電磁感應(yīng)現(xiàn)象綜合應(yīng)用

1、關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的綜合應(yīng)用第一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、電磁感應(yīng)中的電路問題發(fā)生電磁感應(yīng)的導(dǎo)體（切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路）相當(dāng)于電源，因此電磁感應(yīng)問題往往和電路問題聯(lián)系在一起，基本分析方法是：1.感應(yīng)電動勢大小由 或E=BLv來求解，電流的方向利用楞次定律或右手定則來判斷.2.分析電路結(jié)構(gòu)，畫等效電路圖.3.用電路規(guī)律求解.第二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)問題1.發(fā)生電磁感應(yīng)的回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流又在磁場中受到安培力作用，電磁感應(yīng)問題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起.基本分析方法是：(1)確定回路中電流的大小和方向，求

2、解安培力.(2)對導(dǎo)體受力分析.(3)列動力學(xué)方程或平衡方程求解.第三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月2.電磁感應(yīng)的力學(xué)問題中，要抓好受力情況、運(yùn)動情況的動態(tài)分析：導(dǎo)體受力運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力合外力變化加速度變化速度變化周而復(fù)始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)穩(wěn)定運(yùn)動狀態(tài)，抓住a=0時(shí)，速度v達(dá)最大值的特點(diǎn).第四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，從功和能的觀點(diǎn)入手分析電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是解決電磁感應(yīng)問題的重要手段.第五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月2.電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)

3、生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到安培力的作用.克服安培力做功的過程就是其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的過程，克服安培力做了多少功就有多少其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能.3.分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系和穩(wěn)定狀態(tài)受力特點(diǎn)及功率關(guān)系列方程，聯(lián)立求解.第六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動力學(xué)問題如圖10-3-1所示，AB、CD是兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的距離為L，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在導(dǎo)軌的AC端連接一個(gè)阻值為R的電阻，一根質(zhì)量為m、垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，求此過程中

4、ab棒的最大速度.第七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月已知ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為(tan)，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻都不計(jì).圖10-3-1第八張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月ab沿導(dǎo)軌下滑過程中受四個(gè)力作用，即重力mg、支持力N、摩擦力f和安培力F安，如圖所示，ab由靜止開始下滑后，vEIF安a(為增大符號，為減小符號)，所以這是個(gè)變加速過程，當(dāng)加速度減到a=0時(shí)，其速度即增大到最大v=vm，此時(shí)必將處于平衡狀態(tài)，以后將以vm勻速下滑.第九張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月ab下滑時(shí)因切割磁感線，要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)電磁感應(yīng)定律：E=BLv 閉合電路ACba中將產(chǎn)生感應(yīng)電

5、流，根據(jù)閉合電路歐姆定律：I=E/R據(jù)右手定則可判定感應(yīng)電流方向?yàn)閍ACba，再據(jù)左手定則判斷它受的安培力F安方向如圖所示，其大小為：F安=BIL 由可得F安=第十張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月取平行和垂直導(dǎo)軌的兩個(gè)方向?qū)b所受的力進(jìn)行正交分解，應(yīng)有：N=mgcosf=mgcos以ab為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律應(yīng)有：mgsin-mgcos-=ma第十一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月ab做加速度減小的變加速運(yùn)動，當(dāng)a=0時(shí)速度達(dá)最大，因此，ab達(dá)到vm時(shí)應(yīng)有：mgsin-mgcos- =0由式可解得vm=. (1)電磁感應(yīng)中的動態(tài)分析，是處理電磁感應(yīng)問題的關(guān)鍵，要學(xué)會從動

6、態(tài)分析的過程中來選擇是從動力學(xué)方面，還是從能量方面解決問題(2)在分析運(yùn)動導(dǎo)體的受力時(shí)，常畫出平面示意圖和物體受力圖(3)電磁感應(yīng)中的臨界速度往往是從安培力的大小中去求第十二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月變式訓(xùn)練1：如圖10-3-2所示，兩根與水平面成角的光滑平行金屬軌道，上端接可變電阻R，下端足夠長，軌道所在空間有垂直于軌道向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根質(zhì)量為m的金屬棒垂直于軌道放置，并由靜止開始沿軌道下滑.經(jīng)過一段時(shí)間后，金屬棒的速度趨于最大值vm，第十三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月則下列說法中正確的是( )A.B越大，vm越大B.越大，vm越小C.R越大，vm

7、越大D.m越小，vm越大圖10-3-2C第十四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路問題 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，磁場寬度L=3m.一正方形金屬框邊長l=1m，每邊電阻r=0.2.金屬框以v=10m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖10-3-3所示.第十五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)畫出金屬框穿過磁場區(qū)域的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的I-t圖線；(2)畫出ab兩端電壓隨時(shí)間變化的U-t圖線. 圖10-3-3第十六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)線框進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)E1=Blv=2V,I1= =2.

8、5A方向沿逆時(shí)針，如圖(a)實(shí)線abcd所示，感應(yīng)電流持續(xù)的時(shí)間t1= =0.1s第十七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月線框在磁場中運(yùn)動時(shí)：=0, E2=0,I2=0無電流的持續(xù)時(shí)間：t2= =0.2s線框穿出磁場區(qū)時(shí)：E3=Blv=2V,I3=2.5A此電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針，如圖(a)虛線abcd所示，規(guī)定電流方向逆時(shí)針為正，得I-t圖線如圖(b)所示.第十八張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第十九張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)線框進(jìn)入磁場區(qū)ab兩端電壓U1=I1r=2.50.2V=0.5V線框在磁場中運(yùn)動時(shí)，ab兩端電壓等于感應(yīng)電動勢U2=Blv=2V線框出磁場

9、時(shí)ab兩端電壓U3=E-I2r=1.5V由此得U-t圖線如上圖(c)所示.第二十張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月線框的運(yùn)動過程分為三個(gè)階段：第一階段ab為外電路；第二階段ab相當(dāng)于開路時(shí)的電源；第三階段ab是接上外電路的電源.第二十一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 變式訓(xùn)練2：如圖1034所示，粗細(xì)均勻金屬環(huán)的電阻為R，可轉(zhuǎn)動的金屬桿OA的電阻為R/4，桿長為L，A端與環(huán)相接觸，電刷D和D分別與桿的端點(diǎn)O及環(huán)邊接觸桿OA在垂直于環(huán)面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，以角速度w沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，外電路上接有一電阻R/2.則電路中總電流的最小值為_，最大值為_.圖1034第二十

10、二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題在光滑的足夠長的斜面上橫放一電阻可忽略不計(jì)的金屬桿，如圖10-3-5，讓金屬桿從靜止向下運(yùn)動一段時(shí)間.已知此時(shí)間內(nèi)重力做了W1的功，金屬桿克服安培力做了W2的功，圖10-3-5第二十三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月下列關(guān)于此過程的講法錯誤的是()A.此過程中動能增加了(W1-W2)B.此過程中機(jī)械能增加了(W1-W2)C.此過程中重力勢能減少了W1D.此過程中回路中產(chǎn)生了W2的電能第二十四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月金屬桿下滑過程中，重力和安培力對它做了功，由動能定理：動能的改變等于外力做功之和，所以A對

11、；重力做功改變重力勢能，不改變機(jī)械能，機(jī)械能的改變是重力之外的力做功的結(jié)果，所以C對，B錯；克服安培力做功就是其他形式能轉(zhuǎn)化為電能，D正確.故選B. 第二十五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月電磁感應(yīng)中的能量問題，一般涉及下列幾種功和能關(guān)系：(1)重力做功改變重力勢能的大??；(2) 合力做功改變動能的大小；(3) 非重力(彈力)做功改變機(jī)械能的大??；(4) 克服安培力做功產(chǎn)生了電能；(5) 電場力做功改變電勢能的大小.第二十六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月變式訓(xùn)練3:如圖10-3-6所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，圖10-3-6第二十七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于( )A.棒的機(jī)械能增加量B.棒的動能增加量C.棒的重力勢能