質(zhì)規(guī)律再作判斷這是一種比較可靠的方法參考答案：b先落地?！纠?】如圖1787所示，兩金屬桿ab和cd，長(zhǎng)均為L(zhǎng)，電阻均為R，質(zhì)量分別為M和m，Mm用兩根質(zhì)量和電阻均可忽略的不可伸長(zhǎng)的柔軟導(dǎo)線將它們連成閉合電路，并懸

4、掛在水平、光滑、不導(dǎo)電的圓棒兩側(cè)，兩金屬桿都處在水平位置，整個(gè)裝置處在一與回路平面垂直的磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若金屬桿ab正好勻速向下運(yùn)動(dòng)，求ab的運(yùn)動(dòng)速度點(diǎn)撥：本題可通過(guò)用整體法來(lái)求解，也可通過(guò)對(duì)兩棒分別隔離分析用受力平衡的知識(shí)求解參考答案：vm(Mm)R/2B2l2【例5】如圖1768所示，在與水平面成角的矩形框架范圍內(nèi)垂直于框架的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，框架ad，bc電阻不計(jì)，長(zhǎng)均為L(zhǎng)的ab、cd電阻均為R，有一質(zhì)量為m，電阻為2R的金屬棒MN，無(wú)摩擦地平行于ab沖上框架，上升最大高度為h，在此過(guò)程中ab部分的焦耳熱為Q，求運(yùn)動(dòng)過(guò)程的最大熱功率解析：MN沿斜面向上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

5、，ab和cd相當(dāng)于外電阻并聯(lián)，ab和cd中電流相同，MN的電流為ab中電流的兩倍當(dāng)ab部分的焦耳熱為Q，cd部分焦耳熱也為Q，MN的電阻為2R，消耗的焦耳熱為8Q設(shè)MN的初速度為v0，根據(jù)能量守恒來(lái)源:Z&xx&k.ComMN在上滑過(guò)程中，產(chǎn)生最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EEBLv0點(diǎn)撥：弄清能量轉(zhuǎn)化的途徑，用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來(lái)求解跟蹤反饋1如圖1788所示，粗細(xì)均勻的電阻為r的金屬圓環(huán)，放在垂直環(huán)面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感強(qiáng)度為B，圓環(huán)直徑為L(zhǎng)長(zhǎng)為L(zhǎng)，電阻為r/2的金屬棒ab放在圓環(huán)上，始終與圓環(huán)保持良好接觸以速度v向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab經(jīng)過(guò)環(huán)心位置時(shí)，ab兩端電勢(shì)差大小為_(kāi)，a、b中電勢(shì)較高的

6、是_2如圖1789所示，水平面內(nèi)的金屬導(dǎo)軌上接有電容器C，金屬ab無(wú)摩擦地在導(dǎo)軌上以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段距離后突然停止，停止后ab不再受任何系統(tǒng)外物體的作用，則停止后ab的運(yùn)動(dòng)情況是 A向右作初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)B先向右勻速后改作減速運(yùn)動(dòng)C在某位置附近來(lái)回振動(dòng)D向右作變加速運(yùn)動(dòng)后改作勻速運(yùn)動(dòng)3如圖1790所示，ab、cd為水平平行金屬板，兩板左端與光滑、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌直接相連接，兩板右端接有電阻R，勻強(qiáng)個(gè)方向沿軌道滑動(dòng)時(shí)，一質(zhì)量為m，帶電量q的液滴可在兩板間以速率v向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)？(提示：液滴受重力、電場(chǎng)力、洛侖茲力三個(gè)力而平衡)4如圖1771所示，在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有半徑為r的光滑半圓形導(dǎo)體框架，OC為一能繞O在框架上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒，OC之間連一個(gè)電阻R，導(dǎo)體框架與導(dǎo)體電阻均不計(jì)，若要使OC能以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則外力做功的功率是 AB22r4/RBB22r4/2RCB22r4/4RDB22r4/8R5如圖1772中所示電路，開(kāi)關(guān)S原來(lái)閉合著，若在t1時(shí)刻突然斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，則于此時(shí)刻前后通過(guò)電阻R1的電流情況用圖中哪個(gè)圖像表示比較合適 6如圖1773所示，一寬40cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一邊長(zhǎng)為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒