電磁感應(yīng)教材分析

1、電磁感應(yīng)教材分析電磁感應(yīng)高考要求內(nèi)容要求說明 電磁感應(yīng)現(xiàn)象，磁通量，法拉第電磁感應(yīng)定律，楞次定律 1導(dǎo)體切割磁感線時感應(yīng)電動勢的計算，只限于L垂直于B、v的情況。2在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，不要求判斷內(nèi)電路中各點電勢的高低。3根據(jù)“能量轉(zhuǎn)化和守恒定律”會處理不同形式能量之間的轉(zhuǎn)化問題。根據(jù)“能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律”，會處理不同形式能量之間的轉(zhuǎn)化問題 導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢，右手定則 反電動勢 自感現(xiàn)象，日光燈，渦流一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律楞次定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律 自感自感三、三、電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用（單桿、雙桿）電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用（單桿、雙桿）1

2、、磁通量 (1)通過某一面積S的磁通量: 穿過該面積的磁感線條數(shù).(2)單位Wb (1Wb=1Tm2)SS B一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律楞次定律磁通量 =BS注意：1、S是有效面積2、磁通量是標量，但有正負 SS B磁通量的變化量 = 2 - 1注意：引起 變化的可能原因：B、S、 變化ACDBABCD ACDB =BS-(-BS)=2BS感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件通過三個實驗的說明電磁感應(yīng)的條件通過三個實驗的說明電磁感應(yīng)的條件:1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:穿過穿過閉合電路閉合電路的的磁通量磁通量發(fā)生發(fā)生變化變化2.如果電路不閉合如果電路不閉合, 無感應(yīng)電流無感應(yīng)電流,但

3、有但有感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢2、感應(yīng)電流的方向判斷楞次定律感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律：(1)判定原磁場的方向；(2)判定磁通量的變化；(3)根據(jù) “阻礙變化”，判定感應(yīng)電流磁場方向；(4)用安培定則判定感應(yīng)電流的方向。步驟對楞次定律的理解：(1) 感應(yīng)電流總是要阻礙磁通量的變化。(2) 感應(yīng)電流總是要阻礙物體間的相對運動。(3) 感應(yīng)電流總是要阻礙原電流的變化。感應(yīng)電流的方向判斷楞次定律1.（05北京）北京） 現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈、線圈B、零刻度在中央的電流計及開關(guān)按如圖所示連接

4、在開關(guān)閉合、線圈零刻度在中央的電流計及開關(guān)按如圖所示連接在開關(guān)閉合、線圈A放在線圈放在線圈B中的情況下，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當他將滑動變阻器的滑動端中的情況下，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當他將滑動變阻器的滑動端P向左加速滑動時，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)由此可以推斷向左加速滑動時，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)由此可以推斷( )A線圈線圈A向上移動或滑動變阻器的滑動端向上移動或滑動變阻器的滑動端P向右加速滑動，都能引向右加速滑動，都能引起電流計指針向左偏轉(zhuǎn)起電流計指針向左偏轉(zhuǎn)B線圈線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān)，都能引起電流計指針向右中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān)，都能引起電流計指針向右偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)C滑動變阻器的滑動端滑動變阻器的滑動端P勻速向左或

5、勻速向右滑動，都能使電流勻速向左或勻速向右滑動，都能使電流計指針靜止在中央計指針靜止在中央D因為線圈因為線圈A、線圈、線圈B的繞線方向未知，故無法判斷電流計指針偏的繞線方向未知，故無法判斷電流計指針偏轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)的方向B2. 如如圖在光滑的水平金屬導(dǎo)軌上平行放置著兩根相同的鋁桿，能圖在光滑的水平金屬導(dǎo)軌上平行放置著兩根相同的鋁桿，能在導(dǎo)軌平面上左右滑動，導(dǎo)軌與鋁桿能良好接觸，當條形磁鐵向在導(dǎo)軌平面上左右滑動，導(dǎo)軌與鋁桿能良好接觸，當條形磁鐵向下插入時，判斷鋁桿的運動情況和鋁桿對導(dǎo)軌壓力的變化情況。下插入時，判斷鋁桿的運動情況和鋁桿對導(dǎo)軌壓力的變化情況。如果條形磁鐵是自由下落，下落的加速度與如果條

6、形磁鐵是自由下落，下落的加速度與g比較大??？比較大??？在分析條形磁鐵穿過后的情況。在分析條形磁鐵穿過后的情況。鋁桿分別左右運動，使面積減小以達到阻礙磁通量增加。對軌道的壓力增加。ba3. （2011海淀二模）海淀二模）如圖如圖所示，一個鋁框放在蹄形磁鐵的兩所示，一個鋁框放在蹄形磁鐵的兩個磁極之間，鋁框可以繞豎直的轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動手柄使個磁極之間，鋁框可以繞豎直的轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動手柄使磁鐵繞豎直的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，觀察到鋁框會隨之轉(zhuǎn)動。對這個實磁鐵繞豎直的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，觀察到鋁框會隨之轉(zhuǎn)動。對這個實驗現(xiàn)象的描述和解釋，下列說法中正確的是（驗現(xiàn)象的描述和解釋，下列說法中正確的是（ ）A鋁框的轉(zhuǎn)動方向與蹄形

7、磁鐵的轉(zhuǎn)動方向一定是相同的鋁框的轉(zhuǎn)動方向與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動方向一定是相同的B鋁框的轉(zhuǎn)動快慢與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動快慢總是一致的鋁框的轉(zhuǎn)動快慢與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動快慢總是一致的C鋁框轉(zhuǎn)動到其平面與磁場方向垂直的位置時，鋁框中的鋁框轉(zhuǎn)動到其平面與磁場方向垂直的位置時，鋁框中的感應(yīng)電流最大感應(yīng)電流最大D鋁框轉(zhuǎn)動到其平面與磁場方向平行的位置時，鋁框兩個鋁框轉(zhuǎn)動到其平面與磁場方向平行的位置時，鋁框兩個豎直邊受到的磁場力均為零豎直邊受到的磁場力均為零楞次定律：阻礙而非阻止楞次定律：阻礙而非阻止電磁驅(qū)動A體會合磁通體會合磁通4、如圖，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)如圖，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)與金屬圓環(huán)b同心共面放同心共

8、面放置。當置。當a繞繞O點在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，點在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，b中產(chǎn)生中產(chǎn)生順時針順時針方向方向的感應(yīng)電流，且具有的感應(yīng)電流，且具有收縮收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)趨勢，由此可知，圓環(huán)aA順時針加速旋轉(zhuǎn)順時針加速旋轉(zhuǎn) B順時針減速旋轉(zhuǎn)順時針減速旋轉(zhuǎn)C逆時針加速旋轉(zhuǎn)逆時針加速旋轉(zhuǎn) D逆時針減速旋轉(zhuǎn)逆時針減速旋轉(zhuǎn)B1、法拉第電磁感應(yīng)定律(1)電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。(2)公式：(3) 如果線圈的匝數(shù)為n，則整個線圈的感應(yīng)電動勢為：注意：磁通量變化有正有負，但計算時只取絕對值tE tnE t時間內(nèi)的平均電動勢時間內(nèi)的平均電動勢二、法拉第電磁感應(yīng)定律二、法拉

9、第電磁感應(yīng)定律 自感自感(1) 是磁通量的變化率，是描述磁通量的變化快慢的物理量(2) , , /t三者的聯(lián)系和區(qū)別(3)E是t時間內(nèi)的平均電動勢t tnE 感應(yīng)電動勢2、導(dǎo)體桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢（動生電動勢）B L v三者相互垂直EBLv感應(yīng)電動勢2、導(dǎo)體桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢（動生電動勢）B L v三者相互垂直注意:(1)L為有效切割長度vvvEBLv感應(yīng)電動勢2、導(dǎo)體桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢（動生電動勢）注意:(2)v為有效切割速度E =BLv sin () vB, E =Blv () vB, E =0轉(zhuǎn)動切割取中點速度Bvv/v 221BLvBLE 中中Lv aoEB

10、Lv感應(yīng)電動勢2、導(dǎo)體桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢（動生電動勢）B L v三者相互垂直注意:(3)v是平均速度時,得到的電動勢為平均電動勢v是瞬時速度時,得到的電動勢為瞬時電動勢EBLv3、感應(yīng)電流的方向判斷右手定則伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線從手心進入，并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。右手定則：右手定則其實就是楞次定律的另一種表現(xiàn)形式1.(2014北京西城一模北京西城一模,18)如圖所示如圖所示,幾位同學(xué)在做幾位同學(xué)在做“搖繩發(fā)電搖繩發(fā)電”實驗實驗:把一條長導(dǎo)線的兩端連在一個靈敏電流計的兩個接線柱把一條長導(dǎo)線的兩端

11、連在一個靈敏電流計的兩個接線柱上上,形成閉合回路。兩個同學(xué)迅速搖動形成閉合回路。兩個同學(xué)迅速搖動AB這段這段“繩繩”。假設(shè)。假設(shè)圖中情景發(fā)生在赤道圖中情景發(fā)生在赤道,地磁場方向與地面平行地磁場方向與地面平行,由南指向北。圖由南指向北。圖中搖中搖“繩繩”同學(xué)是沿東西站立的同學(xué)是沿東西站立的,甲同學(xué)站在西邊甲同學(xué)站在西邊,手握導(dǎo)線的手握導(dǎo)線的A點點,乙同學(xué)站在東邊乙同學(xué)站在東邊,手握導(dǎo)線的手握導(dǎo)線的B點。則下列說法正確的是點。則下列說法正確的是(C )A.當當“繩繩”搖到最高點時搖到最高點時,“繩繩”中電流最大中電流最大 B.當當“繩繩”搖到最低點時搖到最低點時,“繩繩”受到的安培力最大受到的安培

12、力最大C.當當“繩繩”向下運動時向下運動時,“繩繩”中電流從中電流從A流向流向B D.在搖在搖“繩繩”過程中過程中,A點電勢總是比點電勢總是比B點電勢高點電勢高2. 以以直升機在南半球的地磁場上空，該處地磁場的方向豎直向直升機在南半球的地磁場上空，該處地磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強度為上，磁感應(yīng)強度為B，直升機螺旋槳葉片的長度為，直升機螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)，螺旋槳轉(zhuǎn)動的頻率為動的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時針，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時針方向轉(zhuǎn)動，螺旋槳葉片的近軸端為方向轉(zhuǎn)動，螺旋槳葉片的近軸端為a，遠軸端為，遠軸端為b，如圖所示。，如圖所示。如果忽略

13、如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個葉片中的感應(yīng)電表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢，則（動勢，則（ ）A、E f l2B，且，且a點電勢低于點電勢低于b點電勢點電勢B、E2 f l2B，且，且a點電勢低于點電勢低于b點電勢點電勢C、E f l2B，且，且a點電勢高于點電勢高于b點電勢點電勢D、E2 f l2B，且，且a點電勢低于點電勢低于b點電勢點電勢BabA 轉(zhuǎn)動切割磁感線轉(zhuǎn)動切割磁感線3. 在在B=0.5T勻強磁場中勻強磁場中,有垂直磁場兩導(dǎo)軌有垂直磁場兩導(dǎo)軌MN和和PQ,相距相距L=0.1m,導(dǎo)軌電阻不計導(dǎo)軌電阻不計, R=0.3 , 金屬棒金屬棒ab電阻電阻r=0

14、.2 , 以以v=4.0m/s向左勻速運動向左勻速運動,求求(1)電動勢電動勢E的大小的大小;(2)通過電阻通過電阻R1上的電流大小和方向上的電流大小和方向;(3) ab兩點的電勢差兩點的電勢差Uab;(4)電阻電阻R消耗的電功率消耗的電功率.B4. 一一正方形閉合單匝導(dǎo)線框正方形閉合單匝導(dǎo)線框abcd，邊長，邊長L0.1m，各邊的電阻，各邊的電阻均為均為R0=0.1，bc邊位于邊位于x軸上且軸上且b點與坐標原點點與坐標原點O重合重合.在在x軸原軸原點點O的右側(cè)有寬度的右側(cè)有寬度D=0.2m、方向垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域，、方向垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強度磁場的磁感應(yīng)強度B=

15、1.0 T.當線框以當線框以v=2.0 m/s的速度沿的速度沿x軸正方軸正方向勻速運動穿過磁場區(qū)域向勻速運動穿過磁場區(qū)域. 以以ab邊剛進入磁場時為邊剛進入磁場時為t=0時刻，在時刻，在線框通過磁場區(qū)域的過程中線框通過磁場區(qū)域的過程中(1) 作出電流作出電流I-t的關(guān)系圖象（以逆時針電流為正）；的關(guān)系圖象（以逆時針電流為正）；(2)作出安培力作出安培力FA-t關(guān)系圖象（以向右為正）；關(guān)系圖象（以向右為正）；(3)作出作出a、b兩點的電勢差兩點的電勢差Uab-t的關(guān)系圖象的關(guān)系圖象.5. 圖中兩條平行虛線之間存在勻強磁場,虛線間的距離為l，磁場方向垂直紙面向里.abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，a

16、d與bc間的距離也為l. t=0時刻，bc邊與磁場區(qū)域邊界重合. 現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域，取沿abcda的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線可能是BE=BLv(注意：L為切割磁感線的有效長度)7. 如如圖所示圖所示,兩個相鄰的有界勻強磁場區(qū)兩個相鄰的有界勻強磁場區(qū),方向相反方向相反,且垂直紙面且垂直紙面,磁磁感應(yīng)強度的大小均為感應(yīng)強度的大小均為B.以磁場區(qū)左邊界為以磁場區(qū)左邊界為y軸建立坐標系軸建立坐標系,磁場區(qū)磁場區(qū)在在y軸方向足夠長軸方向足夠長,在在x軸方向?qū)挾染鶠檩S方向?qū)挾染鶠閍.矩形導(dǎo)線框矩形導(dǎo)線框abcd 的

17、的ab邊邊與與y軸重合，軸重合，ad邊長為邊長為a.線框從圖示位置水平向右勻速穿過兩磁線框從圖示位置水平向右勻速穿過兩磁場區(qū)域場區(qū)域,且線框平面始終保持與磁場垂直且線框平面始終保持與磁場垂直.以逆時針方向為電流的以逆時針方向為電流的正，線框中感應(yīng)電流正，線框中感應(yīng)電流i與線框移動距離與線框移動距離x的關(guān)系圖象正確的是的關(guān)系圖象正確的是 C8. 單單匝矩形導(dǎo)線框匝矩形導(dǎo)線框abcd固定放置在勻強磁場中固定放置在勻強磁場中,線框線框ab邊長度為邊長度為l1=0.2m，bc邊長度為邊長度為l2=0.1 m，線框的電阻，線框的電阻R=0.1 ，如圖甲所，如圖甲所示示.磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁

18、感應(yīng)強度磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強度B隨時間變隨時間變化的圖象如圖乙所示化的圖象如圖乙所示.t=0時刻，磁感應(yīng)強度的方向垂直導(dǎo)線框時刻，磁感應(yīng)強度的方向垂直導(dǎo)線框平面向里平面向里.在在00.2 s時間內(nèi)時間內(nèi)(1) 作出電流作出電流I-t的圖象的圖象(以逆時針電流為正以逆時針電流為正)；(2)作出作出ab邊受到的安培力邊受到的安培力FA-t圖象圖象(以向右為正以向右為正).1.E=n / t=kS2.F=BIL=kILtABB(T)t(s)O119. 如圖所示，如圖所示，AB是兩個同心圓，半徑之比是兩個同心圓，半徑之比RA RB=2 1，AB是由相同材料，粗細一樣的導(dǎo)體做成的，小

19、圓是由相同材料，粗細一樣的導(dǎo)體做成的，小圓B外無磁外無磁場，場，B內(nèi)磁場的變化如圖所示，求內(nèi)磁場的變化如圖所示，求AB中電流大小之比（不中電流大小之比（不計兩圓中電流形成磁場的相互作用）計兩圓中電流形成磁場的相互作用）磁通量中磁通量中S S的理解的理解10. 物理實驗中，常用一種叫做物理實驗中，常用一種叫做“沖擊電流計沖擊電流計”的儀器測定通的儀器測定通過電路的電荷量，如圖所示，探測線圈與沖擊電流計串聯(lián)后過電路的電荷量，如圖所示，探測線圈與沖擊電流計串聯(lián)后可用來測定磁場的磁感應(yīng)強度已知線圈匝數(shù)為可用來測定磁場的磁感應(yīng)強度已知線圈匝數(shù)為n，面積為，面積為S，線圈與沖擊電流計組成的回路電阻為線圈與

20、沖擊電流計組成的回路電阻為R.若將線圈放在被測勻若將線圈放在被測勻強磁場中，開始線圈平面與磁場垂直，現(xiàn)把探測線圈翻轉(zhuǎn)強磁場中，開始線圈平面與磁場垂直，現(xiàn)把探測線圈翻轉(zhuǎn)180，沖擊電流計測出通過線圈的電荷量為，沖擊電流計測出通過線圈的電荷量為q，由上述數(shù)據(jù)，由上述數(shù)據(jù)可測出被測磁場的磁感應(yīng)強度為可測出被測磁場的磁感應(yīng)強度為()AqR/S BqR/nS CqR/2nSDqR/2SqnR 自感現(xiàn)象當一個線圈中的電流發(fā)生變化時，它產(chǎn)生的變化的磁場不僅能在鄰近的閉合電路中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，同時也能在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢。如果原電流是增大的，則

21、感應(yīng)電流與原電流反向，阻礙增大，電流只能緩慢增加。如果原電流是減小的，則感應(yīng)電流與原電流同向，阻礙減小，電流只能緩慢減小。線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化。1、如圖如圖所示為研究自感現(xiàn)象的實驗電路，所示為研究自感現(xiàn)象的實驗電路，L1、L2是兩個完全是兩個完全相同的燈泡，相同的燈泡，L為電感線圈，為電感線圈，R為可變電阻為可變電阻.實驗時先閉合開關(guān)實驗時先閉合開關(guān)S，穩(wěn)定時調(diào)節(jié)電阻穩(wěn)定時調(diào)節(jié)電阻R，使燈泡，使燈泡L1和和L2一樣亮，然后斷開開關(guān)一樣亮，然后斷開開關(guān)S.(1)關(guān)于以后的操作觀察到的現(xiàn)象是（關(guān)于以后的操作觀察到的現(xiàn)象是（ ）A.當接通電路時當接通電路時, L2先亮先亮, L1后

22、亮后亮,最后一樣亮最后一樣亮B.當接通電路時當接通電路時, L1和和L2始終一樣亮始終一樣亮C.當斷開電路時當斷開電路時, L2立即熄滅，立即熄滅， L1過一會兒熄滅過一會兒熄滅D.當斷開電路時當斷開電路時, L1和和L2都過一會兒熄滅都過一會兒熄滅AD通電斷電自感現(xiàn)象通電斷電自感現(xiàn)象19.圖圖1和圖和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，L1和和L2為電感線圈。實驗時，斷開開關(guān)為電感線圈。實驗時，斷開開關(guān)S1瞬間，瞬間，燈燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈逐漸變亮，而另一個相同的燈A

23、3立即變亮，立即變亮，最終最終A2與與A3的亮度相同。下列說法正確的是（的亮度相同。下列說法正確的是（ ）A. 圖圖1中，中，A1與與L1的電阻值相同的電阻值相同B. 圖圖1中，閉合中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于中電流大于L1中電流中電流C. 圖圖2中，變阻器中，變阻器R與與L2的電阻值相同的電阻值相同D. 圖圖2中，閉合中，閉合S2瞬間，瞬間，L2中電流與變阻器中電流與變阻器R中電流相等中電流相等【答案答案】C3、圖中圖中L是一帶鐵芯的線圈是一帶鐵芯的線圈, A是一燈泡是一燈泡, RLRA,電鍵電鍵K處于閉合處于閉合狀態(tài)狀態(tài),A燈正常發(fā)光燈正常發(fā)光.現(xiàn)將電鍵現(xiàn)將電鍵S打

24、開打開,則在電路切斷的瞬間則在電路切斷的瞬間.1.通過燈泡通過燈泡A的電流是從的電流是從 端到端到 端端.2.觀察到的現(xiàn)象是觀察到的現(xiàn)象是 .3. 通過通過A燈電流跟時間的關(guān)系圖象是燈電流跟時間的關(guān)系圖象是abA燈閃亮后逐漸熄滅燈閃亮后逐漸熄滅DRLIA, I感感由由IL逐漸減小，斷電逐漸減小，斷電后流過后流過A中的電流與原電流方向相反中的電流與原電流方向相反斷電自感現(xiàn)象斷電自感現(xiàn)象三、電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用（單、雙桿）1.與閉合電路的歐姆定律、安培力相結(jié)合2.與牛頓運動定律相結(jié)合3.與功能關(guān)系和能量守恒定律相結(jié)合4.與動量沖量關(guān)系相結(jié)合5.與圖像問題相結(jié)合 各種類型的問題不能完全割裂開來，電

25、磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用其實是一個綜合應(yīng)用問題。1、一對一對平行光滑導(dǎo)軌放置在水平面上，兩導(dǎo)軌間距為平行光滑導(dǎo)軌放置在水平面上，兩導(dǎo)軌間距為l，一端連，一端連接阻值為接阻值為R的電阻的電阻.有一導(dǎo)體桿靜止地放置在導(dǎo)軌上，與兩軌道有一導(dǎo)體桿靜止地放置在導(dǎo)軌上，與兩軌道垂直，桿的質(zhì)量為垂直，桿的質(zhì)量為m，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強度為處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道面向下的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道面向下.(1)現(xiàn)用一外力現(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿，使桿以速度沿軌道方向拉桿，使桿以速度v向右勻速運動時，向右勻速運動時，求：求：水

26、平拉力水平拉力F的大小；的大??；電阻電阻R消耗的電功率；消耗的電功率；克服安培力做功的功率；克服安培力做功的功率；拉力拉力F做功的功率。做功的功率。RvlBvFPRvlBBIlFFAAA22222. 2. 1 RvlBRIPRvlBFvPF2222222. 4. 3 1、一對一對平行光滑導(dǎo)軌放置在水平面上，兩導(dǎo)軌間距為平行光滑導(dǎo)軌放置在水平面上，兩導(dǎo)軌間距為l，一端連，一端連接阻值為接阻值為R的電阻的電阻.有一導(dǎo)體桿靜止地放置在導(dǎo)軌上，與兩軌道垂有一導(dǎo)體桿靜止地放置在導(dǎo)軌上，與兩軌道垂直，桿的質(zhì)量為直，桿的質(zhì)量為m，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處

27、于磁感應(yīng)強度為于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道面向下的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道面向下.(2)如果用一水平恒定外力如果用一水平恒定外力F沿軌道方向拉桿，使之從靜止開始運沿軌道方向拉桿，使之從靜止開始運動動. 定性作出速度時間的關(guān)系圖象；定性作出速度時間的關(guān)系圖象；求桿的最大速度求桿的最大速度vm；求速度為求速度為v時加速度時加速度a；設(shè)桿從靜止開始運動到最大速度的位移為設(shè)桿從靜止開始運動到最大速度的位移為x，求電阻，求電阻R產(chǎn)生的焦產(chǎn)生的焦爾熱爾熱Q；2 22 22224 42.3.14.22mmFRvB lFB l vamRmmF RQFxmvFxB l模型：單桿與電阻形成閉

28、合回路，受恒力作用，模型：單桿與電阻形成閉合回路，受恒力作用，做加速度減小的加速運動，最終勻速運動。做加速度減小的加速運動，最終勻速運動。RvlBFm22RvlBmgm22RvlBmgm22sin1、一對一對平行光滑導(dǎo)軌放置在水平面上，兩導(dǎo)軌間距為平行光滑導(dǎo)軌放置在水平面上，兩導(dǎo)軌間距為l，一端連，一端連接阻值為接阻值為R的電阻的電阻.有一導(dǎo)體桿靜止地放置在導(dǎo)軌上，與兩軌道有一導(dǎo)體桿靜止地放置在導(dǎo)軌上，與兩軌道垂直，桿的質(zhì)量為垂直，桿的質(zhì)量為m，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強度為處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道面向下的勻強

29、磁場中，磁場方向垂直軌道面向下.(3)現(xiàn)用一外力沿軌道方向給桿一個瞬間沖量，使桿以速度現(xiàn)用一外力沿軌道方向給桿一個瞬間沖量，使桿以速度v0向向右開始運動，求：右開始運動，求：金屬桿運動過程中的最大加速度金屬桿運動過程中的最大加速度；金屬桿運動速度為金屬桿運動速度為v時的加速度時的加速度；金屬桿金屬桿克服安培力做的功和電阻克服安培力做的功和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱；上產(chǎn)生的焦耳熱；請敘述題中的能量轉(zhuǎn)化情況.思考：若金屬桿與軌道之間的動摩擦因數(shù)為，若金屬桿運動s距離后靜止,此過程中電阻上產(chǎn)生的焦耳熱是多大? v0與電阻連接的單桿，以初速度與電阻連接的單桿，以初速度開始運動開始運動阻尼式發(fā)電機阻尼式發(fā)電

30、機模型。模型。模型：單桿與電阻形成閉合回路，有初速度v0，做加速度減小的減速運動，最終靜止。練：練：（12朝陽二模）圖甲中的三個裝置均在水平面內(nèi)且處朝陽二模）圖甲中的三個裝置均在水平面內(nèi)且處于豎直向下的勻強磁場中，足夠長的光滑導(dǎo)軌固定不動，于豎直向下的勻強磁場中，足夠長的光滑導(dǎo)軌固定不動，圖圖2中電容器不帶電?，F(xiàn)使導(dǎo)體棒中電容器不帶電?，F(xiàn)使導(dǎo)體棒ab以水平初速度以水平初速度v0向右向右運動，導(dǎo)體棒運動，導(dǎo)體棒ab在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直，且接觸良在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好。某同學(xué)定性畫出了導(dǎo)體棒好。某同學(xué)定性畫出了導(dǎo)體棒ab的的v-t圖像，如圖乙所示。圖像，如圖乙所示。則他畫出的

31、是則他畫出的是A圖圖1中導(dǎo)體棒中導(dǎo)體棒ab的的v-t圖像圖像B圖圖2中導(dǎo)體棒中導(dǎo)體棒ab的的v-t圖像圖像C圖圖3中導(dǎo)體棒中導(dǎo)體棒ab的的v-t圖像圖像D圖圖2和圖和圖3中導(dǎo)體棒中導(dǎo)體棒ab的的v-t圖像圖像2. (2014北京海淀期末北京海淀期末,18)如圖所示如圖所示,兩根金屬平行導(dǎo)軌兩根金屬平行導(dǎo)軌MN和和PQ放在水平面上放在水平面上,左端向上彎曲且光滑左端向上彎曲且光滑,導(dǎo)軌間距導(dǎo)軌間距為為L,電阻不計。水平段導(dǎo)軌所處空間有兩個有界勻強電阻不計。水平段導(dǎo)軌所處空間有兩個有界勻強磁場磁場,相距一段距離不重疊相距一段距離不重疊,磁場磁場左邊界在水平段導(dǎo)軌左邊界在水平段導(dǎo)軌的最左端的最左端,

32、磁感應(yīng)強度大小為磁感應(yīng)強度大小為B,方向豎直向上方向豎直向上;磁場磁場的的磁感應(yīng)強度大小為磁感應(yīng)強度大小為2B,方向豎直向下。質(zhì)量均為方向豎直向下。質(zhì)量均為m、電、電阻均為阻均為R的金屬棒的金屬棒a和和b垂直導(dǎo)軌放置在其上垂直導(dǎo)軌放置在其上,金屬棒金屬棒b置置于磁場于磁場的右邊界的右邊界CD處。現(xiàn)將金屬棒處?，F(xiàn)將金屬棒a從彎曲導(dǎo)軌上從彎曲導(dǎo)軌上某一高處由靜止釋放某一高處由靜止釋放,使其沿導(dǎo)軌運動。設(shè)兩金屬棒運使其沿導(dǎo)軌運動。設(shè)兩金屬棒運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。(1)若水平段導(dǎo)軌粗糙若水平段導(dǎo)軌粗糙,兩金屬棒與水平段導(dǎo)軌間的最大兩金屬棒與水平段導(dǎo)軌間的

33、最大靜摩擦力均為靜摩擦力均為mg,將金屬棒將金屬棒a從距水平面高度從距水平面高度h處由靜止處由靜止釋放。求釋放。求:金屬棒金屬棒a剛進入磁場剛進入磁場時時,通過金屬棒通過金屬棒b的電流大小的電流大小;若金屬棒若金屬棒a在磁場在磁場內(nèi)運動過程中內(nèi)運動過程中,金屬棒金屬棒b能在導(dǎo)軌能在導(dǎo)軌上保持靜止上保持靜止,通過計算分析金屬棒通過計算分析金屬棒a釋放時的高度釋放時的高度h應(yīng)滿應(yīng)滿足的條件足的條件;(2)若水平段導(dǎo)軌是光滑的若水平段導(dǎo)軌是光滑的,將金屬棒將金屬棒a仍從高度仍從高度h處由靜處由靜止釋放止釋放,使其進入磁場使其進入磁場。設(shè)兩磁場區(qū)域足夠大。設(shè)兩磁場區(qū)域足夠大,求金屬求金屬棒棒a在磁場在

34、磁場內(nèi)運動過程中內(nèi)運動過程中,金屬棒金屬棒b中可能產(chǎn)生焦耳熱中可能產(chǎn)生焦耳熱的最大值。的最大值。答案 (1)h (2)mgh22BLghR224450gm RB L110解析 (1)金屬棒在彎曲光滑導(dǎo)軌上運動的過程中,機械能守恒,設(shè)其剛進入磁場時速度為v0,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E,電路中的電流為I。由機械能守恒mgh=m,解得v0=感應(yīng)電動勢E=BLv0,則I=解得:I=對金屬棒b:所受安培力F=2BIL又因I=金屬棒b保持靜止的條件為Fmg解得h1220v2gh2ER22BLghR22BLghR15224450gm RB L(2)金屬棒a在磁場中向右做減速運動,感應(yīng)電動勢逐漸減小,金屬棒b在磁

35、場中向左做加速運動,感應(yīng)電動勢逐漸增加,當兩者相等時,回路中感應(yīng)電流為0,此后金屬棒a、b都做勻速運動。設(shè)金屬棒a、b最終的速度大小分別為v1、v2,整個過程中安培力對金屬棒a、b的沖量大小分別為Ia、Ib。由BLv1=2BLv2,解得v1=2v2設(shè)向右為正方向:對金屬棒a,由動量定理有-Ia=mv1-mv0對金屬棒b,由動量定理有-Ib=-mv2-0由于金屬棒a、b在運動過程中電流始終相等,則金屬棒b受到的安培力始終為金屬棒a受到安培力的2倍,因此有兩金屬棒受到的沖量的大小關(guān)系為Ib=2Ia解得v1=v0,v2=v04525根據(jù)能量守恒,回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=m-m(v0)2+m(v0)2=

36、m=mghQb=Q=mgh1220v1225124511020v15121103.（15海淀期末海淀期末）如圖）如圖19所示，所示，PQ和和MN是固定于水平面內(nèi)的平行光滑金屬是固定于水平面內(nèi)的平行光滑金屬軌道，軌道足夠長，其電阻可忽略不計。金屬棒軌道，軌道足夠長，其電阻可忽略不計。金屬棒ab、cd放在軌道上，始終與軌放在軌道上，始終與軌道垂直，且接觸良好。金屬棒道垂直，且接觸良好。金屬棒ab、cd的質(zhì)量均為的質(zhì)量均為m，長度均為，長度均為L。兩金屬棒的長。兩金屬棒的長度恰好等于軌道的間距，它們與軌道形成閉合回路。金屬棒度恰好等于軌道的間距，它們與軌道形成閉合回路。金屬棒ab的電阻為的電阻為2R

37、，金，金屬棒屬棒cd的電阻為的電阻為R。整個裝置處在豎直向上、磁感應(yīng)強度為。整個裝置處在豎直向上、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。的勻強磁場中。（1）若保持金屬棒）若保持金屬棒ab不動，使金屬棒不動，使金屬棒cd在與其垂直的水平恒力在與其垂直的水平恒力F作用下，沿作用下，沿軌道以速度軌道以速度v做勻速運動。試推導(dǎo)論證：在做勻速運動。試推導(dǎo)論證：在t時間內(nèi)，時間內(nèi)，F(xiàn)對對金屬棒金屬棒cd所做的功所做的功W等于電路獲得的等于電路獲得的電能電能E電電；（2）若先保持金屬棒）若先保持金屬棒ab不動，使金屬棒不動，使金屬棒cd在與其垂直的水平力在與其垂直的水平力F（大小未知）（大小未知）作用下，由靜止開始向

38、右以加速度作用下，由靜止開始向右以加速度a做勻加速直線運動，水平力做勻加速直線運動，水平力F作用作用t0時間撤時間撤去此力，同時釋放金屬棒去此力，同時釋放金屬棒ab。求兩金屬棒在撤去。求兩金屬棒在撤去F后的運動過程中，后的運動過程中，金屬棒金屬棒ab中產(chǎn)生的熱量；中產(chǎn)生的熱量；它們之間的距離改變量的最大值它們之間的距離改變量的最大值 x。15.(2016北京海淀期末北京海淀期末,17)如圖所示如圖所示,PQ和和MN是固定于水平面內(nèi)是固定于水平面內(nèi)間距間距L=1.0 m的平行金屬軌道的平行金屬軌道,軌道足夠長軌道足夠長,其電阻可忽略不計。其電阻可忽略不計。兩相同的金屬棒兩相同的金屬棒ab、cd放

39、在軌道上放在軌道上,運動過程中始終與軌道垂直運動過程中始終與軌道垂直,且接觸良好且接觸良好,它們與軌道形成閉合回路。已知每根金屬棒的質(zhì)量它們與軌道形成閉合回路。已知每根金屬棒的質(zhì)量m=0.20 kg,每根金屬棒位于兩軌道之間部分的電阻值每根金屬棒位于兩軌道之間部分的電阻值R=1.0 ;金金屬棒與軌道間的動摩擦因數(shù)屬棒與軌道間的動摩擦因數(shù)=0.20,且與軌道間的最大靜摩擦力且與軌道間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。整個裝置處在豎直向上、磁感應(yīng)強度等于滑動摩擦力。整個裝置處在豎直向上、磁感應(yīng)強度B=0.40 T的勻強磁場中。取重力加速度的勻強磁場中。取重力加速度g=10 m/s2。(1)在在t=0時

40、刻時刻,用垂直于金屬棒的水平力用垂直于金屬棒的水平力F向右拉金屬棒向右拉金屬棒cd,使其使其從靜止開始沿軌道以從靜止開始沿軌道以a=5.0 m/s2的加速度做勻加速直線運動的加速度做勻加速直線運動,求金求金屬棒屬棒cd運動多長時間金屬棒運動多長時間金屬棒ab開始運動開始運動;(2)若用一個適當?shù)乃酵饬θ粲靡粋€適當?shù)乃酵饬向右拉金屬棒向右拉金屬棒cd,使其達到速度使其達到速度v1=20 m/s沿軌道勻速運動時沿軌道勻速運動時,金屬棒金屬棒ab也恰好以恒定速度沿軌道也恰好以恒定速度沿軌道運動。求運動。求:金屬棒金屬棒ab沿軌道運動的速度大小沿軌道運動的速度大小;水平外力水平外力F的功率。的功

41、率。(1)1.0 s(2)15 m/s16 W高考試題回顧高考試題回顧（2014年年24題）題）導(dǎo)體切割磁感線的運動可以從宏觀和導(dǎo)體切割磁感線的運動可以從宏觀和微觀兩個角度來認識。如圖所示，固定于水平面的微觀兩個角度來認識。如圖所示，固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強磁場中，金屬直導(dǎo)線形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強磁場中，金屬直導(dǎo)線MN在與其垂直的水平恒力在與其垂直的水平恒力F作用下，在導(dǎo)線框上以作用下，在導(dǎo)線框上以速度速度v做勻速運動，速度做勻速運動，速度v與恒力與恒力F方向相同；導(dǎo)線方向相同；導(dǎo)線MN始終與導(dǎo)線框形成閉合電路。已知導(dǎo)線始終與導(dǎo)線框形成閉合電路。已知導(dǎo)線MN電阻電阻為為R

42、，其長度，其長度L恰好等于平行軌道間距，磁場的磁感恰好等于平行軌道間距，磁場的磁感應(yīng)強度為應(yīng)強度為B忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻。忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻。(3)經(jīng)典物理學(xué)認為，金屬的電阻源于定向運動的自由電子和金屬離子經(jīng)典物理學(xué)認為，金屬的電阻源于定向運動的自由電子和金屬離子(即即金屬原子失去電子后的剩余部分金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞。展開你想象的翅膀，給出一個的碰撞。展開你想象的翅膀，給出一個合理的自由電子的運動模型；在此基礎(chǔ)上，求出導(dǎo)線合理的自由電子的運動模型；在此基礎(chǔ)上，求出導(dǎo)線MN中金屬離子對一中金屬離子對一個自由電子沿導(dǎo)線長度方向的平均作用力個自由電子沿導(dǎo)線長度方向的平均

43、作用力f的表達式。的表達式。(3)下列解法的共同假設(shè)：所有自由電子下列解法的共同假設(shè)：所有自由電子(簡稱電子，下同簡稱電子，下同)以同一方式運動。以同一方式運動。方法一：動量解法方法一：動量解法設(shè)電子在第一次碰撞結(jié)束至下一次碰撞結(jié)束之間的運動都相同，經(jīng)歷的時間為設(shè)電子在第一次碰撞結(jié)束至下一次碰撞結(jié)束之間的運動都相同，經(jīng)歷的時間為t，電，電子的動量變化為零。子的動量變化為零。因為導(dǎo)線因為導(dǎo)線MN的運動，電子受到沿導(dǎo)線方向的洛倫茲力的運動，電子受到沿導(dǎo)線方向的洛倫茲力f洛洛的作用的作用f洛洛evB沿導(dǎo)線方向，電子只受到金屬離子的作用力和沿導(dǎo)線方向，電子只受到金屬離子的作用力和f洛洛作用，所以作用，所以Iff洛洛t0其中其中If為金屬離子對電子的作用力的沖量，其平均作用力為為金屬離子對電子的作用力的沖量，其平均作用力為f，則，則Ifft得得 ff洛洛evB方法方法二二：力的平衡解法：力的平衡解法因為電流不變，所以假設(shè)電子以速度因為電流不變，所以假設(shè)電子以速度ve相對導(dǎo)線做勻速直線運動相對導(dǎo)線做勻速直線運動因為導(dǎo)線因為導(dǎo)線MN的運動，電子受到沿導(dǎo)線方向的洛倫茲力的運動，電子受到沿導(dǎo)線方向的洛倫茲力f洛洛的作用的作用f洛洛evB沿導(dǎo)線方向，電子只受到金屬離子的平均作用力沿導(dǎo)線方向，電子只受到金屬離子的平均作用力f和和f洛洛作有，二力作有，二力平衡，即平衡，即ff洛