電磁感應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)用(常見四種應(yīng)用)

E－Ir

Blv

電源

外電路

內(nèi)阻

一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路問題第一頁，共25頁。例1、如圖所示，在寬為0.5m的平行導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一個(gè)有效電阻為r=0.6Ω的導(dǎo)體棒，在導(dǎo)軌的兩端分別連接兩個(gè)電阻R1=4Ω、R2=6Ω，其他電阻不計(jì)．整個(gè)裝置處在垂直導(dǎo)軌向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度

B=0.1T．當(dāng)直導(dǎo)

體棒在導(dǎo)軌上以v=6m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，求：直導(dǎo)體棒兩端的電壓和流過電阻R1和R2的電流大小？第二頁，共25頁?？偨Y(jié)：求解電路問題的思路：求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E畫等效電路圖求感應(yīng)電流電壓功率第三頁，共25頁。練習(xí)1：如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一折成30°角的足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面垂直于磁場(chǎng)方向。一條長(zhǎng)度的直導(dǎo)線MN垂直ob方向放置在軌道上并接觸良好。當(dāng)MN以v=4m/s從導(dǎo)軌O點(diǎn)開始向右平動(dòng)時(shí)，若所有導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電阻r=0.1Ω/m。求：經(jīng)過時(shí)間t=2s后：（1）閉合回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值?（2）閉合回路中的電流大小和方向?（3）2s內(nèi)，閉合回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值第四頁，共25頁。練習(xí)2：兩根光滑的長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌M

N、M′N′平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)，M、M′處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C．長(zhǎng)度也為l、阻值同為R的金屬棒a

b垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．a(chǎn)

b在外力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運(yùn)動(dòng)距離為s的過程中，整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q．求（1）ab運(yùn)動(dòng)速度v的大小；（2）電容器所帶的電荷量q．v=4QRB2l2sq=CQRBls．

第五頁，共25頁。感應(yīng)電流電磁感應(yīng)現(xiàn)象通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培力二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)問題第六頁，共25頁。練習(xí)1.如圖所示,U形導(dǎo)線框固定在水平面上,右端放有質(zhì)量為m的金屬棒ab,ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,它們圍成的矩形邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1、L2,回路的總電阻為R.從t=0時(shí)刻起,在豎直向上方向加一個(gè)隨時(shí)間均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=kt,（k>0）那么在t

為多大時(shí),金屬棒開始移動(dòng)？第七頁，共25頁。練習(xí)2.均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abcd，每邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，總電阻為R，總質(zhì)量為m。將其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方h處，如圖所示。線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場(chǎng)邊界面平行。當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)：（1）求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大?。?/p>

（2）求cd兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大?。?/p>

（3）若此時(shí)線框加速度恰好為零，求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件。

第八頁，共25頁。電能其他形式能焦耳熱三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題外力克服安培力做功感應(yīng)電流做功第九頁，共25頁。練習(xí):如圖所示，將邊長(zhǎng)為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里．線框向上離開磁場(chǎng)時(shí)的速度剛好是進(jìn)人磁場(chǎng)時(shí)速度的一半，線框離開磁場(chǎng)后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進(jìn)人磁場(chǎng)．整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力f且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)．求：

(1)線框在下落階段勻速進(jìn)人磁場(chǎng)時(shí)的速度V2；

(2)線框在上升階段剛離開磁場(chǎng)時(shí)的速度V1；

(3)線框在上升階段通過磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q．第十頁，共25頁。練習(xí)、如圖所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的電阻。一質(zhì)量m=0.1kg，電阻r=0.1Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T。棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a=2m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的位移x=9m時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1：Q2=2:1。導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)過程中時(shí)鐘與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸。求1、棒在勻加速過程中，通過電阻R的電荷量q：2、撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2：3、外力做的功WF第十一頁，共25頁。

題目中有對(duì)物理過程或物理規(guī)律的敘述，給出備選圖象，讓考生選出符合題意的圖像。解決這類問題可以有兩種方法：一種是“排除法”，即排除與題目要求相違背的圖象，選出正確圖象；另一種是“對(duì)照法”，即按照題目要求應(yīng)用相關(guān)規(guī)律畫出正確的草圖，再與選項(xiàng)對(duì)照解決。四、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的圖像問題第十二頁，共25頁。1.如圖1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。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)邊界的恒定速度v=20cm/s通過磁場(chǎng)區(qū)域，在運(yùn)動(dòng)過程中，線框有一邊始終與磁場(chǎng)區(qū)域的邊界平行。(以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?取它剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻t=0，在圖2所示的圖線中，正確反映感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的是圖140cm

12345123451234512345ABCD圖2C第十三頁，共25頁。2.如圖所示的異形導(dǎo)線框，勻速穿過一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象是（設(shè)導(dǎo)線框中電流沿abcdef為正方向）DbcadefDCAB首先將運(yùn)動(dòng)過程分段處理．在每一段運(yùn)動(dòng)過程中確定哪一段導(dǎo)線切割磁感線，它就相當(dāng)于電源，然后確定切割磁感線的有效長(zhǎng)度，再根據(jù)E=BLv和右手定則判定感應(yīng)電流的大小和方向．第十四頁，共25頁。3.如圖所示，一閉合直角三角形線框以速度v勻速穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．從BC邊進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)開始計(jì)時(shí)，到A點(diǎn)離開磁場(chǎng)區(qū)止的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的情況(以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?是如下圖所示中的AABCABCD首先將運(yùn)動(dòng)過程分段處理．在每一段運(yùn)動(dòng)過程中確定哪一段導(dǎo)線切割磁感線，它就相當(dāng)于電源，然后確定切割磁感線的有效長(zhǎng)度，再根據(jù)E=BLv和右手定則判定感應(yīng)電流的大小和方向．第十五頁，共25頁。例4．如圖，一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；一個(gè)邊長(zhǎng)也為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直；虛線框?qū)蔷€ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直，ba

的延長(zhǎng)線平分導(dǎo)線框。在t＝0時(shí)，使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿ab方向移動(dòng)，直到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)區(qū)域。以i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強(qiáng)度，取逆時(shí)針方向?yàn)檎Ｏ铝斜硎緄—t關(guān)系的圖示中，可能正確的是（）0it0it0it0itA.D.C.B.ba第十六頁，共25頁。badcef解：cd邊從開始到①位置,cd切割的有效長(zhǎng)度均勻增大①cd邊從①到②位置，cd切割的有效長(zhǎng)度不變，②cd邊從②到③位置，cd切割的有效長(zhǎng)度均勻減小，③cd邊從③到④位置，cd和ef邊都切割，總有效長(zhǎng)度很快減小到0，④由對(duì)稱性，接下來的過程與前對(duì)稱。可見圖線C正確。第十七頁，共25頁。例4．如圖，一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；一個(gè)邊長(zhǎng)也為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直；虛線框?qū)蔷€ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直，ba

的延長(zhǎng)線平分導(dǎo)線框。在t＝0時(shí)，使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿ab方向移動(dòng)，直到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)區(qū)域。以i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強(qiáng)度，取逆時(shí)針方向?yàn)檎?。下列表示i—t關(guān)系的圖示中，可能正確的是（）0it0it0it0itA.D.C.B.Cba解見下頁第十八頁，共25頁。注意題中規(guī)定的力的正方向5.圖1中A是一邊長(zhǎng)為的方形線框,電阻為R。以恒定的速度v沿x軸運(yùn)動(dòng)，并穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)B區(qū)域。若以x軸正方向作為力的正方向，線框在圖示位置的時(shí)刻作為時(shí)間的零點(diǎn),則磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力F隨時(shí)間t的變化圖線為lAl圖1xl3lBF圖212345123451234512345ABCDFFFB第十九頁，共25頁。6、現(xiàn)使線框以速度v勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)域,若以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，規(guī)定電流逆時(shí)針方向時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)檎珺垂直紙面向里為正，則以下關(guān)于線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、磁通量、感應(yīng)電流及電功率的四個(gè)圖象正確的是()CD第二十頁，共25頁。題型二.圖象的關(guān)聯(lián)(變換)

所謂圖像的關(guān)聯(lián)（變換）指的是兩個(gè)圖象之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系，也可以是互為因果關(guān)系，可以通過相關(guān)規(guī)律由一個(gè)圖象推知另一個(gè)圖象。處理這類問題，首先要讀懂已知圖象表示的物理規(guī)律或物理過程，特別要注意兩個(gè)對(duì)應(yīng)時(shí)間段各物理量的分析（如斜率），然后再根據(jù)所求圖象與已知圖象的聯(lián)系，進(jìn)行判斷。第二十一頁，共25頁。例1．矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所0B/Tt/sB0-B01234dabc0i/At/sI0-I012340i/At/sI0-I012340i/At/sI0-I012340i/At/sI0-I01234CABD示。若規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，下列i-t圖中正確的是（）D第二十二頁，共25頁。例2：磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向，線圈中的箭頭為電流i的正方向（如圖所示），已知線圈中感生電流i隨時(shí)間而變化的圖象如圖所示，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間而變化的圖象可能是（

）

BiitBBBBttttABCDCD第二十三頁，共25頁。例3、在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t如圖變化時(shí)，在圖中正確表示線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E變化的是（）BIBt/sO

2345E2E0E0-E0-2E0O12345t/sE2E0E0-E0-2E0O12345t/sE2E0E0-E0-2E0O12345t/sE2E0E0-E0-2E0O12345t/sABCDA第二十四頁，共25頁。1．一矩形線圈位于一隨時(shí)間t變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直線圈