電磁感應(yīng)和電路

1、專(zhuān)題七專(zhuān)題七 電磁感應(yīng)和電路電磁感應(yīng)和電路第第1 1課時(shí)課時(shí) 電磁感應(yīng)與交變電流電磁感應(yīng)與交變電流基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 回回 扣扣1.1.感應(yīng)電流感應(yīng)電流磁通量磁通量2.2.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生(1)(1)感生電場(chǎng)感生電場(chǎng): :英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論認(rèn)為認(rèn)為, ,變化的磁場(chǎng)能在周?chē)臻g激發(fā)電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)能在周?chē)臻g激發(fā)電場(chǎng), ,這種電場(chǎng)這種電場(chǎng)叫感生電場(chǎng)叫感生電場(chǎng). .感生電場(chǎng)是產(chǎn)生感生電場(chǎng)是產(chǎn)生 的原因的原因. .(2)(2)感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì): :由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為感生由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為感生電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì). .如果在感生電場(chǎng)所在的

2、空間存在導(dǎo)體如果在感生電場(chǎng)所在的空間存在導(dǎo)體, ,在導(dǎo)在導(dǎo)體中就能產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)體中就能產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì), ,感生電動(dòng)勢(shì)在電路中的作感生電動(dòng)勢(shì)在電路中的作用就是用就是 . .感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)電源電源(3)(3)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì): :由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì). .產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于于 . . 3.3.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算(1)(1)法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律: :E E= .= .若若B B變變, ,而而S S不變不變, ,則則E E= ;= ;若若S S變而變

3、而B(niǎo) B不變不變, ,則則E E= .= .常用于計(jì)算常用于計(jì)算 電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì). .(2)(2)導(dǎo)體垂直切割磁感線導(dǎo)體垂直切割磁感線: :E E= =BlvBlv, ,主要用于求電動(dòng)勢(shì)主要用于求電動(dòng)勢(shì)的的 值值. .(3)(3)如圖如圖7-1-17-1-1所示所示, , 導(dǎo)體棒圍繞棒的一端導(dǎo)體棒圍繞棒的一端在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)而切在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)而切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E E= .= .電源電源瞬時(shí)瞬時(shí)tn平均平均圖圖7-1-17-1-1(4)(4)感應(yīng)電荷量的計(jì)算感應(yīng)電荷量的計(jì)算回路中發(fā)生磁通量變化時(shí)回路中發(fā)生磁通量變化時(shí), ,在在t t內(nèi)遷移

4、的電荷量?jī)?nèi)遷移的電荷量( (感應(yīng)感應(yīng)電荷量電荷量) )為為q q= =I It t= .= .可見(jiàn)可見(jiàn), ,q q僅由回僅由回路電阻和路電阻和 變化量決定變化量決定, ,與發(fā)生磁通量變化的時(shí)與發(fā)生磁通量變化的時(shí)間無(wú)關(guān)間無(wú)關(guān). . 4.4.交變電流的產(chǎn)生及表示交變電流的產(chǎn)生及表示(1)(1)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里, ,繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈里產(chǎn)生的是線圈里產(chǎn)生的是 電流電流. .(2)(2)若若N N匝面積為匝面積為S S的線圈以角速度的線圈以角速度繞垂直于磁場(chǎng)方向繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng), ,從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí), ,其函

5、數(shù)形式為其函數(shù)形式為: :e e= = , ,用用E Em m= =NBSNBS表示電動(dòng)勢(shì)最大值表示電動(dòng)勢(shì)最大值, ,則有則有e e= = . .其電流大小為其電流大小為i i= =RttRtRE磁通量磁通量正弦交變正弦交變NBSNBSsint tE Emsint ttItREResinsinmm5.5.正弦式交流電的有效值與最大值的關(guān)系為正弦式交流電的有效值與最大值的關(guān)系為E E= = U U= ,= ,I I= ,= ,非正弦交流電無(wú)此關(guān)系非正弦交流電無(wú)此關(guān)系, ,必須根必須根 據(jù)電流的據(jù)電流的 , ,用等效的思想來(lái)求解用等效的思想來(lái)求解. . 6.6.變壓器的工作原理是根據(jù)變壓器的工作原

6、理是根據(jù) 原理來(lái)改變交原理來(lái)改變交 流電壓的流電壓的. .電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)熱效應(yīng)熱效應(yīng)2mE2mU2mI思思 路路 方方 法法1.1.判斷電磁感應(yīng)中閉合電路相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法判斷電磁感應(yīng)中閉合電路相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法 (1)(1)常規(guī)法常規(guī)法: :據(jù)原磁場(chǎng)據(jù)原磁場(chǎng)( (B B原原方向及方向及情況情況) ) 確定感應(yīng)磁場(chǎng)確定感應(yīng)磁場(chǎng)( (B B感感方向方向) ) 判斷感應(yīng)電流判斷感應(yīng)電流( (I I感感 方向方向) ) 導(dǎo)體受力及運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)導(dǎo)體受力及運(yùn)動(dòng)趨勢(shì). . (2)2)效果法效果法: :由楞次定律可知由楞次定律可知, ,感應(yīng)電流的感應(yīng)電流的“效果效果”總總 是阻礙引起感應(yīng)電流的是阻礙引

7、起感應(yīng)電流的“原因原因”. .即阻礙物體間的即阻礙物體間的 來(lái)作出判斷來(lái)作出判斷. . 2.2.電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題的解題思路電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題的解題思路 (1)(1)明確研究對(duì)象、研究過(guò)程明確研究對(duì)象、研究過(guò)程. . (2)(2)進(jìn)行正確的受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、感應(yīng)電路分進(jìn)行正確的受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、感應(yīng)電路分 析析( (E E感感和和I I感感的大小、方向、變化的大小、方向、變化) )及相互制約關(guān)系及相互制約關(guān)系. .(3)(3)明確各力的做功情況及伴隨的明確各力的做功情況及伴隨的 情況情況. .(4)(4)利用動(dòng)能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系列方利用動(dòng)能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系列方 程求

8、解程求解. . 3.3.解決感應(yīng)電路綜合問(wèn)題的一般思路是解決感應(yīng)電路綜合問(wèn)題的一般思路是“先電后先電后 力力”, ,即即: : 先作先作“源源”的分析的分析分離出電路中由電磁感應(yīng)分離出電路中由電磁感應(yīng) 所產(chǎn)生的電源所產(chǎn)生的電源, ,求出電源參數(shù)求出電源參數(shù)E E和和r r; ;相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化再進(jìn)行再進(jìn)行“路路”的分析的分析分析電路結(jié)構(gòu)分析電路結(jié)構(gòu), ,弄清串并聯(lián)弄清串并聯(lián)關(guān)系關(guān)系, ,求出相關(guān)部分的電流大小求出相關(guān)部分的電流大小, ,以便安培力的求解以便安培力的求解; ;然后是然后是“力力”的分析的分析分析力學(xué)研究對(duì)象分析力學(xué)研究對(duì)象( (常是金常是金屬桿、導(dǎo)體線圈等屬桿、導(dǎo)

9、體線圈等) )的受力情況的受力情況, ,尤其注意其所受的尤其注意其所受的安培力安培力; ;接著進(jìn)行接著進(jìn)行“運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)的分析狀態(tài)的分析根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系關(guān)系, ,判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型; ;最后是最后是“能量能量”的分析的分析尋找電磁感應(yīng)過(guò)程和力尋找電磁感應(yīng)過(guò)程和力學(xué)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其能量轉(zhuǎn)化和守恒的關(guān)系學(xué)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其能量轉(zhuǎn)化和守恒的關(guān)系. .題型題型1 1 楞次定律和圖象的應(yīng)用楞次定律和圖象的應(yīng)用 例例1 (20091 (2009諸暨市質(zhì)量檢測(cè)諸暨市質(zhì)量檢測(cè)) )如圖如圖7-1-27-1-2所示為兩所示為兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,磁感應(yīng)強(qiáng)度

10、大小均為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B B, ,方向分別垂方向分別垂直紙面向里和向外直紙面向里和向外, ,磁場(chǎng)寬度均為磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng) L, ,距磁場(chǎng)區(qū)域的左距磁場(chǎng)區(qū)域的左側(cè)側(cè)L L處處, ,有一邊為有一邊為L(zhǎng) L的正方形導(dǎo)體線框的正方形導(dǎo)體線框, ,總電阻為總電阻為R R, ,且且線框平面與磁場(chǎng)方向垂直線框平面與磁場(chǎng)方向垂直, ,現(xiàn)用外力現(xiàn)用外力F F使線框以速度使線框以速度v v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域, ,以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn). .規(guī)定規(guī)定: :電電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)的電動(dòng)勢(shì)流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)的電動(dòng)勢(shì)E E為正為正, ,磁感線垂直紙面磁感線垂直紙面向里時(shí)磁通量向里時(shí)磁通量的方

11、向?yàn)檎姆较驗(yàn)檎? ,外力外力F F向右為正向右為正. .則以下則以下關(guān)于線框中的磁通量關(guān)于線框中的磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E E、外力、外力F F和電和電功率功率P P隨時(shí)間變化的圖象正確的是隨時(shí)間變化的圖象正確的是 （ ）圖圖7-1-27-1-2 對(duì)于線圈穿越磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的圖象問(wèn)題對(duì)于線圈穿越磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的圖象問(wèn)題, ,應(yīng)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)注意以下幾點(diǎn): : 1.1.要?jiǎng)澐植煌倪\(yùn)動(dòng)階段要?jiǎng)澐植煌倪\(yùn)動(dòng)階段, ,對(duì)每一過(guò)程應(yīng)用楞次對(duì)每一過(guò)程應(yīng)用楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行分析定律和法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行分析. . 2.2.要根據(jù)有關(guān)物理規(guī)律找到物理量間的函數(shù)關(guān)要根據(jù)有關(guān)物理規(guī)

12、律找到物理量間的函數(shù)關(guān)系系, ,以便確定圖象的形狀以便確定圖象的形狀. . 3.3.線圈穿越方向相反的兩磁場(chǎng)時(shí)線圈穿越方向相反的兩磁場(chǎng)時(shí), ,要注意有兩條要注意有兩條邊都切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)邊都切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). .預(yù)測(cè)演練預(yù)測(cè)演練1 1 如圖如圖7-1-37-1-3所示所示, ,在在MMMM、NNNN區(qū)域中區(qū)域中存在垂直紙面向里存在垂直紙面向里, ,寬為寬為2 2L L的勻的勻強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)磁場(chǎng). .一導(dǎo)線框一導(dǎo)線框abcdefgabcdefg位于紙位于紙面內(nèi)面內(nèi), ,總電阻為總電阻為R R, ,其中其中abab、bcbc、dede、gaga四邊長(zhǎng)度均為四邊長(zhǎng)度均為L(zhǎng) L, ,fg f

13、g、cdcd邊長(zhǎng)度為邊長(zhǎng)度為 , ,abab邊與磁場(chǎng)邊界邊與磁場(chǎng)邊界MMMM重合重合. .從從t t=0=0時(shí)時(shí)刻開(kāi)始刻開(kāi)始, ,線框以速度線框以速度v v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域, ,以逆時(shí)針?lè)揭阅鏁r(shí)針?lè)较驗(yàn)榫€框中的電流的正方向向?yàn)榫€框中的電流的正方向, ,則下列圖象能夠正確反則下列圖象能夠正確反映線框中映線框中i it t關(guān)系的是關(guān)系的是 （ ）圖圖7-1-37-1-3L21解析解析 在在0 0 時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi), ,I I= ;= ;在在 時(shí)刻時(shí)刻, ,有效切割磁有效切割磁場(chǎng)的導(dǎo)線長(zhǎng)度為場(chǎng)的導(dǎo)線長(zhǎng)度為2L,2L,感應(yīng)電流突變?yōu)楦袘?yīng)電流突變?yōu)?; ;在在 時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi), ,有效切割長(zhǎng)度

14、均勻減小至零有效切割長(zhǎng)度均勻減小至零, ,感應(yīng)電流由感應(yīng)電流由 均勻減小至均勻減小至0;0;在在 時(shí)間時(shí)間, ,線框有效切割長(zhǎng)線框有效切割長(zhǎng)度為度為L(zhǎng) L, ,感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较蚋袘?yīng)電流為順時(shí)針?lè)较? ,I I= ;= ;在在 時(shí)間內(nèi)的情況與時(shí)間內(nèi)的情況與 時(shí)間內(nèi)情況類(lèi)似時(shí)間內(nèi)情況類(lèi)似, ,但感應(yīng)電流但感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较驗(yàn)轫槙r(shí)針?lè)较? .vLRBLvvLRBLv2vLvL2RBLv2vLvL32RBLvvLvL43vLvL2答案答案 A預(yù)測(cè)演練預(yù)測(cè)演練2 2 (2009(2009三明市質(zhì)檢三明市質(zhì)檢) )如圖如圖7-1-47-1-4所示所示, ,正正三角形導(dǎo)線框三角形導(dǎo)線框abcabc放在

15、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中靜止不動(dòng)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中靜止不動(dòng), ,磁場(chǎng)方磁場(chǎng)方向與線框平面垂直向與線框平面垂直, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B隨時(shí)間隨時(shí)間t t的變化關(guān)系的變化關(guān)系如圖乙所示如圖乙所示, ,t t=0=0時(shí)刻時(shí)刻, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里里, ,下圖中能表示線框的下圖中能表示線框的abab邊受到的磁場(chǎng)力邊受到的磁場(chǎng)力F F隨時(shí)間隨時(shí)間t t的變化關(guān)系的是的變化關(guān)系的是( (規(guī)定水平向左為力的正方向規(guī)定水平向左為力的正方向)( )( )圖圖7-1-47-1-4解析解析 在在0 03s3s內(nèi)內(nèi), , 恒定恒定, ,E E恒定恒定, ,則則I I恒定恒定, ,方向沿順?lè)?/p>

16、向沿順時(shí)針時(shí)針.0.01s1s內(nèi)內(nèi), ,F F= =ILILababB B, ,方向向左方向向左,1,13s3s內(nèi)內(nèi), ,B B改變方向改變方向, ,所以所以F F方向向右方向向右. .因此因此F F的變化與的變化與B B的變化一致的變化一致, ,同理同理3 36s6s內(nèi)與內(nèi)與0 03s3s內(nèi)相同內(nèi)相同. .tB答案答案 A題型題型2 2 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)分析電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)分析例例2 2 (2009(2009威海市威海市5 5月模擬月模擬) ) (10(10分分) )光滑的平行金光滑的平行金屬屬導(dǎo)軌長(zhǎng)導(dǎo)軌長(zhǎng)L L=2m,=2m,兩導(dǎo)軌間距兩導(dǎo)軌間距d d=0.5m,=0.5m,軌道平面與

17、水平面的夾角軌道平面與水平面的夾角=30=30, ,導(dǎo)軌上端接一阻值為導(dǎo)軌上端接一阻值為R R=0.6=0.6的的電阻電阻, ,軌道所在空間有垂直軌道軌道所在空間有垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,磁場(chǎng)的磁磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度感應(yīng)強(qiáng)度B B=1T,=1T,如圖如圖7-1-57-1-5所示所示. .有一質(zhì)量有一質(zhì)量m m=0.5kg=0.5kg、電阻電阻r r=0.4=0.4的金屬棒的金屬棒abab, ,放在導(dǎo)軌最上端放在導(dǎo)軌最上端, ,其余部分其余部分電阻不計(jì)電阻不計(jì). .當(dāng)棒當(dāng)棒abab從軌道最上端由靜止開(kāi)始下滑到底從軌道最上端由靜止開(kāi)始下滑到底圖圖7-1-57-1-5端脫離軌道

18、時(shí)端脫離軌道時(shí), ,電阻電阻R R上產(chǎn)生的熱量上產(chǎn)生的熱量Q1=0.6J,Q1=0.6J,取取g=10m/s2,g=10m/s2,試求試求: :(1)(1)當(dāng)棒的速度當(dāng)棒的速度v v=2m/s=2m/s時(shí)時(shí), ,電阻電阻R R兩端的電壓兩端的電壓. .(2)(2)棒下滑到軌道最底端時(shí)的速度大小棒下滑到軌道最底端時(shí)的速度大小. .(3)(3)棒下滑到軌道最底端時(shí)的加速度大小棒下滑到軌道最底端時(shí)的加速度大小. .解答解答 (1)(1)速度速度v v=2m/s=2m/s時(shí)時(shí), ,棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E E= =BdvBdv=1V=1V (1 (1分分) )電路中的電流電路中的電流

19、I I= =1A= =1A (1 (1分分) )所以電阻所以電阻R R兩端的電壓兩端的電壓U U= =IRIR=0.6V=0.6V (1 (1分分) )(2)(2)根據(jù)根據(jù)Q Q= =I I2 2RtRtR R在棒下滑的整個(gè)過(guò)程中金屬棒中產(chǎn)生的熱量在棒下滑的整個(gè)過(guò)程中金屬棒中產(chǎn)生的熱量Q Q2 2= =0.4J= =0.4J (1 (1分分) )rRE1QRr設(shè)棒到達(dá)底端時(shí)的速度為設(shè)棒到達(dá)底端時(shí)的速度為v vm m, ,根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律律, ,得得mgLmgLsinsin= += +Q Q1 1+ +Q Q2 2 (2 (2分分) )解得解得v vm m=4m/s=4

20、m/s (1 (1分分) )(3)(3)棒到底端時(shí)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流棒到底端時(shí)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I Im m= =2A= =2A (1 (1分分) )根據(jù)牛頓第二定律有根據(jù)牛頓第二定律有mgmgsinsin- -BIBIm md d= =mama (1 (1分分) )解得解得a a=3m/s=3m/s2 2 (1 (1分分) )2m21mvrRBdvm答案答案 (1)0.6V (2)4m/s (3)3m/s(1)0.6V (2)4m/s (3)3m/s2 2 1. 1.本題綜合考查電磁感應(yīng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、能本題綜合考查電磁感應(yīng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律等量的轉(zhuǎn)化與守恒定律等, ,

21、解答的關(guān)鍵是對(duì)金屬框進(jìn)行解答的關(guān)鍵是對(duì)金屬框進(jìn)行正確的受力分析正確的受力分析, ,弄清楚能量的轉(zhuǎn)化情況弄清楚能量的轉(zhuǎn)化情況. . 2.2.對(duì)導(dǎo)體棒或線框受力分析時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒或線框受力分析時(shí), ,安培力是它們安培力是它們受到的其中一個(gè)力受到的其中一個(gè)力, ,因此分析導(dǎo)體棒或線框的運(yùn)動(dòng)規(guī)因此分析導(dǎo)體棒或線框的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)律時(shí), , 方法與力學(xué)中完全相同方法與力學(xué)中完全相同, ,但須注意的是但須注意的是, ,安培安培力是個(gè)容易變化的力力是個(gè)容易變化的力, ,其大小和方向都可能隨著速度其大小和方向都可能隨著速度的變化而變化的變化而變化. .預(yù)測(cè)演練預(yù)測(cè)演練3 3 如圖如圖7-1-67-1-6甲所示甲所示,

22、 ,空間存在豎直向上的空間存在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,abab、cdcd是相互平行的間是相互平行的間距為距為l l的長(zhǎng)直導(dǎo)軌的長(zhǎng)直導(dǎo)軌, ,它們處于同一水平面內(nèi)它們處于同一水平面內(nèi), ,左端由金左端由金屬絲屬絲bcbc相連相連, ,MNMN是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量為是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量為m m的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒, ,已知已知MNMN與與bcbc的總電阻為的總電阻為R R, ,abab、cdcd的電阻不計(jì)的電阻不計(jì). .用水用水平向右的拉力使導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌做勻速運(yùn)動(dòng)平向右的拉力使導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌做勻速運(yùn)動(dòng), ,并始終保并始終保持棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好持棒與導(dǎo)軌垂直且接觸

23、良好. .圖乙是棒所受拉力和安圖乙是棒所受拉力和安培力與時(shí)間關(guān)系的圖象培力與時(shí)間關(guān)系的圖象, ,已知重力加速度為已知重力加速度為g g. .圖圖7-1-67-1-6(1)(1)求導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)求導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù). .(2)(2)已知導(dǎo)體棒發(fā)生位移已知導(dǎo)體棒發(fā)生位移x x的過(guò)程中的過(guò)程中bcbc邊上產(chǎn)生的焦耳邊上產(chǎn)生的焦耳熱為熱為Q Q, ,求導(dǎo)體棒的電阻值求導(dǎo)體棒的電阻值. .(3)(3)在導(dǎo)體棒發(fā)生位移在導(dǎo)體棒發(fā)生位移x x后軌道變?yōu)楣饣壍篮筌壍雷優(yōu)楣饣壍? ,此后水此后水平拉力的大小仍保持不變平拉力的大小仍保持不變, ,圖圖7-1-77-1-7中中、是兩位同學(xué)畫(huà)出

24、的導(dǎo)體棒是兩位同學(xué)畫(huà)出的導(dǎo)體棒所受安培力隨時(shí)間變化的圖線所受安培力隨時(shí)間變化的圖線. .判判斷他們畫(huà)的是否正確斷他們畫(huà)的是否正確, ,若正確請(qǐng)說(shuō)若正確請(qǐng)說(shuō)明理由明理由; ;若都不正確若都不正確, ,請(qǐng)你在圖中定請(qǐng)你在圖中定性畫(huà)出你認(rèn)為正確的圖線性畫(huà)出你認(rèn)為正確的圖線, ,并說(shuō)明理由并說(shuō)明理由.(.(要求要求: :說(shuō)理說(shuō)理過(guò)程寫(xiě)出必要的數(shù)學(xué)表達(dá)式過(guò)程寫(xiě)出必要的數(shù)學(xué)表達(dá)式) )圖圖7-1-77-1-7解析解析 (1)(1)根據(jù)導(dǎo)體棒根據(jù)導(dǎo)體棒MNMN勻速運(yùn)動(dòng)可知它受牽引力、勻速運(yùn)動(dòng)可知它受牽引力、安培力和摩擦力安培力和摩擦力F Ff f三力平衡三力平衡, ,由圖象可知拉力大小為由圖象可知拉力大小為

25、F F0 0, ,安培力大小為安培力大小為 , ,根據(jù)牛頓第二定律有根據(jù)牛頓第二定律有: :F F0 0- - -F Ff f=0=0F Ff f= =F FN NF FN N= =mgmg解得解得= =(2)(2)根據(jù)功能關(guān)系可知導(dǎo)體棒根據(jù)功能關(guān)系可知導(dǎo)體棒MNMN克服安培力做功將克服安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能, ,在電路中電能轉(zhuǎn)化為電熱在電路中電能轉(zhuǎn)化為電熱, ,電路電路中的總電熱中的總電熱Q Q總總= = 設(shè)導(dǎo)體棒的電阻值為設(shè)導(dǎo)體棒的電阻值為r r, ,根據(jù)電路串聯(lián)關(guān)系可知根據(jù)電路串聯(lián)關(guān)系可知021F021FmgF20 xF021總總QQQRr解得解得r r= =R R

26、(1- )(1- )(3)(3)兩位同學(xué)畫(huà)的圖線都不正確兩位同學(xué)畫(huà)的圖線都不正確. .設(shè)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的速度大小為設(shè)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的速度大小為v v, ,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E E, ,感應(yīng)電流為感應(yīng)電流為I IF F安安= =BIlBIlI I= =E E= =BlvBlv解得解得F F安安= =根據(jù)牛頓第二定律有根據(jù)牛頓第二定律有F F0 0- -F F安安= =mama分析可知隨著導(dǎo)體棒加速分析可知隨著導(dǎo)體棒加速, ,安培安培力力F F安安逐漸增大逐漸增大, ,加速度逐漸減小加速度逐漸減小. .當(dāng)當(dāng)F F安安= =F F0 0時(shí)導(dǎo)體棒將時(shí)導(dǎo)體棒將做勻速運(yùn)動(dòng)做勻速運(yùn)動(dòng), ,F F安

27、安不再變化不再變化. .其變化過(guò)程如右圖所示其變化過(guò)程如右圖所示. .xFQ02RERvlB22題型題型3 3 電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題 例例3 3 (2009(2009徐州市第三次調(diào)研徐州市第三次調(diào)研) )如圖如圖7-1-87-1-8所示所示, , 正方形線框正方形線框abcdabcd放在光滑絕緣的放在光滑絕緣的水平面上水平面上, ,其邊長(zhǎng)其邊長(zhǎng)L L=0.5m=0.5m、質(zhì)量、質(zhì)量m m=0.5kg=0.5kg、電阻、電阻R R=0.5,=0.5,MM、N N分別分別為線框?yàn)榫€框adad、bcbc邊的中點(diǎn)邊的中點(diǎn). .圖示兩個(gè)圖示兩個(gè)虛線區(qū)域內(nèi)分別有豎直向下和向上的勻強(qiáng)

28、磁場(chǎng)虛線區(qū)域內(nèi)分別有豎直向下和向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,磁感磁感應(yīng)強(qiáng)度均為應(yīng)強(qiáng)度均為B B=1T,=1T,PQPQ為其分界線為其分界線, ,線框從圖示位置以線框從圖示位置以速度速度v v0 0=2m/s=2m/s勻速向右滑動(dòng)勻速向右滑動(dòng), ,當(dāng)當(dāng)MNMN與與PQPQ重合時(shí)重合時(shí), ,線框線框圖圖7-1-87-1-8答案答案 (1) (2)(1) (2)(3)(3)見(jiàn)解析見(jiàn)解析mgF20)21 (0 xFQR的速度的速度v v1 1=1m/s,=1m/s,此時(shí)立刻對(duì)線框施加一沿運(yùn)動(dòng)方向的此時(shí)立刻對(duì)線框施加一沿運(yùn)動(dòng)方向的水平拉力水平拉力, ,使線框勻速運(yùn)動(dòng)直至完全進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁使線框勻速運(yùn)動(dòng)直至完全進(jìn)入

29、右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域場(chǎng)區(qū)域. .求求: :(1)(1)線框由圖示位置運(yùn)動(dòng)到線框由圖示位置運(yùn)動(dòng)到MNMN與與PQPQ重合的過(guò)程中磁重合的過(guò)程中磁通量的變化量通量的變化量. .(2)(2)線框運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最大加速度的大小線框運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最大加速度的大小. .(3)(3)在上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程中, ,線框中產(chǎn)生的焦耳熱線框中產(chǎn)生的焦耳熱. . 思路導(dǎo)引思路導(dǎo)引 最大加速度最大加速度a a線框受到的安培力線框受到的安培力F Fmaxmax I I最大最大v v最大最大cdcd邊剛進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)時(shí)邊剛進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)時(shí), ,此此時(shí)時(shí)abab邊與邊與cdcd邊都受到向左的安培力邊都受到向左的安培力. .解析解析

30、 (1)(1)MNMN與與PQPQ重合時(shí)重合時(shí), ,穿過(guò)線框的磁通量為零穿過(guò)線框的磁通量為零, ,故磁通量的變化量為故磁通量的變化量為= =BSBS= =BLBL2 2=1=10.50.52 2Wb=0.25WbWb=0.25Wb(2)(2)cdcd邊剛過(guò)邊剛過(guò)PQPQ的瞬間的瞬間, ,線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E E=2=2BLvBLv0 0=2=21 10.50.52V=2V2V=2V感應(yīng)電流的大小為感應(yīng)電流的大小為I I= =4A= =4A線框所受安培力的大小為線框所受安培力的大小為F F=2=2BILBIL=2=21 14 40.5N=4N0.5N=4N線框加速度的大小為線框

31、加速度的大小為a a= m/s= m/s2 2=8m/s=8m/s2 2(3)(3)MNMN到達(dá)到達(dá)PQPQ前前, ,由能量守恒可知由能量守恒可知, ,線框中產(chǎn)生的焦線框中產(chǎn)生的焦耳熱為耳熱為A5 . 02RE5 . 04mFQ Q1 1= =0.75J= =0.75JMNMN與與PQPQ重合的時(shí)刻重合的時(shí)刻, ,線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E E1 1=2=2BLvBLv1 1=2=21 10.50.51V=1V1V=1VMNMN經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)PQPQ后后, ,線框中產(chǎn)生的焦耳熱線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q Q2 2= =0.5J= =0.5J故在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中故在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中, ,線框中產(chǎn)生的

32、焦耳熱為線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q Q= =Q Q1 1+ +Q Q2 2=1.25J=1.25J答案答案 (1)0.25 Wb (2)8 m/s(1)0.25 Wb (2)8 m/s2 2 (3)1.25 J (3)1.25 J21202121mvmv1212vLRE 本題是與電磁感應(yīng)有關(guān)的力電綜合題本題是與電磁感應(yīng)有關(guān)的力電綜合題, ,涉及到法涉及到法拉第電磁感應(yīng)定律、安培力、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、能的拉第電磁感應(yīng)定律、安培力、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、能的轉(zhuǎn)化與守恒定律轉(zhuǎn)化與守恒定律. . 1.1.利用動(dòng)能關(guān)系的觀點(diǎn)分析電磁感應(yīng)問(wèn)題利用動(dòng)能關(guān)系的觀點(diǎn)分析電磁感應(yīng)問(wèn)題, ,首先首先應(yīng)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析應(yīng)

33、對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析, ,判斷各力做功情判斷各力做功情況況, ,利用動(dòng)能定理或功能關(guān)系列式求解利用動(dòng)能定理或功能關(guān)系列式求解. . 2.2.利用能量守恒分析電磁感應(yīng)問(wèn)題時(shí)利用能量守恒分析電磁感應(yīng)問(wèn)題時(shí), ,應(yīng)注意明應(yīng)注意明確初、末狀態(tài)及其能量轉(zhuǎn)化確初、末狀態(tài)及其能量轉(zhuǎn)化, ,根據(jù)力做功和相應(yīng)形式根據(jù)力做功和相應(yīng)形式能的轉(zhuǎn)化列式求解能的轉(zhuǎn)化列式求解. .預(yù)測(cè)演練預(yù)測(cè)演練4 4 (2009(2009大連市第二次模擬大連市第二次模擬) )用相同的導(dǎo)用相同的導(dǎo)線做成的正方形線框線做成的正方形線框abcdabcd, ,其質(zhì)量為其質(zhì)量為m m、邊長(zhǎng)為、邊長(zhǎng)為L(zhǎng) L、總、總電阻為電阻為R R, ,如

34、圖如圖7-1-97-1-9所示放在與水平面成所示放在與水平面成角的光滑角的光滑斜面上斜面上, ,線框的線框的abab邊水平邊水平, ,距其下方距其下方L L處存在兩個(gè)方向處存在兩個(gè)方向垂直斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域垂直斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,區(qū)域上下邊界間的距離區(qū)域上下邊界間的距離為為L(zhǎng) L, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B,區(qū)域上下邊界間的距離區(qū)域上下邊界間的距離為為2 2L L, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2 2B B. .由靜止釋放線框由靜止釋放線框, ,當(dāng)當(dāng)abab邊邊剛穿過(guò)兩磁場(chǎng)的分界線剛穿過(guò)兩磁場(chǎng)的分界線QQQQ進(jìn)入磁場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)時(shí), ,線框做線框做勻速運(yùn)動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng). .求求

35、: :圖圖7-1-97-1-9(1)(1)abab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)時(shí), ,abab兩點(diǎn)間的電壓大小兩點(diǎn)間的電壓大小. .(2)(2)abab邊從邊從PPPP位置運(yùn)動(dòng)到位置運(yùn)動(dòng)到NNNN位置過(guò)程中位置過(guò)程中, ,線框中線框中產(chǎn)生的焦耳熱產(chǎn)生的焦耳熱. .解析解析 (1)(1)設(shè)設(shè)abab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度為區(qū)域時(shí)的速度為v v1 1, ,由由動(dòng)能定理得動(dòng)能定理得mgLmgLsinsin= =v v1 1= =E E1 1= =BLvBLv1 1I I1 1= =abab間的電壓間的電壓U U= =I I1 1(2)(2)線框線框abab邊運(yùn)動(dòng)到邊運(yùn)動(dòng)到NNNN位置之前

36、位置之前, ,只有只有abab邊從邊從PPPP位置沿斜面下滑位置沿斜面下滑2 2L L的過(guò)程產(chǎn)生感應(yīng)電流的過(guò)程產(chǎn)生感應(yīng)電流, ,設(shè)線框設(shè)線框abab邊邊在在區(qū)域勻速運(yùn)動(dòng)的速度為區(qū)域勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v v2 2, ,線圈中電流為線圈中電流為I I2 2, ,abab和和cdcd兩個(gè)邊切割磁感線兩個(gè)邊切割磁感線, ,總電動(dòng)勢(shì)總電動(dòng)勢(shì)E E2 2=2=2BLvBLv2 2+ +BLvBLv2 2=3=3BLvBLv2 22121mvsin2gLRE1sin24343gLBLR 442223162sinsin3)2(sin243) 1 (LBRgmmgLgLBLI I2 2= =abab和和cdcd兩

37、個(gè)邊受沿斜面向上的安培力兩個(gè)邊受沿斜面向上的安培力F F=2=2BIBI2 2L L+ +BIBI2 2L L=3=3BIBI2 2L L線框做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)線框做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)F F= =mgmgsinsinv v2 2= =根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律mgmg3 3L Lsinsin= += +Q QQ Q=3=3mgLmgLsinsin- -RE2229sinLBmgR442223162sinLBRgm2221mv答案答案 圖圖7-1-107-1-10s1001W2110V2220rad/s 100題型題型4 4 變壓器原理與交流電特性變壓器原理與交流電特性 例例4 4 (200

38、9(2009煙臺(tái)市高考適應(yīng)性練習(xí)三煙臺(tái)市高考適應(yīng)性練習(xí)三) )如圖如圖7-1-107-1-10所示所示, , 理想變壓器原、副線圈匝數(shù)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為之比為41,41,原線圈接入一電壓為原線圈接入一電壓為u u= =U U0 0sinsint t的交流電源的交流電源, ,副線圈接一副線圈接一個(gè)個(gè)R R=27.5=27.5的負(fù)載電阻的負(fù)載電阻. .若若U U0 0= ,= , , ,則下列結(jié)論正確的是則下列結(jié)論正確的是（ ）A.A.副線圈中電壓表的讀數(shù)為副線圈中電壓表的讀數(shù)為55V55VB.B.副線圈中輸出交流電的周期為副線圈中輸出交流電的周期為C.C.原線圈中電流表的讀數(shù)為原線圈

39、中電流表的讀數(shù)為0.5A0.5AD.D.原線圈中的輸入功率為原線圈中的輸入功率為解析解析 電壓表的讀數(shù)為電壓的有效值電壓表的讀數(shù)為電壓的有效值, =4, =4,U U1 1= =220V,= =220V,U U2 2=55V,A=55V,A正確正確; ;T T= =0.02s,= =0.02s,B B錯(cuò)錯(cuò); ;I I2 2= =2A, ,= =2A, ,I I1 1= =0.5A,C= =0.5A,C正確正確; ;原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率, ,P P入入= =P P出出= = =110W,D =110W,D錯(cuò)錯(cuò). .2121nnUU20Us100

40、225 .27552RU1221nnIIA241W5 .2755222RU答案答案 AC 1. 1.各種電表的示數(shù)以及有關(guān)能量的計(jì)算中的電各種電表的示數(shù)以及有關(guān)能量的計(jì)算中的電壓、電流值都是有效值壓、電流值都是有效值. . 2.2.變壓器只對(duì)交流電變壓變壓器只對(duì)交流電變壓, ,對(duì)直流電不變壓對(duì)直流電不變壓. . 3.3.三個(gè)重要關(guān)系三個(gè)重要關(guān)系: :P P入入= =P P出出, ,P P出出決定決定P P入入; ; , ,由原、副線圈的匝數(shù)比決定由原、副線圈的匝數(shù)比決定. . , ,輸出電流的變化決定輸入電流的輸出電流的變化決定輸入電流的 變化變化. .2121nnUU1221nnII預(yù)測(cè)演練

41、預(yù)測(cè)演練5 5 (2009(2009象山北侖兩地高考適應(yīng)性考試象山北侖兩地高考適應(yīng)性考試) ) 如圖如圖7-1-117-1-11所示所示, ,理想變壓器的副理想變壓器的副線圈上通過(guò)輸電線接有三只燈泡線圈上通過(guò)輸電線接有三只燈泡L L1 1、L L2 2和和L L3 3, ,輸電線的等效電阻為輸電線的等效電阻為R R, ,原線圈接有一個(gè)理想電流表原線圈接有一個(gè)理想電流表. .開(kāi)始開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)開(kāi)關(guān)S S接通接通, ,當(dāng)當(dāng)S S斷開(kāi)時(shí)斷開(kāi)時(shí), ,以下說(shuō)法正確的是以下說(shuō)法正確的是 （ ）A.A.原線圈兩端原線圈兩端P P、Q Q間的輸入電壓減小間的輸入電壓減小B.B.等效電阻等效電阻R R上的功率變大

42、上的功率變大C.C.原線圈中電流表示數(shù)變大原線圈中電流表示數(shù)變大D.D.燈泡燈泡L L1 1和和L L2 2變亮變亮圖圖7-1-117-1-11解析解析 當(dāng)當(dāng)S S斷開(kāi)時(shí)斷開(kāi)時(shí), ,副線圈總電阻變大副線圈總電阻變大, ,而電壓不變而電壓不變, ,通過(guò)通過(guò)R R的電流變小的電流變小, ,由由P P= =I I2 2R R知知,B,B錯(cuò)錯(cuò); ;由于副線圈電流由于副線圈電流變小變小, ,原、副線圈電壓不變?cè)?、副線圈電壓不變, ,輸出功率減小輸出功率減小, ,輸入功率輸入功率也減小也減小, ,輸入電流減小輸入電流減小,C,C錯(cuò)錯(cuò); ;U U2 2不變不變, ,U UR R減小減小, ,燈燈L L1 1

43、與與L L2 2兩端電壓增大兩端電壓增大,D,D對(duì)對(duì). .答案答案 D預(yù)測(cè)演練預(yù)測(cè)演練6 6 (2009(2009長(zhǎng)春、哈爾濱、沈陽(yáng)、大連第二長(zhǎng)春、哈爾濱、沈陽(yáng)、大連第二次聯(lián)考次聯(lián)考) )如圖如圖7-1-127-1-12所示所示, ,MM、N N是輸電線是輸電線, ,甲是電流甲是電流互感器互感器, ,乙是電壓互感器乙是電壓互感器. .已知已知n n1 1n n2 2=1100, =1100, n n3 3n n4 4=5001.=5001.若若 表和表和 表的示數(shù)分別為表的示數(shù)分別為10A10A和和44V,44V,則則輸電線輸送的功率為輸電線輸送的功率為 （ ）圖圖7-1-127-1-12A.

44、88WA.88WB.440WB.440WC.2.2C.2.210103 3W WD.2.2D.2.210107 7W W解析解析 由由 , ,I I1 1= =100= =10010A=1000A, ,10A=1000A, ,U U3 3= =500= =50044V=22000V,44V=22000V,P P= =U U3 3I I1 1=22=2210103 310103 3W W=2.2=2.210107 7W W. .1221IInn122nln4343UUnn443Unn答案答案 D1.1.(2009(2009寧夏寧夏19)19)如圖如圖7-1-137-1-13所示所示, ,一導(dǎo)體圓

45、環(huán)位一導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)于紙面內(nèi), ,O O為圓心為圓心. .環(huán)內(nèi)兩個(gè)圓心環(huán)內(nèi)兩個(gè)圓心角為角為9090的扇形區(qū)域內(nèi)分別有勻強(qiáng)的扇形區(qū)域內(nèi)分別有勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁場(chǎng), ,兩磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相兩磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等等, ,方向相反且均與紙面垂直方向相反且均與紙面垂直. .導(dǎo)體導(dǎo)體桿桿OMOM可繞可繞O O轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng), ,MM端通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)與圓環(huán)接觸良好端通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)與圓環(huán)接觸良好. .在圓心和圓環(huán)間連有電阻在圓心和圓環(huán)間連有電阻R R. .桿桿OMOM以勻角速度以勻角速度逆時(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)針轉(zhuǎn)動(dòng), ,t t=0=0時(shí)恰好在圖示位置時(shí)恰好在圖示位置. .規(guī)定從規(guī)定從a a到到b b流經(jīng)電阻流經(jīng)電阻R R的

46、電流方向?yàn)檎碾娏鞣较驗(yàn)檎? ,圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻忽略不計(jì)圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻忽略不計(jì), ,則則圖圖7-1-137-1-13桿從桿從t t=0=0開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中, ,電流隨電流隨t t變化的圖變化的圖象是象是 （ ）解析解析 旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中切割磁感線旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中切割磁感線, ,產(chǎn)生電動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)勢(shì), ,由右手定則可判斷由右手定則可判斷, ,開(kāi)始時(shí)電流方向由開(kāi)始時(shí)電流方向由b b向向a a, ,為負(fù)為負(fù)方向方向, ,后來(lái)磁場(chǎng)方向相反后來(lái)磁場(chǎng)方向相反, ,電流方向?yàn)檎较螂娏鞣较驗(yàn)檎较? ,因?yàn)橹灰驗(yàn)橹挥虚_(kāi)始的有開(kāi)始的1/41/4周期和第周期和第3 3個(gè)個(gè)1

47、/41/4周期內(nèi)導(dǎo)體棒切割磁感周期內(nèi)導(dǎo)體棒切割磁感線線, ,所以所以C C正確正確. .答案答案 C2.2.(2009(2009陜西省師大附中第五次模擬陜西省師大附中第五次模擬) )矩形導(dǎo)線框矩形導(dǎo)線框 abcdabcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,在外力控制下靜止不動(dòng)在外力控制下靜止不動(dòng), ,磁磁 感線方向與線圈平面垂直感線方向與線圈平面垂直, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B隨時(shí)間變隨時(shí)間變 化的圖象如圖化的圖象如圖7-1-147-1-14所示所示. .t t=0=0時(shí)刻時(shí)刻, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁感應(yīng)強(qiáng)度的 方向垂直紙面向里方向垂直紙面向里. .在在0 04s4s時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi), ,線框線框a

48、bab邊受力邊受力隨時(shí)間變化的圖象隨時(shí)間變化的圖象( (力的方向規(guī)定以向左為正方向力的方向規(guī)定以向左為正方向),),可能是下圖中的可能是下圖中的 ( )( )圖圖7-1-147-1-14解析解析 0 01s1s內(nèi)內(nèi), ,E E= = 恒定恒定, ,故故I I= = 恒定恒定, ,方向由方向由b ba a. .F F= =BILBIL, ,方向水平向左方向水平向左, ,大小隨大小隨B B的均勻減小而減的均勻減小而減小小;1;12s2s內(nèi)同理可得內(nèi)同理可得F F= =BILBIL, ,方向水平向右方向水平向右, ,大小隨大小隨B B的的均勻增大而增大均勻增大而增大,D,D正確正確. .tBSRE答

49、案答案 D3.3.(2009(2009泉州市質(zhì)檢泉州市質(zhì)檢) )如圖如圖7-1-157-1-15所示所示, ,xOyxOy平面內(nèi)平面內(nèi) 有一半徑為有一半徑為R R的圓形區(qū)域的圓形區(qū)域, ,區(qū)域內(nèi)區(qū)域內(nèi) 有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B的勻強(qiáng)磁的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)場(chǎng), ,左半圓磁場(chǎng)方向垂直于左半圓磁場(chǎng)方向垂直于xOyxOy平平 面向里面向里, ,右半圓磁場(chǎng)方向垂直于右半圓磁場(chǎng)方向垂直于 xOyxOy平面向外平面向外. .一平行于一平行于y y軸的長(zhǎng)導(dǎo)體棒軸的長(zhǎng)導(dǎo)體棒abab以速度以速度 v v沿沿x x軸正方向做勻速運(yùn)動(dòng)軸正方向做勻速運(yùn)動(dòng), ,則導(dǎo)體棒則導(dǎo)體棒abab兩端的感應(yīng)兩端的感應(yīng) 電動(dòng)

50、勢(shì)電動(dòng)勢(shì)E E( (取取a ab b為電動(dòng)勢(shì)的正方向?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的正方向) )與導(dǎo)體棒位置與導(dǎo)體棒位置 x x關(guān)系的圖象是（關(guān)系的圖象是（ ）圖圖7-1-157-1-15解析解析 導(dǎo)體棒的有效切割長(zhǎng)度為導(dǎo)體棒的有效切割長(zhǎng)度為L(zhǎng) L, ,如右圖所示如右圖所示. .L L= =E=E= =E E2 2=4B=4B2 2v v2 2(2(2RxRx- -x x2 2) )在在00 x x R R時(shí)時(shí), ,開(kāi)口向下開(kāi)口向下, ,在在R R x x22R R時(shí)為開(kāi)口向上的拋物時(shí)為開(kāi)口向上的拋物線線. .當(dāng)當(dāng)x x= =R R時(shí)時(shí), ,E E=2=2BRvBRv最大最大,A,A正確正確. .22)(2xRR2

51、2222xRxRRBv222xRxBv答案答案 A4.4.(2009(2009邯鄲市邯鄲市5 5月第二次模擬月第二次模擬) )水平放置的一個(gè)面水平放置的一個(gè)面 積為積為S S的圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,線框平面與線框平面與 磁場(chǎng)垂直磁場(chǎng)垂直, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B1 1隨時(shí)間隨時(shí)間t t的變化關(guān)系如圖的變化關(guān)系如圖7-7-1-161-16甲所示甲所示,0,01s1s內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直線框平面向下內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直線框平面向下. .圓圓形金屬框與兩根水平的平行金屬導(dǎo)軌相連接形金屬框與兩根水平的平行金屬導(dǎo)軌相連接, ,導(dǎo)軌上導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒放置一根導(dǎo)體棒, ,導(dǎo)體

52、棒的長(zhǎng)為導(dǎo)體棒的長(zhǎng)為L(zhǎng) L、電阻為、電阻為R R, ,且與導(dǎo)且與導(dǎo)軌接觸良好軌接觸良好, ,導(dǎo)體棒處于另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)導(dǎo)體棒處于另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B2 2中中, ,如圖乙如圖乙所示所示. .若導(dǎo)體棒始終保持靜止若導(dǎo)體棒始終保持靜止, ,則其所受的靜摩擦力則其所受的靜摩擦力F Ff f隨時(shí)間變化的圖象是圖中的隨時(shí)間變化的圖象是圖中的( (設(shè)向右的方向?yàn)殪o摩擦設(shè)向右的方向?yàn)殪o摩擦力的正方向力的正方向) ) （ ）圖圖7-1-167-1-16解析解析 F F= =F Ff f, ,F F= =B B2 2ILIL, ,I I= ,= ,F F= =F Ff f= = ,B,B正確正確. .RtBRtB答案

53、答案 B5.5.(2009(2009河北衡水中學(xué)第二次模擬河北衡水中學(xué)第二次模擬) )如圖如圖7-1-177-1-17甲甲 所示所示, ,abcdabcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線 框框, ,在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域, ,MNMN和和 MMN N是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界, ,并與線框的并與線框的 bcbc邊平行邊平行, ,磁場(chǎng)方向與線框平面垂直磁場(chǎng)方向與線框平面垂直. .現(xiàn)金屬線框現(xiàn)金屬線框 由距由距MNMN的某一高度從靜止開(kāi)始下落的某一高度從靜止開(kāi)始下落, ,圖乙是金屬圖乙是金屬 線框由

54、開(kāi)始下落到完全穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域瞬間的線框由開(kāi)始下落到完全穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域瞬間的 速度速度時(shí)間圖象時(shí)間圖象. .已知金屬線框的質(zhì)量為已知金屬線框的質(zhì)量為m m, ,當(dāng)?shù)氐漠?dāng)?shù)氐?重力加速度為重力加速度為g g, ,圖象中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的字母均圖象中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的字母均 為已知量為已知量. .根據(jù)題中所給條件根據(jù)題中所給條件, ,以下說(shuō)法正確的是以下說(shuō)法正確的是 （ ）圖圖7-1-177-1-17A.A.可以求出金屬框的邊長(zhǎng)可以求出金屬框的邊長(zhǎng)B.B.可以求出磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以求出磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.C.可以求出金屬線框在進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中通過(guò)線框某可以求出金屬線框在進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中通過(guò)線框某 一橫

55、截面的電量一橫截面的電量D.D.可以求出金屬線框在整個(gè)下落過(guò)程中所產(chǎn)生的熱可以求出金屬線框在整個(gè)下落過(guò)程中所產(chǎn)生的熱 量量解析解析 t t1 1t t2 2時(shí)間內(nèi)以速度時(shí)間內(nèi)以速度v v1 1勻速運(yùn)動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng), ,可得可得mgmg= = 和和L L= =v v1 1( (t t2 2- -t t1 1),A),A對(duì)對(duì); ;由于電阻由于電阻R R不知不知,B,B錯(cuò)錯(cuò); ;由于由于I I= ,= ,I I不能求不能求,C,C錯(cuò)錯(cuò); ;在在MNMN上面自由下落的高度為上面自由下落的高度為h h1 1, ,h h1 1= = , ,MNMN與與MMN N之間的距離為之間的距離為h h2 2= =v v

56、1 1( (t t2 2- -t t1 1)+ ,)+ ,出磁場(chǎng)過(guò)程下落距離出磁場(chǎng)過(guò)程下落距離h h3 3= =L L= =v v1 1( (t t2 2- -t t1 1),),h h= =h h1 1+ +h h2 2+ +h h3 3, ,由能由能的轉(zhuǎn)化與守恒定律的轉(zhuǎn)化與守恒定律mghmgh= =Q Q+ ,D+ ,D正確正確. .RvLB122tqgv221gvv221222321mv答案答案 AD6.6.(2009(2009安徽省高考仿真題三安徽省高考仿真題三) )如圖如圖7-1-187-1-18所示所示, , ABCDABCD為固定的水平光滑矩形金屬導(dǎo)軌為固定的水平光滑矩形金屬導(dǎo)軌

57、, ,ABAB間距離間距離 為為L(zhǎng) L, ,左右兩端均接有阻值為左右兩端均接有阻值為R R的電阻的電阻, ,處在方向豎處在方向豎 直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,質(zhì)量質(zhì)量 為為m m、長(zhǎng)為、長(zhǎng)為L(zhǎng) L的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒MNMN放在導(dǎo)軌上放在導(dǎo)軌上, ,甲、乙兩根甲、乙兩根 相同的輕質(zhì)彈簧一端與相同的輕質(zhì)彈簧一端與MNMN棒中點(diǎn)連接棒中點(diǎn)連接, ,另一端均另一端均 被固定被固定, ,MNMN棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸, ,導(dǎo)導(dǎo) 軌與軌與MNMN棒的電阻均忽略不計(jì)棒的電阻均忽略不計(jì). .初始時(shí)刻初始時(shí)刻, ,兩彈簧

58、恰兩彈簧恰 好處于自然長(zhǎng)度好處于自然長(zhǎng)度, ,MNMN棒具有水平向左的初速度棒具有水平向左的初速度v v0 0, , 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間經(jīng)過(guò)一段時(shí)間, ,MNMN棒第一次運(yùn)動(dòng)至最右端棒第一次運(yùn)動(dòng)至最右端, ,在這一在這一 過(guò)程中過(guò)程中ABAB間電阻間電阻R R上產(chǎn)生的焦耳熱為上產(chǎn)生的焦耳熱為2 2Q Q, ,則正確的則正確的 是是 （ ）圖圖7-1-187-1-18A.A.初始時(shí)刻棒受到安培力大小為初始時(shí)刻棒受到安培力大小為B.B.從初始時(shí)刻至棒第一次到達(dá)最左端的過(guò)程中從初始時(shí)刻至棒第一次到達(dá)最左端的過(guò)程中, ,整個(gè)整個(gè) 回路產(chǎn)生的焦耳熱為回路產(chǎn)生的焦耳熱為C.C.當(dāng)棒再次回到初始位置時(shí)當(dāng)棒再次回到

59、初始位置時(shí), ,ABAB間電阻間電阻R R的功率為的功率為D.D.當(dāng)棒第一次到達(dá)最右端時(shí)當(dāng)棒第一次到達(dá)最右端時(shí), ,甲彈簧具有的彈性勢(shì)能甲彈簧具有的彈性勢(shì)能 為為RLvB02234QRvLB2022Qmv2041解析解析 初始時(shí)刻棒回路的總電阻為初始時(shí)刻棒回路的總電阻為 , ,受到的安培力受到的安培力大小為大小為 ,A,A對(duì)對(duì); ;MNMN棒第一次運(yùn)動(dòng)至最右端棒第一次運(yùn)動(dòng)至最右端, ,在這在這一過(guò)程中一過(guò)程中ABAB間電阻間電阻R R上產(chǎn)生的焦耳熱為上產(chǎn)生的焦耳熱為2 2Q Q, ,則回路總則回路總的焦耳熱為的焦耳熱為4 4Q Q, ,從初始時(shí)刻至棒第一次到達(dá)最左端的從初始時(shí)刻至棒第一次到達(dá)最

60、左端的過(guò)程中過(guò)程中, ,整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)大于整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)大于2 2Q Q,B,B錯(cuò)錯(cuò). .當(dāng)棒當(dāng)棒再次回到初始位置時(shí)再次回到初始位置時(shí), ,棒的速度必小于棒的速度必小于v v0 0. .ABAB間電阻間電阻R R的功率必小于的功率必小于 ,C,C錯(cuò)錯(cuò). .當(dāng)棒第一次到達(dá)最右端時(shí)當(dāng)棒第一次到達(dá)最右端時(shí), ,兩彈簧具有的彈性勢(shì)能為兩彈簧具有的彈性勢(shì)能為 , ,而甲彈簧具有而甲彈簧具有的彈性勢(shì)能為的彈性勢(shì)能為 ,D,D錯(cuò)錯(cuò). .2RRvLB0222RvLB022Qmv42120Qmv24120答案答案 A7.7.(2009(2009四川四川17)17)如圖如圖7-1-197-1-19