2014高考物理一輪復(fù)習(xí) 第12講電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用ppt課件

1、第12講 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用一、一、“三定則、一定律的應(yīng)用三定則、一定律的應(yīng)用1.1.安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律應(yīng)用于不同現(xiàn)象：安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律應(yīng)用于不同現(xiàn)象：基本現(xiàn)象基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律應(yīng)用的定則或定律運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng)_磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流作用力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流作用力_電磁電磁感應(yīng)感應(yīng)部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)_閉合電路磁通量變化閉合電路磁通量變化_安培定則安培定則左手定則左手定則右手定則右手定則楞次定律楞次定律2.2.楞次定律中楞次定律中“妨礙的表現(xiàn)：妨礙的表現(xiàn)：(1)(1)阻礙阻礙_的變化的變化(

2、(增反減同增反減同) )。(2)(2)阻礙物體間的阻礙物體間的_(_(來(lái)拒去留來(lái)拒去留) )。(3)(3)阻礙原電流的阻礙原電流的_(_(自感自感) )。磁通量磁通量相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)變化變化二、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算二、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= ,用于計(jì)算用于計(jì)算_。(1)(1)若若B B變而變而S S不變，則不變，則E= E= 。(2)(2)若若S S變而變而B B不變，則不變，則E= E= 。2.2.導(dǎo)體垂直切割磁感線：導(dǎo)體垂直切割磁感線：E=_E=_，主要用于計(jì)算，主要用于計(jì)算_。nt感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值值BnStSnBtBLv

3、BLv感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值瞬時(shí)值1.(20191.(2019新課標(biāo)全國(guó)卷新課標(biāo)全國(guó)卷) )如圖如圖, ,一載流長(zhǎng)直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線一載流長(zhǎng)直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)框固定在同一平面內(nèi), ,線框在長(zhǎng)直導(dǎo)線右側(cè)線框在長(zhǎng)直導(dǎo)線右側(cè), ,且其長(zhǎng)邊與長(zhǎng)直導(dǎo)且其長(zhǎng)邊與長(zhǎng)直導(dǎo)線平行。已知在線平行。已知在t=0t=0到到t=t1t=t1的時(shí)間間隔內(nèi)的時(shí)間間隔內(nèi), ,直導(dǎo)線中電流直導(dǎo)線中電流I I發(fā)生發(fā)生某種變化某種變化, ,而線框中感應(yīng)電流總是沿順時(shí)針?lè)较蚨€框中感應(yīng)電流總是沿順時(shí)針?lè)较? ;線框受到的安線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。設(shè)電流培力的合力先水平向左、后水平向右。

4、設(shè)電流I I正方向與圖中正方向與圖中箭頭方向相同箭頭方向相同, ,則則I I隨時(shí)間隨時(shí)間t t變化的圖線可能是變化的圖線可能是( )( )【解析】選【解析】選A A。因通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)離導(dǎo)線越近磁場(chǎng)越強(qiáng)，。因通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)離導(dǎo)線越近磁場(chǎng)越強(qiáng)，而線框中左、右兩邊的電流大小相等，方向相反，所以受到的而線框中左、右兩邊的電流大小相等，方向相反，所以受到的安培力方向相反，導(dǎo)線框的左邊受到的安培力大于導(dǎo)線框的右安培力方向相反，導(dǎo)線框的左邊受到的安培力大于導(dǎo)線框的右邊受到的安培力，所以合力與左邊導(dǎo)線框受力的方向相同。因邊受到的安培力，所以合力與左邊導(dǎo)線框受力的方向相同。因?yàn)榫€框受到的安培力的合力先水

5、平向左，后水平向右，根據(jù)左為線框受到的安培力的合力先水平向左，后水平向右，根據(jù)左手定則，導(dǎo)線框處的磁場(chǎng)方向先垂直紙面向里，后垂直紙面向手定則，導(dǎo)線框處的磁場(chǎng)方向先垂直紙面向里，后垂直紙面向外，根據(jù)安培定則，導(dǎo)線中的電流先為正，后為負(fù)，所以選項(xiàng)外，根據(jù)安培定則，導(dǎo)線中的電流先為正，后為負(fù)，所以選項(xiàng)A A正確，選項(xiàng)正確，選項(xiàng)B B、C C、D D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。2.(20192.(2019天津高考天津高考) )如下圖如下圖, ,紙面內(nèi)有一紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框矩形導(dǎo)體閉合線框abcd,ababcd,ab邊長(zhǎng)大于邊長(zhǎng)大于bcbc邊長(zhǎng)邊長(zhǎng), ,置于垂直紙面向里、邊界為置于垂直紙面向里、邊界為MNMN的

6、勻強(qiáng)磁場(chǎng)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)外, ,線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場(chǎng)線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場(chǎng), ,兩次速度大小相同兩次速度大小相同, ,方向均垂方向均垂直于直于MN,MN,第一次第一次abab邊平行邊平行MNMN進(jìn)入磁場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng), ,線框上產(chǎn)生的熱量為線框上產(chǎn)生的熱量為Q1,Q1,通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量為通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量為q1;q1;第二次第二次bcbc邊平行邊平行MNMN進(jìn)入磁進(jìn)入磁場(chǎng)場(chǎng), ,線框上產(chǎn)生的熱量為線框上產(chǎn)生的熱量為Q2,Q2,通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量為通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量為q2,q2,那么那么( () )A.Q1Q2,q1=q2 B.Q1Q2,q1q2A.Q1Q2,q

7、1=q2 B.Q1Q2,q1q2C.Q1=Q2,q1=q2 D.Q1=Q2,q1q2C.Q1=Q2,q1=q2 D.Q1=Q2,q1q2【解析】選【解析】選A A。線框兩次進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度相等，設(shè)為。線框兩次進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度相等，設(shè)為v v，線框，線框電阻設(shè)為電阻設(shè)為R R，第一次，第一次abab平行于平行于MNMN進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)勢(shì)E E感感=BLabv=BLabv，感應(yīng)電流為，感應(yīng)電流為 是恒定電流，進(jìn)磁場(chǎng)用的是恒定電流，進(jìn)磁場(chǎng)用的時(shí)間時(shí)間 所以線框產(chǎn)生的熱量所以線框產(chǎn)生的熱量 通過(guò)導(dǎo)通過(guò)導(dǎo)線框的電荷量線框的電荷量 同理同理由于由于LabLbcLabLbc

8、，故，故Q1Q2Q1Q2，q1=q2q1=q2，選項(xiàng)，選項(xiàng)A A正確，正確，B B、C C、D D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。abBL vIR，bcLtv，222abbc1B L vLQI RtR，abbc1BL LqItR，22bcab2B L vLQR，bcab2BL LqR，3.(20193.(2019新課標(biāo)全國(guó)卷新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖，在光滑如圖，在光滑水平桌面上有一邊長(zhǎng)為水平桌面上有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng) L、電阻為、電阻為R R的正方的正方形導(dǎo)線框；在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為形導(dǎo)線框；在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為d(dd(dL)L)的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的邊界與的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行，磁場(chǎng)方向豎

9、直向下。導(dǎo)線框以某一初速度導(dǎo)線框的一邊平行，磁場(chǎng)方向豎直向下。導(dǎo)線框以某一初速度向右運(yùn)動(dòng)。向右運(yùn)動(dòng)。t=0t=0時(shí)導(dǎo)線框的右邊恰與磁場(chǎng)的左邊界重合，隨后時(shí)導(dǎo)線框的右邊恰與磁場(chǎng)的左邊界重合，隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。下列導(dǎo)線框進(jìn)入并通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。下列v-tv-t圖像中，可能正確描述圖像中，可能正確描述上述過(guò)程的是上述過(guò)程的是( )( )【解析】選【解析】選D D。導(dǎo)線框開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程，通過(guò)導(dǎo)線框的磁通。導(dǎo)線框開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程，通過(guò)導(dǎo)線框的磁通量增大，有感應(yīng)電流，進(jìn)而受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力作用，量增大，有感應(yīng)電流，進(jìn)而受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力作用，速度減小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，感應(yīng)電流減小

10、，安培力減小，導(dǎo)速度減小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，感應(yīng)電流減小，安培力減小，導(dǎo)線框的加速度減小，線框的加速度減小，v-tv-t圖線的斜率減??；導(dǎo)線框全部進(jìn)入磁圖線的斜率減?。粚?dǎo)線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)后，磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流，導(dǎo)線框做勻速直線運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)場(chǎng)后，磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流，導(dǎo)線框做勻速直線運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)線框從磁場(chǎng)中出來(lái)過(guò)程，有感應(yīng)電流，又會(huì)受到安培力阻礙作線框從磁場(chǎng)中出來(lái)過(guò)程，有感應(yīng)電流，又會(huì)受到安培力阻礙作用，速度減小，加速度減小。選項(xiàng)用，速度減小，加速度減小。選項(xiàng)A A表示勻速運(yùn)動(dòng)，不符合題表示勻速運(yùn)動(dòng)，不符合題意意, ,選項(xiàng)選項(xiàng)B B表示先勻減速再勻速最后勻減速，也不符合題意，選表示先勻減速再勻速最后

11、勻減速，也不符合題意，選項(xiàng)項(xiàng)C C表示加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，不符合題意，正確選項(xiàng)為表示加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，不符合題意，正確選項(xiàng)為D D。熱點(diǎn)考向熱點(diǎn)考向1 1 電磁感應(yīng)圖像問(wèn)題電磁感應(yīng)圖像問(wèn)題【典例【典例1 1】(2019(2019東營(yíng)二模東營(yíng)二模) )如下圖，如下圖，虛線上方空間存在方向垂直紙面向里的虛線上方空間存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正方形導(dǎo)線框繞垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正方形導(dǎo)線框繞垂直紙面的軸軸O O在紙面內(nèi)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周在紙面內(nèi)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為期為T T。從線框處于圖示位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，以。從線框處于圖示位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，以O(shè)abcOOabcO的的方向?yàn)楦袘?yīng)電流方

12、向?yàn)楦袘?yīng)電流i i的正方向。對(duì)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的正方向。對(duì)產(chǎn)生的感應(yīng)電流i i隨時(shí)間隨時(shí)間t t變化變化規(guī)律的描述，最接近實(shí)際情況的是規(guī)律的描述，最接近實(shí)際情況的是( )( )【解題探究】【解題探究】(1)(1)請(qǐng)結(jié)合題意分析各物理量的情況。請(qǐng)結(jié)合題意分析各物理量的情況。時(shí)間段時(shí)間段變化情況變化情況I I感感的方向的方向無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)_T04TT42T3T243TT4添加添加逆時(shí)針或正方向逆時(shí)針或正方向不變不變無(wú)無(wú)減少減少順時(shí)針或負(fù)方向順時(shí)針或負(fù)方向(2)(2)當(dāng)線框轉(zhuǎn)到如圖所示位置時(shí)，請(qǐng)指出線框中切割磁感線的當(dāng)線框轉(zhuǎn)到如圖所示位置時(shí)，請(qǐng)指出線框中切割磁感線的等效長(zhǎng)度是哪一段。等效長(zhǎng)度是哪一段。提示：

13、等效切割磁感線的線段為提示：等效切割磁感線的線段為OdOd。【解析】選【解析】選D D。 時(shí)，線框中無(wú)感應(yīng)電流；時(shí)，線框中無(wú)感應(yīng)電流； 時(shí)，線框時(shí)，線框進(jìn)入磁場(chǎng)，磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，線框中的感應(yīng)電進(jìn)入磁場(chǎng)，磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針流方向?yàn)槟鏁r(shí)針( (即正方向即正方向) )，故，故A A、C C錯(cuò)誤；在錯(cuò)誤；在 線框進(jìn)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，其有效切割長(zhǎng)度逐漸增長(zhǎng)，感應(yīng)電流逐漸增大，故入磁場(chǎng)時(shí)，其有效切割長(zhǎng)度逐漸增長(zhǎng)，感應(yīng)電流逐漸增大，故B B錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，D D正確。正確。T04TT42T3T48，【拓展延伸】上題中，若正方形的【拓展延伸】上題中，若正方形的線

14、框?yàn)閳D中所示的圓的四分之一扇線框?yàn)閳D中所示的圓的四分之一扇形的形狀，則四個(gè)選項(xiàng)中的哪一個(gè)形的形狀，則四個(gè)選項(xiàng)中的哪一個(gè)符合線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時(shí)間符合線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的規(guī)律？變化的規(guī)律？提示：在提示：在 線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，只有線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，只有ObOb邊轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，邊轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，故選項(xiàng)其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，故選項(xiàng)B B正確。正確。TT42，【總結(jié)提升】【總結(jié)提升】1.1.解答電磁感應(yīng)問(wèn)題的解答電磁感應(yīng)問(wèn)題的“三個(gè)關(guān)注三個(gè)關(guān)注”：(1)(1)關(guān)注初始時(shí)刻，如初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零，是正方向關(guān)注初始時(shí)刻，如初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零，是正方向還是負(fù)方向

15、。還是負(fù)方向。(2)(2)關(guān)注變化過(guò)程，看電磁感應(yīng)發(fā)生的過(guò)程分為幾個(gè)階段，這關(guān)注變化過(guò)程，看電磁感應(yīng)發(fā)生的過(guò)程分為幾個(gè)階段，這幾個(gè)階段是否和圖像變化相對(duì)應(yīng)。幾個(gè)階段是否和圖像變化相對(duì)應(yīng)。(3)(3)關(guān)注大小、方向的變化趨勢(shì)，看圖線斜率的大小、圖線的關(guān)注大小、方向的變化趨勢(shì)，看圖線斜率的大小、圖線的曲、直是否和物理過(guò)程對(duì)應(yīng)。曲、直是否和物理過(guò)程對(duì)應(yīng)。2.2.解答電磁感應(yīng)問(wèn)題的一般步驟：解答電磁感應(yīng)問(wèn)題的一般步驟：(1)(1)明確圖像的種類，即是明確圖像的種類，即是B-tB-t圖還是圖還是-t-t圖，或者圖，或者E-tE-t圖、圖、I-tI-t圖等。圖等。(2)(2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程。分析電

16、磁感應(yīng)的具體過(guò)程。(3)(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系。用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系。(4)(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式。律寫出函數(shù)關(guān)系式。(5)(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等。距等。(6)(6)畫圖像或判斷圖像。畫圖像或判斷圖像?！咀兪接?xùn)練】【變式訓(xùn)練】(2019(2019新課標(biāo)全國(guó)卷新課標(biāo)全國(guó)卷)如如圖，在水平面圖，在水平面( (紙面紙面) )內(nèi)有三根相同的均勻內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒金屬棒abab

17、、acac和和MNMN，其中，其中abab、acac在在a a點(diǎn)接點(diǎn)接觸，構(gòu)成觸，構(gòu)成“V V字型導(dǎo)軌?？臻g存在垂直字型導(dǎo)軌?？臻g存在垂直于紙面的均勻磁場(chǎng)。用力使于紙面的均勻磁場(chǎng)。用力使MNMN向右勻速運(yùn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始向右勻速運(yùn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，運(yùn)動(dòng)中計(jì)時(shí)，運(yùn)動(dòng)中MNMN始終與始終與bacbac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸。下列關(guān)于回路中電流接觸。下列關(guān)于回路中電流i i與時(shí)間與時(shí)間t t的關(guān)系圖線，可能正確的的關(guān)系圖線，可能正確的是是( )( )【解析】選【解析】選A A。金屬棒。金屬棒MNMN勻速向右切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勻速向右切割磁感線產(chǎn)生的

18、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為勢(shì)為E=BLvE=BLv，設(shè)，設(shè)bac=2bac=2，金屬棒單位長(zhǎng)度的電阻為，金屬棒單位長(zhǎng)度的電阻為r r，則整，則整個(gè)回路的電阻為個(gè)回路的電阻為 再根據(jù)歐姆定再根據(jù)歐姆定律可得回路中的電流為：律可得回路中的電流為： = =定值，定值，故圖故圖A A正確。正確。L1Rr(L2)r(1)L2sinsin，EBLvBvsini1Rr(1 sin )r(1)Lsin熱點(diǎn)考向熱點(diǎn)考向2 2 電磁感應(yīng)電路和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題電磁感應(yīng)電路和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題【典例【典例2 2】(18(18分分)(2019)(2019珠海一模珠海一模) )如下圖如下圖, ,豎直平面內(nèi)有一寬豎直平面內(nèi)有一寬L=1mL=1m、足夠

19、長(zhǎng)的光滑矩形金、足夠長(zhǎng)的光滑矩形金屬導(dǎo)軌屬導(dǎo)軌, ,電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌的上、下邊分別接電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌的上、下邊分別接有電阻有電阻R1=3R1=3和和R2=6R2=6。在。在MNMN上方及上方及CDCD下方有下方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和和,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為大小均為B=1TB=1T?，F(xiàn)有質(zhì)量?，F(xiàn)有質(zhì)量m=0.2kgm=0.2kg、電阻、電阻r=1r=1的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒ab,ab,在金屬導(dǎo)軌上從在金屬導(dǎo)軌上從MNMN上方某處由靜上方某處由靜止下落止下落, ,下落過(guò)程中導(dǎo)體棒始終保持水平下落過(guò)程中導(dǎo)體棒始終保持水平, ,與金屬導(dǎo)軌接觸良好。與金屬導(dǎo)軌接觸良好。當(dāng)導(dǎo)體

20、棒當(dāng)導(dǎo)體棒abab下落到快要接近下落到快要接近MNMN時(shí)的速度大小為時(shí)的速度大小為v1=3m/sv1=3m/s。不計(jì)。不計(jì)空氣阻力空氣阻力,g,g取取10m/s210m/s2。(1)(1)求導(dǎo)體棒求導(dǎo)體棒abab快要接近快要接近MNMN時(shí)的加速度大小。時(shí)的加速度大小。(2)(2)若導(dǎo)體棒若導(dǎo)體棒abab進(jìn)入磁場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)后后, ,棒中的電流大小始終保持不變棒中的電流大小始終保持不變, ,求磁場(chǎng)求磁場(chǎng)和和之間的距離之間的距離h h。(3)(3)若將磁場(chǎng)若將磁場(chǎng)的的CDCD邊界略微下移邊界略微下移, ,使導(dǎo)體棒使導(dǎo)體棒abab剛進(jìn)入磁場(chǎng)剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)時(shí)速度大小變?yōu)樗俣却笮∽優(yōu)関2=9m/s,v2=9m

21、/s,要使棒在外力要使棒在外力F F作用下做作用下做a=3m/s2a=3m/s2的勻加的勻加速直線運(yùn)動(dòng)速直線運(yùn)動(dòng), ,求所加外力求所加外力F F隨時(shí)間隨時(shí)間t t變化的關(guān)系式。變化的關(guān)系式。【解題探究】【解題探究】(1)(1)請(qǐng)畫出導(dǎo)體棒請(qǐng)畫出導(dǎo)體棒abab在磁場(chǎng)中下落時(shí)的等效電路圖。在磁場(chǎng)中下落時(shí)的等效電路圖。提示：提示：(2)h(2)h的求解思路：的求解思路：先求導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)先求導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度時(shí)的速度vv。a.a.物理規(guī)律：物理規(guī)律：_。b.b.方程式：方程式：_。求導(dǎo)體棒下落的距離求導(dǎo)體棒下落的距離h h。a.a.物理規(guī)律：物理規(guī)律：_。b.b.方程式：方程式：_。導(dǎo)體棒受力平

22、衡導(dǎo)體棒受力平衡mg=BILmg=BIL運(yùn)動(dòng)學(xué)公式運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2-v12=2ghv2-v12=2gh(3)(3)在第在第(3)(3)問(wèn)中，導(dǎo)體棒問(wèn)中，導(dǎo)體棒abab在磁場(chǎng)在磁場(chǎng)中受到哪幾個(gè)力？請(qǐng)列出中受到哪幾個(gè)力？請(qǐng)列出牛頓運(yùn)動(dòng)定律的關(guān)系式。牛頓運(yùn)動(dòng)定律的關(guān)系式。提示：導(dǎo)體棒提示：導(dǎo)體棒abab受到向下的重力、外力受到向下的重力、外力F F和向上的安培力和向上的安培力F F安，安，該過(guò)程中牛頓運(yùn)動(dòng)定律的表達(dá)式為該過(guò)程中牛頓運(yùn)動(dòng)定律的表達(dá)式為F+mg-FF+mg-F安安=ma=ma?！窘馕觥俊窘馕觥?1)(1)以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象，棒在磁場(chǎng)以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象，棒在磁場(chǎng)中切割磁感線中切割磁感線運(yùn)動(dòng)，

23、棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)運(yùn)動(dòng)，棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E E，棒在重力和安培力作用下做加，棒在重力和安培力作用下做加速運(yùn)動(dòng)。速運(yùn)動(dòng)。由牛頓第二定律得：由牛頓第二定律得：mg-BIL=ma1 mg-BIL=ma1 (2(2分分) )E=BLv1 E=BLv1 (1(1分分) )R= R= (1(1分分) )I= I= (1(1分分) )由以上四式可得：由以上四式可得：a1=5 m/s2 (1a1=5 m/s2 (1分分) )1212R RRRERr(2)(2)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，安培力等于重力，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)后，安培力等于重力，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒中電流大小始終保持不變。動(dòng)，導(dǎo)體棒中電流大小

24、始終保持不變。mg=BIL mg=BIL (2(2分分) )I= I= (1(1分分) )E=BLv E=BLv (1(1分分) )聯(lián)立式解得：聯(lián)立式解得：v=6 m/s (1v=6 m/s (1分分) )導(dǎo)體棒從導(dǎo)體棒從MNMN到到CDCD做加速度為做加速度為g g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，v2-v12=2gh (1v2-v12=2gh (1分分) )解得：解得：h=1.35 m (1h=1.35 m (1分分) )ERr(3)(3)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)過(guò)時(shí)間后經(jīng)過(guò)時(shí)間t t的速度大小的速度大小v=v2+at v=v2+at (1(1分分) )F+mg-FF+mg-F安

25、安=ma =ma (2(2分分) )F F安安= = (1(1分分) )由式解得：由式解得：F=(t+1.6) N (1F=(t+1.6) N (1分分) )答案：答案：(1)5 m/s2 (2)1.35 m (3)F=(t+1.6) N(1)5 m/s2 (2)1.35 m (3)F=(t+1.6) N22B L vRr【拓展延伸】結(jié)合典例【拓展延伸】結(jié)合典例2 2回答下列問(wèn)題：回答下列問(wèn)題：(1)(1)當(dāng)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)當(dāng)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)且電流恒定不變時(shí)，且電流恒定不變時(shí)，a a、b b兩點(diǎn)間的電兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小是多少？勢(shì)差大小是多少？提示：根據(jù)題意，棒進(jìn)入磁場(chǎng)提示：根據(jù)題意，棒進(jìn)入磁場(chǎng)中中

26、有有mg=BILmg=BIL則則a a、b b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為兩點(diǎn)間電勢(shì)差為U=BLv-IrU=BLv-Ir代入數(shù)據(jù)解得：代入數(shù)據(jù)解得：U=4 VU=4 V(2)(2)在第在第(3)(3)問(wèn)中試畫出問(wèn)中試畫出0 01.6 s1.6 s內(nèi)外力內(nèi)外力F F與時(shí)間與時(shí)間t t的關(guān)系圖像。的關(guān)系圖像。提示：由于提示：由于F=(t+1.6) NF=(t+1.6) N其圖像為其圖像為【總結(jié)提升】【總結(jié)提升】1.1.電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題應(yīng)抓住的電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題應(yīng)抓住的“兩個(gè)對(duì)象兩個(gè)對(duì)象”：2.2.電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題策略：電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題策略：此類問(wèn)題中力現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象相互聯(lián)系、相

27、互制約此類問(wèn)題中力現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象相互聯(lián)系、相互制約, , 解決問(wèn)題解決問(wèn)題前首先要建立前首先要建立“動(dòng)動(dòng)電電動(dòng)的思維順序動(dòng)的思維順序, ,可概括為：可概括為：(1)(1)找準(zhǔn)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)者找準(zhǔn)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)者, ,用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解感用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。(2)(2)根據(jù)等效電路圖根據(jù)等效電路圖, ,求解回路中電流的大小及方向。求解回路中電流的大小及方向。(3)(3)分析安培力對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度、加速度的影響分析安培力對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度、加速度的影響, ,從而推理得從而推理得出對(duì)電路中的電流有什么影響出對(duì)電路中的電流有什么影響, ,最

28、后定性分析導(dǎo)體棒的最終運(yùn)最后定性分析導(dǎo)體棒的最終運(yùn)動(dòng)情況。動(dòng)情況。(4)(4)列牛頓第二定律或平衡方程求解。列牛頓第二定律或平衡方程求解?！咀兪接?xùn)練】【變式訓(xùn)練】(2019(2019昆明一模昆明一模) )如圖甲所示，如圖甲所示，MNMN左側(cè)有一垂直左側(cè)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)將一邊長(zhǎng)為紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)將一邊長(zhǎng)為l l、質(zhì)量為、質(zhì)量為m m、電阻為、電阻為R R的的正方形金屬線框置于該磁場(chǎng)中，使線框平面與磁場(chǎng)垂直，且正方形金屬線框置于該磁場(chǎng)中，使線框平面與磁場(chǎng)垂直，且bcbc邊與磁場(chǎng)邊界邊與磁場(chǎng)邊界MNMN重合。當(dāng)重合。當(dāng)t=0t=0時(shí)，對(duì)線框施加一水平拉力時(shí)，對(duì)線框施加一水平拉力F

29、 F，使，使線框由靜止開(kāi)始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)線框由靜止開(kāi)始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)t=t0t=t0時(shí)，線框的時(shí)，線框的adad邊與磁場(chǎng)邊界邊與磁場(chǎng)邊界MNMN重合。圖乙為拉力重合。圖乙為拉力F F隨時(shí)間變化的圖線。由以隨時(shí)間變化的圖線。由以上條件可知，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度上條件可知，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的大小為的大小為( )( )00001mR12mRA.BB.Btt1mR2mRC.BD.B2ttllll【解析】選【解析】選B B。根據(jù)題意，可知。根據(jù)題意，可知F0=maF0=ma，F(xiàn) F安安=BIl=BIl=因?yàn)橐驗(yàn)镕-FF-F安安=ma=ma=常數(shù)，所以常數(shù)，所以 即即 將將F0=ma

30、F0=ma代代入化簡(jiǎn)，可得入化簡(jiǎn)，可得 故選項(xiàng)故選項(xiàng)B B正確。正確。2 22 2BvBatRR，llFFtt安，2 2002FBatR，l012mRBt。l熱點(diǎn)考向熱點(diǎn)考向3 3 電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題【典例【典例3 3】(18(18分分)(2019)(2019合肥一模合肥一模) )如圖如圖所示，固定的光滑金屬導(dǎo)軌間距為所示，固定的光滑金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng) L，導(dǎo)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，上端軌電阻不計(jì)，上端a a、b b間接有阻值為間接有阻值為R R的的電阻，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為電阻，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，且處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為且處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B、方向垂直于、方向垂直

31、于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)量為導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)量為m m、電阻為、電阻為r r的導(dǎo)體棒與固的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連后放在導(dǎo)軌上。初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長(zhǎng)度，定彈簧相連后放在導(dǎo)軌上。初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長(zhǎng)度，導(dǎo)體棒具有沿軌道向上的初速度導(dǎo)體棒具有沿軌道向上的初速度v0v0。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體棒始。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。已知彈簧的勁度系數(shù)為終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。已知彈簧的勁度系數(shù)為k k，彈，彈簧的中心軸線與導(dǎo)軌平行。簧的中心軸線與導(dǎo)軌平行。(1)(1)求初始時(shí)刻通過(guò)電阻求初始時(shí)刻通過(guò)電阻R R的電流的大小和方向；的電流的大小和方向；(2)(2

32、)當(dāng)導(dǎo)體棒第一次回到初始位置時(shí)，速度變?yōu)楫?dāng)導(dǎo)體棒第一次回到初始位置時(shí)，速度變?yōu)関 v，求此時(shí)導(dǎo)體，求此時(shí)導(dǎo)體棒的加速度大小棒的加速度大小a a；(3)(3)導(dǎo)體棒最終靜止時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為導(dǎo)體棒最終靜止時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EpEp，求導(dǎo)體棒從開(kāi)始，求導(dǎo)體棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直到停止的過(guò)程中，電阻運(yùn)動(dòng)直到停止的過(guò)程中，電阻R R上產(chǎn)生的焦耳熱。上產(chǎn)生的焦耳熱?！窘忸}探究】【解題探究】(1)(1)請(qǐng)畫出導(dǎo)體棒第一次回到初始位置時(shí)的受力分析圖。請(qǐng)畫出導(dǎo)體棒第一次回到初始位置時(shí)的受力分析圖。提示提示: :(2)(2)電阻電阻R R上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱QRQR的求解思路。的求解思路。先求整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳

33、熱先求整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱Q Q。設(shè)彈簧的壓縮量為設(shè)彈簧的壓縮量為x x。a.a.物理規(guī)律：物理規(guī)律：_；b.b.方程式：方程式： 。再求電阻再求電阻R R上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱QRQR。QRQR與與Q Q的關(guān)系式：的關(guān)系式： 。能量守恒定律能量守恒定律20p1mvmgxsinEQ2 RRQQRr【解析】【解析】(1)(1)導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1=BLv0 E1=BLv0 (1(1分分) )通過(guò)通過(guò)R R的電流大小的電流大小 (1(1分分) )由式得由式得 (1(1分分) )根據(jù)右手定則和電路特點(diǎn)可判斷電流方向?yàn)楦鶕?jù)右手定則和電路特點(diǎn)可判斷電流方向?yàn)閎Ra

34、(1bRa (1分分) )(2)(2)第一次回到初始位置時(shí)，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為第一次回到初始位置時(shí)，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2=BLv E2=BLv (1(1分分) )11EIRr01BLvIRr感應(yīng)電流感應(yīng)電流 (1(1分分) )導(dǎo)體棒受到的安培力大小導(dǎo)體棒受到的安培力大小F=BI2L F=BI2L (1(1分分) )方向沿斜面向上方向沿斜面向上 (1 (1分分) )由式得由式得 (1(1分分) )根據(jù)牛頓第二定律有根據(jù)牛頓第二定律有mgsin-F=ma mgsin-F=ma (2(2分分) )由式解得由式解得 (1 (1分分) )22EIRr22B L vFRr22B L vags

35、inm(Rr)(3)(3)導(dǎo)體棒最終靜止，有導(dǎo)體棒最終靜止，有mgsin=kx mgsin=kx (2(2分分) )設(shè)整個(gè)過(guò)程回路產(chǎn)生的焦耳熱為設(shè)整個(gè)過(guò)程回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q Q，根據(jù)能量守恒定律有，根據(jù)能量守恒定律有 (2(2分分) )電阻電阻R R上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱 (1(1分分) )由由式得式得 (1 (1分分) )答案：答案：(1) (1) 方向?yàn)榉较驗(yàn)閎Ra (2)bRa (2)(3)(3)20p1mvmgxsinEQ2 RRQQRr22R0pmgsinR1QmvERr 2k0BLvRr22B L vgsinm(Rr)220pmgsinR1mvERr 2k【總結(jié)提升】【總結(jié)

36、提升】1.1.求解焦耳熱的三個(gè)途徑：求解焦耳熱的三個(gè)途徑：(1)(1)電磁感應(yīng)電路為純電阻電路時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培電磁感應(yīng)電路為純電阻電路時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功力做的功, ,即即Q=WQ=W克安。克安。(2)(2)電磁感應(yīng)電路中電阻產(chǎn)生的焦耳熱等于電流通過(guò)電阻做的電磁感應(yīng)電路中電阻產(chǎn)生的焦耳熱等于電流通過(guò)電阻做的功功, ,即即Q=I2RtQ=I2Rt。(3)(3)電磁感應(yīng)電路中產(chǎn)生的焦耳熱可通過(guò)能量守恒定律列方程電磁感應(yīng)電路中產(chǎn)生的焦耳熱可通過(guò)能量守恒定律列方程求解。求解。2.2.解決電磁感應(yīng)能量問(wèn)題的基本思路：解決電磁感應(yīng)能量問(wèn)題的基本思路：(1)(1)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小

37、和方向。確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。(2)(2)畫出等效電路圖并求出電流。畫出等效電路圖并求出電流。(3)(3)進(jìn)行受力情況分析和做功情況分析。進(jìn)行受力情況分析和做功情況分析。(4)(4)明確在此過(guò)程中的能量變化情況。明確在此過(guò)程中的能量變化情況。(5)(5)用動(dòng)能定理或能量守恒定律解題。用動(dòng)能定理或能量守恒定律解題?！咀兪接?xùn)練】【變式訓(xùn)練】(2019(2019信陽(yáng)一模信陽(yáng)一模) )如下圖，如下圖，質(zhì)量為質(zhì)量為m m的金屬線框的金屬線框A A靜置于光滑水平面上，靜置于光滑水平面上，通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)定滑輪與質(zhì)量為通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)定滑輪與質(zhì)量為m m的物體的物體B B相相連，圖中虛線內(nèi)為一水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，連

38、，圖中虛線內(nèi)為一水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，d d表表示示A A與磁場(chǎng)左邊界的距離，不計(jì)滑輪摩擦及與磁場(chǎng)左邊界的距離，不計(jì)滑輪摩擦及空氣阻力，設(shè)空氣阻力，設(shè)B B下降下降h(hd)h(hd)高度時(shí)的速度為高度時(shí)的速度為v v，則以下關(guān)系中能，則以下關(guān)系中能夠成立的是夠成立的是( )( )A.v2=gh B.v2=2ghA.v2=gh B.v2=2ghC.AC.A產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量Q=mgh-mv2 D.AQ=mgh-mv2 D.A產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量21Qmghmv2【解析】選【解析】選C C。由于線框在磁場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況未知，故不能判。由于線框在磁場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況未知，故不能判斷斷v v與與h h的具體關(guān)系

39、，故的具體關(guān)系，故A A、B B錯(cuò)誤；根據(jù)題意，線框錯(cuò)誤；根據(jù)題意，線框A A進(jìn)入磁場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程克服安培力做功，線框的過(guò)程克服安培力做功，線框A A產(chǎn)生的熱量為產(chǎn)生的熱量為Q Q，對(duì)，對(duì)A A、B B構(gòu)成構(gòu)成的系統(tǒng)，在的系統(tǒng)，在B B下降下降h h高度的過(guò)程中，據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律有高度的過(guò)程中，據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律有mgh= mgh= 故選項(xiàng)故選項(xiàng)C C正確。正確。212mvQ2，【變式備選】【變式備選】(2019(2019南通二模南通二模) )如圖甲所示，光滑的平行水平如圖甲所示，光滑的平行水平金屬導(dǎo)軌金屬導(dǎo)軌MNMN、PQPQ相距相距l(xiāng) l，在，在M M點(diǎn)和點(diǎn)和P P點(diǎn)間連接一個(gè)阻值

40、為點(diǎn)間連接一個(gè)阻值為R R的電阻，的電阻，一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m、電阻為、電阻為r r、長(zhǎng)度也剛好為、長(zhǎng)度也剛好為l l的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒abab垂直擱在導(dǎo)垂直擱在導(dǎo)軌上，在導(dǎo)體棒的右側(cè)導(dǎo)軌間加一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂軌上，在導(dǎo)體棒的右側(cè)導(dǎo)軌間加一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面，寬度為直于導(dǎo)軌平面，寬度為d0d0，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B，設(shè)磁場(chǎng)左邊界到，設(shè)磁場(chǎng)左邊界到導(dǎo)體棒的距離為導(dǎo)體棒的距離為d d?，F(xiàn)用一個(gè)水平向右的力?，F(xiàn)用一個(gè)水平向右的力F F拉導(dǎo)體棒，使它由拉導(dǎo)體棒，使它由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，棒離開(kāi)磁場(chǎng)前已做勻速直線運(yùn)動(dòng)，與導(dǎo)軌始終靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，棒離開(kāi)磁場(chǎng)前已做勻速直線運(yùn)動(dòng)，

41、與導(dǎo)軌始終保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，水平力保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，水平力F F與位移與位移x x的關(guān)系圖像如的關(guān)系圖像如圖乙所示，圖乙所示，F(xiàn)0F0已知。求：已知。求：(1)(1)導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒abab離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度。離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度。(2)(2)導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒abab通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中整個(gè)回路所消耗的電能。通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中整個(gè)回路所消耗的電能。(3)d(3)d滿足什么條件時(shí)，導(dǎo)體棒滿足什么條件時(shí)，導(dǎo)體棒abab進(jìn)入磁場(chǎng)后一直做勻速運(yùn)動(dòng)？進(jìn)入磁場(chǎng)后一直做勻速運(yùn)動(dòng)？【解析】【解析】(1)(1)設(shè)離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界時(shí)導(dǎo)體棒設(shè)離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界時(shí)導(dǎo)體棒abab速度為速度為v v，則有，

42、則有E=Blv,E=Blv,對(duì)導(dǎo)體棒有對(duì)導(dǎo)體棒有2F0-BIl=02F0-BIl=0解得：解得： (2)(2)在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理：在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理： 由功能關(guān)系：由功能關(guān)系：E E電電=W=W安安解得：解得：EIRr02 22F RrvBl20001F d2F dWmv02安220004 42mFRrEF d2dB電l(3)(3)設(shè)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為設(shè)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v0v0，則有，則有當(dāng)當(dāng)v0=vv0=v，即，即 時(shí)，導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后一直做勻速時(shí)，導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后一直做勻速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)答案：答案：(1) (2)(1) (2)(3)(3)

43、2001Fdmv02204 42F m RrdBl02 22F RrBl220004 42mFRrF d2dBl204 42F m RrBl1.(20191.(2019汕頭一模汕頭一模) )如圖，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈如圖，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a a平放在水平桌面平放在水平桌面上，在上，在a a的正上方固定一豎直螺線管的正上方固定一豎直螺線管b b，二者軸線重合，螺線管，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片的滑片P P向下滑動(dòng)，下列表述正確的是向下滑動(dòng)，下列表述正確的是( )( )A.A.線圈線圈a a中將產(chǎn)生

44、俯視順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B.B.穿過(guò)線圈穿過(guò)線圈a a的磁通量變小的磁通量變小C.C.線圈線圈a a有擴(kuò)張的趨勢(shì)有擴(kuò)張的趨勢(shì)D.D.線圈線圈a a對(duì)水平桌面的壓力對(duì)水平桌面的壓力FNFN將增大將增大【解析】選【解析】選D D。若將滑動(dòng)變阻器的滑片。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P P向下滑動(dòng)，線圈向下滑動(dòng)，線圈b b中的中的電流將增大，穿過(guò)線圈電流將增大，穿過(guò)線圈a a的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，線圈a a中將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎€圈中將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，線圈a a有縮小的趨勢(shì)，有縮小的趨勢(shì)，a a與與b b之間為斥力，之間為

45、斥力，a a對(duì)水平桌面的壓力對(duì)水平桌面的壓力FNFN將變大，故只有將變大，故只有D D正確。正確。2.(2.(多項(xiàng)選擇多項(xiàng)選擇)(2019)(2019海南高考海南高考) )如圖，在水平光滑桌面上，兩如圖，在水平光滑桌面上，兩相同的矩形剛性小線圈分別疊放在固定的絕緣矩形金屬框的左相同的矩形剛性小線圈分別疊放在固定的絕緣矩形金屬框的左右兩邊上，且每個(gè)小線圈都各有一半面積在金屬框內(nèi)。在金屬右兩邊上，且每個(gè)小線圈都各有一半面積在金屬框內(nèi)。在金屬框接通逆時(shí)針?lè)较螂娏鞯乃查g框接通逆時(shí)針?lè)较螂娏鞯乃查g( )( )A.A.兩小線圈會(huì)有相互靠攏的趨勢(shì)兩小線圈會(huì)有相互靠攏的趨勢(shì)B.B.兩小線圈會(huì)有相互遠(yuǎn)離的趨勢(shì)兩

46、小線圈會(huì)有相互遠(yuǎn)離的趨勢(shì)C.C.兩小線圈中感應(yīng)電流都沿順時(shí)針?lè)较騼尚【€圈中感應(yīng)電流都沿順時(shí)針?lè)较駾.D.左邊小線圈中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?，右邊小線圈中感應(yīng)電左邊小線圈中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?，右邊小線圈中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较蛄餮啬鏁r(shí)針?lè)较颉窘馕觥窟x【解析】選B B、C C。金屬框接通電流的瞬間，兩個(gè)小線圈的磁通。金屬框接通電流的瞬間，兩個(gè)小線圈的磁通量均增大，根據(jù)楞次定律，為了阻礙磁通量的增大，它們必須量均增大，根據(jù)楞次定律，為了阻礙磁通量的增大，它們必須相互遠(yuǎn)離，選項(xiàng)相互遠(yuǎn)離，選項(xiàng)A A錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，B B正確；由環(huán)形電流的磁場(chǎng)分布規(guī)律知正確；由環(huán)形電流的磁場(chǎng)分布規(guī)律知兩小線圈中原磁場(chǎng)方向均垂直

47、紙面向外，根據(jù)兩小線圈中原磁場(chǎng)方向均垂直紙面向外，根據(jù)“增反減同原增反減同原則得，則得，C C正確，正確，D D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。3.(3.(多項(xiàng)選擇多項(xiàng)選擇)(2019)(2019泰州二模泰州二模) )如下圖如下圖, ,用電流傳感器研究自用電流傳感器研究自感現(xiàn)象感現(xiàn)象, ,電源內(nèi)阻不可忽略電源內(nèi)阻不可忽略, ,線圈的自感系數(shù)較大線圈的自感系數(shù)較大, ,其直流電阻其直流電阻小于電阻小于電阻R R的阻值。的阻值。t=0t=0時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S,S,電路穩(wěn)定后電路穩(wěn)定后,t1,t1時(shí)刻斷時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)S,S,電流傳感器連接計(jì)算機(jī)分別描繪了整個(gè)過(guò)程線圈中的電流電流傳感器連接計(jì)算機(jī)分別描繪了整個(gè)過(guò)程線圈

48、中的電流ILIL和電阻中的電流和電阻中的電流IRIR隨時(shí)間隨時(shí)間t t變化的圖像變化的圖像, ,下列圖像中可能正確下列圖像中可能正確的是的是( )( )【解析】選【解析】選A A、D D。開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)S S閉合瞬間閉合瞬間, ,由于線圈由于線圈L L的自感作用的自感作用, ,流過(guò)流過(guò)線圈的電流很小線圈的電流很小, ,此后逐漸增大到某一定值此后逐漸增大到某一定值IL,IL,而流過(guò)而流過(guò)R R的電流的電流則由某一較大值逐漸減小到某一定值則由某一較大值逐漸減小到某一定值IRIR。因?yàn)榫€圈的直流電阻。因?yàn)榫€圈的直流電阻小于小于R R的阻值的阻值, ,所以有所以有ILILIRIR。當(dāng)開(kāi)關(guān)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S S斷開(kāi)

49、時(shí)斷開(kāi)時(shí), ,由于線圈的自感由于線圈的自感作用作用, ,流過(guò)線圈的電流逐漸減小但方向不變流過(guò)線圈的電流逐漸減小但方向不變, ,流過(guò)流過(guò)R R的電流反向的電流反向, ,且由且由ILIL逐漸減小到零。故逐漸減小到零。故A A、D D正確正確,B,B、C C錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。4.(20194.(2019天津和平區(qū)二模天津和平區(qū)二模) )兩根平行的金屬導(dǎo)軌相距兩根平行的金屬導(dǎo)軌相距L1=1 mL1=1 m，與水平方向成與水平方向成=30=30角傾斜放置，如圖甲所示，其上端連接阻角傾斜放置，如圖甲所示，其上端連接阻值值R=1.5 R=1.5 的電阻，另有一根質(zhì)量的電阻，另有一根質(zhì)量m=0.2 kgm=0.2

50、kg、電阻、電阻r=0.5 r=0.5 的的金屬棒金屬棒abab放在兩根導(dǎo)軌上，距離上端放在兩根導(dǎo)軌上，距離上端L2=4 mL2=4 m，棒與導(dǎo)軌垂直并，棒與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，因有摩擦力作用，金屬棒處于靜止接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，因有摩擦力作用，金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)在垂直導(dǎo)軌面加上從零均勻增強(qiáng)的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度狀態(tài)。現(xiàn)在垂直導(dǎo)軌面加上從零均勻增強(qiáng)的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示，已知在的變化規(guī)律如圖乙所示，已知在t=2 st=2 s時(shí)棒與導(dǎo)軌間的摩擦力時(shí)棒與導(dǎo)軌間的摩擦力剛好為零剛好為零(g(g取取10 m/s2)10 m/s2)，則在棒發(fā)生滑動(dòng)之前：，則在棒發(fā)生滑動(dòng)之

51、前：(1)(1)試討論所加磁場(chǎng)的方向并確定電路中的感應(yīng)電流是變化的試討論所加磁場(chǎng)的方向并確定電路中的感應(yīng)電流是變化的還是恒定的。還是恒定的。(2)t=2 s(2)t=2 s時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B B為多大？為多大？(3)(3)假如假如t=3 st=3 s時(shí)棒剛要發(fā)生滑動(dòng)，則棒與導(dǎo)軌間最大靜摩擦力時(shí)棒剛要發(fā)生滑動(dòng)，則棒與導(dǎo)軌間最大靜摩擦力多大？多大？(4)(4)從從t=0t=0到到t=3 st=3 s內(nèi)，電阻內(nèi)，電阻R R上產(chǎn)生的電熱有多少？上產(chǎn)生的電熱有多少？ERr【解析】【解析】(1)(1)由楞次定律和左手定則可判定：磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)由楞次定律和左手定則可判定：磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌面向上或

52、垂直導(dǎo)軌向下。軌面向上或垂直導(dǎo)軌向下。因因B B均勻增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為定均勻增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為定值，故產(chǎn)生的感應(yīng)電流恒定。值，故產(chǎn)生的感應(yīng)電流恒定。(2)(2)當(dāng)當(dāng)t=2 st=2 s時(shí)，對(duì)導(dǎo)體棒由平衡條件得：時(shí)，對(duì)導(dǎo)體棒由平衡條件得：mgsin=B2IL1 mgsin=B2IL1 由閉合電路歐姆定律得由閉合電路歐姆定律得I= I= 由法拉第電磁感應(yīng)定律得：由法拉第電磁感應(yīng)定律得： 聯(lián)立式解得聯(lián)立式解得B2=1 TB2=1 T21212B 0BEL L L Lt t0 (3)(3)當(dāng)當(dāng)t=3 st=3 s時(shí)，對(duì)棒由平衡條件得時(shí)，對(duì)棒由平衡條件得B

53、3IL1=mgsin+FfmaxB3IL1=mgsin+Ffmax由題圖乙及第由題圖乙及第(2)(2)問(wèn)可得問(wèn)可得t=3 st=3 s時(shí)，時(shí)，B3=1.5 TB3=1.5 T。聯(lián)立解得聯(lián)立解得Ffmax=0.5 NFfmax=0.5 N(4)(4)由焦耳定律得由焦耳定律得QR=I2RtQR=I2Rt代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得Q=4.5 JQ=4.5 J答案：答案：(1)(1)見(jiàn)解析見(jiàn)解析 (2)1 T (3)0.5 N (4)4.5 J (2)1 T (3)0.5 N (4)4.5 J十十 電磁感應(yīng)中的力、電綜合問(wèn)題電磁感應(yīng)中的力、電綜合問(wèn)題【案例剖析】【案例剖析】(18(18分分)(2019)

54、(2019西城一模西城一模) )如圖甲所示，兩根間距如圖甲所示，兩根間距為為l1l1的平行導(dǎo)軌的平行導(dǎo)軌PQPQ和和MNMN處于同一水平面內(nèi)，左端連接一阻值為處于同一水平面內(nèi)，左端連接一阻值為R R的電阻，導(dǎo)軌平面處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量為的電阻，導(dǎo)軌平面處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量為m m、橫截面為正方形的導(dǎo)體棒橫截面為正方形的導(dǎo)體棒CDCD垂直于導(dǎo)軌放置，棒到導(dǎo)軌左端垂直于導(dǎo)軌放置，棒到導(dǎo)軌左端PMPM的距離為的距離為l2l2，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻。的電阻。(1)(1)若若CDCD棒固定，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度棒固定，已知

55、磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的變化率的變化率 隨時(shí)間隨時(shí)間t t的變的變化關(guān)系式為化關(guān)系式為 求回路中感應(yīng)電流的有效值求回路中感應(yīng)電流的有效值I I；BtBk s intt，(2)(2)若若CDCD棒不固定，棒與導(dǎo)軌間最大靜摩擦力為棒不固定，棒與導(dǎo)軌間最大靜摩擦力為FfmFfm，磁感應(yīng)強(qiáng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度度B B隨時(shí)間隨時(shí)間t t變化的關(guān)系式為變化的關(guān)系式為B=ktB=kt。求從。求從t=0t=0到到CDCD棒剛要運(yùn)動(dòng)，棒剛要運(yùn)動(dòng)，電阻電阻R R上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱Q Q；(3)(3)若若CDCD棒不固定，不計(jì)棒不固定，不計(jì)CDCD棒與導(dǎo)軌間的摩擦，磁場(chǎng)不隨時(shí)間棒與導(dǎo)軌間的摩擦，磁場(chǎng)不隨時(shí)間變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度為變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B?，F(xiàn)對(duì)。現(xiàn)對(duì)CDCD棒施加水平向右的外力棒施加水平