法拉第電磁感應(yīng)定律綜合應(yīng)用專題課件

1、成功體驗成功體驗1 1如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一水如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一水平放置的金屬棒平放置的金屬棒abab以水平速度以水平速度v v0 0拋出設(shè)在整個過程中，拋出設(shè)在整個過程中，棒的取向不變且不計空氣阻力，則在金屬棒運動過程棒的取向不變且不計空氣阻力，則在金屬棒運動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小變化情況是中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小變化情況是( () )A A越來越大越來越大B B越來越小越來越小C C保持不變保持不變 D D無法判斷無法判斷C知識回顧知識回顧一、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題一、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題1 1通電導(dǎo)體在磁場中將受到通電導(dǎo)體在磁場中將受到 作用，電磁感作

2、用，電磁感應(yīng)問題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起解決的基本方法如下：應(yīng)問題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起解決的基本方法如下：(1)(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向；小和方向；(2)(2)求回路中的電流；求回路中的電流；(3)(3)分析導(dǎo)體受力情況分析導(dǎo)體受力情況( (包含安培力在內(nèi)的全面受力分析包含安培力在內(nèi)的全面受力分析) )；(4)(4)根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程安培力安培力2兩種狀態(tài)處理兩種狀態(tài)處理(1)導(dǎo)體處于平衡態(tài)導(dǎo)體處于平衡態(tài)靜止或勻速直線運動狀態(tài)靜止或勻速直線運動狀態(tài)處理方法：根據(jù)平

3、衡條件處理方法：根據(jù)平衡條件合外力合外力列列式分析式分析(2)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)加速度加速度處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析，或結(jié)處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析，或結(jié)合功能關(guān)系分析合功能關(guān)系分析等于零等于零不等于零不等于零3 3電磁感應(yīng)中的動力學(xué)臨界問題電磁感應(yīng)中的動力學(xué)臨界問題(1)(1)解決這類問題的關(guān)鍵是通過受力情況和運動狀解決這類問題的關(guān)鍵是通過受力情況和運動狀態(tài)的分析，尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度為態(tài)的分析，尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度為最大值或最小值的條件最大值或最小值的條件3(2010寧波模擬寧波模擬)如圖所示，有兩根和水平方向成如圖所

4、示，有兩根和水平方向成角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.一根質(zhì)量為一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm，則則()A如果如果B增大，增大，vm將變大將變大B如果如果變大，變大，vm將變大將變大C如果如果R變大，變大，vm將變大將變大D如果如果m變小，變小，vm將變大將變大BC二、電磁感應(yīng)中的能

5、量轉(zhuǎn)化問題二、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題1 1電磁感應(yīng)過程實質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的電磁感應(yīng)過程實質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過程過程電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到到 作用，因此要維持感應(yīng)電流的存在，必須作用，因此要維持感應(yīng)電流的存在，必須有有“外力外力”克服克服做功做功此過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為此過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為“外力外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時，電能又轉(zhuǎn)化為其他形當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能式的能安培力安培力安培力安培

6、力電能電能電能電能同理，安培力做功的過程是同理，安培力做功的過程是轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，其他形式的能的過程，克服安培力做多少功，就有多少克服安培力做多少功，就有多少轉(zhuǎn)化為其他形式的能轉(zhuǎn)化為其他形式的能電能電能電能電能2 2求解電能的主要思路求解電能的主要思路(1)(1)利用克服安培力做功求解：利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功(2)(2)利用能量守恒求解：利用能量守恒求解：機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能；機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能；(3)(3)利用電路特征來求解：利用電路特征來求解：通過電路中所產(chǎn)生的電能來計算

7、通過電路中所產(chǎn)生的電能來計算3 3解決電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題的一般步驟解決電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題的一般步驟(1)(1)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于回路就相當(dāng)于(2)(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化形式的能量發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化(3)(3)根據(jù)能量守恒列方程求解根據(jù)能量守恒列方程求解電源電源2 2(2009(2009天津高考天津高考) )如圖所示，豎直放置的兩根平如圖所示，豎直放

8、置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒，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，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力平面垂直，棒在豎直向上的恒力F F作用下加速上升的一段作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力時間內(nèi)，力F F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于( () )A A棒的機械能增加量棒的機械能增加量 B B棒的動能增加量棒的動能增加量C C棒的

9、重力勢能增加量棒的重力勢能增加量 D D電阻電阻R R上放出的熱量上放出的熱量A【例【例1 1】如圖所示，】如圖所示，MNMN、PQPQ為足夠長的平行導(dǎo)軌，間距為足夠長的平行導(dǎo)軌，間距L L0.5m.0.5m.導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角3737. .NQNQMNMN，NQNQ間連接有一個間連接有一個R R33的電阻有一勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強度為的電阻有一勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強度為B B0 01T.1T.將一根質(zhì)量為將一根質(zhì)量為m m0.05kg0.05kg的金屬棒的金屬棒abab緊靠緊靠NQNQ放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒

10、的電阻軌接觸良好，金屬棒的電阻r r22，其余部分電阻不計現(xiàn)由靜止，其余部分電阻不計現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運動過程中始終與釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運動過程中始終與NQNQ平行已知金平行已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)0.50.5，當(dāng)金屬棒滑行至，當(dāng)金屬棒滑行至cdcd處時速度處時速度大小開始保持不變，大小開始保持不變，cdcd距離距離NQNQ為為s s2m.2m.試解答以下問題：試解答以下問題：( (取取g g1010m/sm/s2 2，sin37sin370.60.6，cos37cos370.8) 0.8) (1)(1)金屬棒達(dá)到穩(wěn)定時的速度是多大？金

11、屬棒達(dá)到穩(wěn)定時的速度是多大？(2)(2)從靜止開始直到達(dá)到穩(wěn)定速度的過程從靜止開始直到達(dá)到穩(wěn)定速度的過程中，電阻中，電阻R R上產(chǎn)生的熱量是多少？上產(chǎn)生的熱量是多少？(3)(3)若將金屬棒滑行至若將金屬棒滑行至cdcd處的時刻記作處的時刻記作t t0 0，從此時刻起，讓磁感應(yīng)強度逐漸，從此時刻起，讓磁感應(yīng)強度逐漸減小，可使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則減小，可使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則t t1 11s1s時，磁感應(yīng)強時，磁感應(yīng)強度應(yīng)為多大？度應(yīng)為多大？0.4T0.06J2m/s(2010河南實驗中學(xué)河南實驗中學(xué))如下圖所示，兩足夠長的平行光滑的金如下圖所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌屬導(dǎo)軌MN

12、、PQ相距為相距為d，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角30，導(dǎo)，導(dǎo)軌電阻不計，磁感應(yīng)強度為軌電阻不計，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上長的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上長為為d的金屬棒的金屬棒ab垂直于垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為、電阻為R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路，燈泡的電阻路，燈泡的電阻RL3R，電阻箱電阻調(diào)到，電阻箱電阻調(diào)到R6R，重力加速度為，重力加速度為g.現(xiàn)閉合開關(guān)現(xiàn)閉合開關(guān)S，給金屬棒施加一個方向垂直于桿且平行于導(dǎo)軌平，給金屬棒施加一

13、個方向垂直于桿且平行于導(dǎo)軌平面向上的、大小為面向上的、大小為Fmg的恒力，使金屬棒由靜止開始運動的恒力，使金屬棒由靜止開始運動(1)求金屬棒達(dá)到最大速度的一半時的加速度求金屬棒達(dá)到最大速度的一半時的加速度(2)若金屬棒上滑距離為若金屬棒上滑距離為L時速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜時速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開始上滑止開始上滑4L的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的電熱的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的電熱(3)若改變?nèi)舾淖僐的阻值，當(dāng)?shù)淖柚?，?dāng)R為何值為何值時，在金屬棒達(dá)到最大速度后，時，在金屬棒達(dá)到最大速度后，R消耗的功率最大？消耗的最大功率為消耗的功率最大？消耗的最大功率為多少？多少？ag/4例例2.如圖所示

14、，間距為如圖所示，間距為l、電阻不計的兩根平行金屬導(dǎo)軌、電阻不計的兩根平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ（足夠長）被固定在同一水平面內(nèi)，質(zhì)量均為（足夠長）被固定在同一水平面內(nèi)，質(zhì)量均為m、電阻均為、電阻均為R的的兩根相同導(dǎo)體棒兩根相同導(dǎo)體棒a、b垂直于導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上，一根輕繩繞過定滑輪垂直于導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上，一根輕繩繞過定滑輪后沿兩金屬導(dǎo)軌的中線與后沿兩金屬導(dǎo)軌的中線與a棒連接，其下端懸掛一個質(zhì)量為棒連接，其下端懸掛一個質(zhì)量為M的物的物體體C，整個裝置放在方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為，整個裝置放在方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁的勻強磁場中。開始時使場中。開始時使a、b、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)釋放都

15、處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)釋放C，經(jīng)過時間，經(jīng)過時間t，C的速度為的速度為v1 、b的速度為的速度為v2。不計一切摩擦，兩棒始終與導(dǎo)軌接觸。不計一切摩擦，兩棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，重力加速度為良好，重力加速度為g，求：，求：（1）t時刻時刻C的加速度值；的加速度值；（2）t時刻時刻a、b與導(dǎo)軌所組成的閉合回路消耗的總電功率。與導(dǎo)軌所組成的閉合回路消耗的總電功率。)(2)(22122mMRvvlBMgRaRvvvlBP2)(121221.選取研究對象選取研究對象( (導(dǎo)體桿、線框、線圈導(dǎo)體桿、線框、線圈) )2進(jìn)行三個方面的分析進(jìn)行三個方面的分析(1)(1)電路分析：電路分析：確認(rèn)電源部分，求解判定確認(rèn)電源

16、部分，求解判定E E的大小、方向的大小、方向畫出等效電路畫出等效電路(2)(2)受力分析受力分析注意安培力的方向、大小及變化情況注意安培力的方向、大小及變化情況進(jìn)一步確定合力情況進(jìn)一步確定合力情況注意各力的做功情況，并判斷會引起哪些能的轉(zhuǎn)化注意各力的做功情況，并判斷會引起哪些能的轉(zhuǎn)化(3)(3)運動分析運動分析確定有幾個運動過程，各過程是怎樣的運動形式確定有幾個運動過程，各過程是怎樣的運動形式相應(yīng)運動過程中，各種形式的能量之間是怎樣轉(zhuǎn)化的相應(yīng)運動過程中，各種形式的能量之間是怎樣轉(zhuǎn)化的2選用恰當(dāng)規(guī)律求解選用恰當(dāng)規(guī)律求解(1)(1)牛頓運動定律牛頓運動定律若合力恒定做勻變速直線運動，可用牛頓定律結(jié)

17、合運動學(xué)公若合力恒定做勻變速直線運動，可用牛頓定律結(jié)合運動學(xué)公式定量求解式定量求解若是非勻變速直線運動，也可對某時刻若是非勻變速直線運動，也可對某時刻( (某位置某位置) )運用牛頓定運用牛頓定律列式求解律列式求解(2)(2)動能定理、能的轉(zhuǎn)化守恒定律動能定理、能的轉(zhuǎn)化守恒定律一般來講，不涉及運動過程的具體細(xì)節(jié)一般來講，不涉及運動過程的具體細(xì)節(jié)( (如時間如時間t t、加速度、加速度a a) )，而涉及位移、功、能等，無論直線運動、曲線運動、恒力、變力均而涉及位移、功、能等，無論直線運動、曲線運動、恒力、變力均可應(yīng)用可應(yīng)用(3)(3)動量定理、動量守恒定律動量定理、動量守恒定律一般來講，不涉及

18、運動過程的具體細(xì)節(jié)一般來講，不涉及運動過程的具體細(xì)節(jié)( (如位移如位移x x、加速度、加速度a a) )，而涉及時間、沖量、動量等可選用動量定理多個物體間的相互作而涉及時間、沖量、動量等可選用動量定理多個物體間的相互作用過程，且符合動量守恒條件，則選用動量守恒定律用過程，且符合動量守恒條件，則選用動量守恒定律【特別提醒】【特別提醒】三大分析沒有先后順序，要據(jù)題意而定，三者甚至交叉反三大分析沒有先后順序，要據(jù)題意而定，三者甚至交叉反復(fù)進(jìn)行，可進(jìn)行如下描述復(fù)進(jìn)行，可進(jìn)行如下描述 【例【例2】 (2010北京四校聯(lián)考，北京四校聯(lián)考，17)兩根足夠長的、固定的平行兩根足夠長的、固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同

19、一斜面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為金屬導(dǎo)軌位于同一斜面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為L，導(dǎo)軌上面橫放著，導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒兩根導(dǎo)體棒ab和和cd，構(gòu)成矩形回路，如圖所示兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量，構(gòu)成矩形回路，如圖所示兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為均為m、電阻皆為、電阻皆為R，回路中其余部分的電阻可不計，假設(shè)未加磁，回路中其余部分的電阻可不計，假設(shè)未加磁場時兩棒均能在斜面上勻速下滑現(xiàn)在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)加上垂直斜場時兩棒均能在斜面上勻速下滑現(xiàn)在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)加上垂直斜面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.開始時，棒開始時，棒cd靜止，棒靜止，棒ab有沿有沿斜面向下的初速度斜面向下的初速度v0，若兩導(dǎo)體棒

20、在運動過程中始終不接觸，且導(dǎo)，若兩導(dǎo)體棒在運動過程中始終不接觸，且導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求：體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求：(1)兩導(dǎo)體棒在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少？兩導(dǎo)體棒在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少？(2)當(dāng)當(dāng)ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊陌舻乃俣茸優(yōu)槌跛俣鹊?/4時，時，cd棒的加速度是多少？棒的加速度是多少？ 如右圖所示，兩根完全相同的如右圖所示，兩根完全相同的“V”字形導(dǎo)軌字形導(dǎo)軌OPQ與與KMN倒倒放在絕緣水平面上，兩導(dǎo)軌都在豎直平面內(nèi)且正對、平行放置，放在絕緣水平面上，兩導(dǎo)軌都在豎直平面內(nèi)且正對、平行放置，其間距為其間距為L，電阻不計兩條導(dǎo)軌足

21、夠長，所形成的兩個斜面與水，電阻不計兩條導(dǎo)軌足夠長，所形成的兩個斜面與水平面的夾角都是平面的夾角都是.兩個金屬棒兩個金屬棒ab和和ab的質(zhì)量都是的質(zhì)量都是m，電阻都是，電阻都是R，與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好空間有豎直向下的勻強磁場，磁感與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好空間有豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為應(yīng)強度為B. (1)如果兩條導(dǎo)軌皆光滑，讓如果兩條導(dǎo)軌皆光滑，讓ab固定不動，將固定不動，將ab釋放，則釋放，則ab達(dá)到達(dá)到的最大速度是多少？的最大速度是多少？(2)如果將如果將ab與與ab同時釋放，它們所能達(dá)到的最大速度分別是多同時釋放，它們所能達(dá)到的最大速度分別是多少？少？解決這類問題的基本方法：解

22、決這類問題的基本方法：(1)(1)根據(jù)導(dǎo)體的運動狀態(tài)確定其受力情況根據(jù)導(dǎo)體的運動狀態(tài)確定其受力情況(2)(2)分析導(dǎo)體在運動過程中共有幾個力對它做功分析導(dǎo)體在運動過程中共有幾個力對它做功(3)(3)分析導(dǎo)體機械能的變化，用能量守恒定律得到分析導(dǎo)體機械能的變化，用能量守恒定律得到其機械能的改變與回路中產(chǎn)生的焦耳熱所滿足的方程其機械能的改變與回路中產(chǎn)生的焦耳熱所滿足的方程綜合以上基本方法，對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，我們應(yīng)遵綜合以上基本方法，對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，我們應(yīng)遵循這樣的分析思路：循這樣的分析思路：(1)(1)凡遇到求電流、電壓、電功率等問題時，應(yīng)把凡遇到求電流、電壓、電功率等問題時，應(yīng)把產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

23、的那部分導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體( (或線圈或線圈) )當(dāng)做電源，畫出當(dāng)做電源，畫出等效電路進(jìn)行分析，計算求解等效電路進(jìn)行分析，計算求解(2)(2)閉合電路中的導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動閉合電路中的導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動產(chǎn)生了感應(yīng)電流，此電流又受到磁場力的作用，隨著產(chǎn)生了感應(yīng)電流，此電流又受到磁場力的作用，隨著v v的變化，感應(yīng)電流也變化，因此導(dǎo)體的加速度、速度也的變化，感應(yīng)電流也變化，因此導(dǎo)體的加速度、速度也變化遇到這類電學(xué)與力學(xué)的綜合題，應(yīng)進(jìn)行動態(tài)分析，變化遇到這類電學(xué)與力學(xué)的綜合題，應(yīng)進(jìn)行動態(tài)分析，畫出必要的受力分析平面圖，應(yīng)用力學(xué)、電學(xué)知識求畫出必要的受力分析平面圖，應(yīng)用

24、力學(xué)、電學(xué)知識求解解(3)(3)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖象問題的分析，要抓住磁通電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖象問題的分析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動勢量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動勢( (或電流或電流) )是是否大小恒定，用楞次定律判斷出感應(yīng)電動勢否大小恒定，用楞次定律判斷出感應(yīng)電動勢( (或電流或電流) )的方向，從而確定其正負(fù)以及在坐標(biāo)中的范圍的方向，從而確定其正負(fù)以及在坐標(biāo)中的范圍(4)(4)涉及做功及能量的問題，要考慮使用能量守恒涉及做功及能量的問題，要考慮使用能量守恒定律，在分析受力的基礎(chǔ)上，弄清各力的做功情況及定律，在分析受力的基礎(chǔ)上，弄清各力的做功情況及能量轉(zhuǎn)化的方向能量轉(zhuǎn)化的

25、方向 【例【例3】如圖所示，將邊長為如圖所示，將邊長為a、質(zhì)量為、質(zhì)量為m、電阻為、電阻為R的正方的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過寬度為形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應(yīng)強度為、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁的勻強磁場，磁場的方向垂直紙面向里線框向上離開磁場時的速度剛好場，磁場的方向垂直紙面向里線框向上離開磁場時的速度剛好是進(jìn)入磁場時的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度，然后是進(jìn)入磁場時的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進(jìn)入磁場整個運動過程中始終存在著大小恒定的空落下并勻速進(jìn)入磁場整個運動過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力氣阻力f且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動求：且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動求：(

26、1)線框的下落階段勻速進(jìn)入磁場時的速度線框的下落階段勻速進(jìn)入磁場時的速度v2.(2)線框在上升階段剛離開磁場時的速度線框在上升階段剛離開磁場時的速度v1.(3)線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q.(2010臨沂模擬臨沂模擬)在拆裝某種大型電磁設(shè)備的過程中，需將在拆裝某種大型電磁設(shè)備的過程中，需將設(shè)備內(nèi)部的處于強磁場中的線圈先閉合，然后再提升直至離開磁設(shè)備內(nèi)部的處于強磁場中的線圈先閉合，然后再提升直至離開磁場，操作時通過手搖輪軸場，操作時通過手搖輪軸A和定滑輪和定滑輪O來提升線圈假設(shè)該線圈可來提升線圈假設(shè)該線圈可簡化為水平長為簡化為水平長為L、上下

27、寬度為、上下寬度為d的矩形線圈，其匝數(shù)為的矩形線圈，其匝數(shù)為n，總質(zhì)，總質(zhì)量為量為M，總電阻為，總電阻為R.磁場的磁感應(yīng)強度為磁場的磁感應(yīng)強度為B，如右圖所示開始，如右圖所示開始時線圈的上邊緣與有界磁場的上邊緣平齊，若轉(zhuǎn)動手搖輪軸時線圈的上邊緣與有界磁場的上邊緣平齊，若轉(zhuǎn)動手搖輪軸A，在時間在時間t內(nèi)把線圈從圖示位置勻速向上拉出磁場求此過程中：內(nèi)把線圈從圖示位置勻速向上拉出磁場求此過程中：(1)流過線圈中每匝導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？流過線圈中每匝導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？(2)在轉(zhuǎn)動輪軸時，人至少需要做多少功？在轉(zhuǎn)動輪軸時，人至少需要做多少功？(不考慮摩擦影響不考慮摩擦影響)【反思】【反思】

28、單金屬棒常見兩種類型如下：單金屬棒常見兩種類型如下：類型類型“電電動動電電”型型“動動電電動動”型型示意示意圖圖已知已知條件條件棒棒ab長為長為L，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，電阻為電阻為R；導(dǎo)軌光滑，；導(dǎo)軌光滑，電阻不計電阻不計棒棒ab長為長為L，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，電阻為，電阻為R；導(dǎo)軌；導(dǎo)軌光滑，電阻不計光滑，電阻不計【反思】【反思】雙金屬棒電磁感應(yīng)問題，往往情況較復(fù)雙金屬棒電磁感應(yīng)問題，往往情況較復(fù)雜，一般要涉及力雜，一般要涉及力(動力學(xué)、動量、能量動力學(xué)、動量、能量)、電、電(電磁感應(yīng)與電磁感應(yīng)與電路電路)綜合分析，因此掌握一些常見典型雙金屬棒過程分綜合分析，因此掌握一些常見典型雙金屬棒過程分析

29、非常必要析非常必要(見下表見下表)(表一表一)初始狀態(tài)初始狀態(tài)一棒初速度不為零，不受其他水平外力作用一棒初速度不為零，不受其他水平外力作用導(dǎo)軌條件導(dǎo)軌條件光滑平行導(dǎo)軌光滑平行導(dǎo)軌光滑不等距導(dǎo)軌光滑不等距導(dǎo)軌裝置圖示裝置圖示質(zhì)量質(zhì)量m1m2電阻電阻r1r2長度長度L1L2質(zhì)量質(zhì)量m1m2電阻電阻r1r2長度長度L12L2初始狀態(tài)初始狀態(tài)一棒初速度不為零，不受其他水平外力作用一棒初速度不為零，不受其他水平外力作用運動過程運動過程vt圖示圖示運動過程運動過程分析分析桿桿MN做變減速運動，做變減速運動，桿桿PQ做變加速運動，做變加速運動，穩(wěn)定時，兩桿的加速穩(wěn)定時，兩桿的加速度為零，以相等的速度為零，以

30、相等的速度勻速運動度勻速運動穩(wěn)定時，兩桿的加速穩(wěn)定時，兩桿的加速度為零，兩桿的速度度為零，兩桿的速度之比為之比為12(表二表二)初始狀態(tài)初始狀態(tài)兩棒初速度均為零，一棒受水平外力兩棒初速度均為零，一棒受水平外力導(dǎo)軌條件導(dǎo)軌條件光滑平行導(dǎo)軌光滑平行導(dǎo)軌粗糙平行導(dǎo)軌粗糙平行導(dǎo)軌裝置圖示裝置圖示質(zhì)量質(zhì)量m1m2電阻電阻r1r2長度長度L1L2摩擦力摩擦力f1f2質(zhì)量質(zhì)量m1m2電阻電阻r1r2長度長度L1L2初始狀態(tài)初始狀態(tài)兩棒初速度均為零，一棒受水平外力兩棒初速度均為零，一棒受水平外力運動過運動過程程vt圖示圖示(2為為PQ,1為為MN)(2為為PQ,1為為MN)運動過程分運動過程分析析開始時，兩桿

31、做變加開始時，兩桿做變加速運動；穩(wěn)定時，兩速運動；穩(wěn)定時，兩桿以相同的加速度做桿以相同的加速度做勻變速直線運動勻變速直線運動穩(wěn)定時，若穩(wěn)定時，若F2f，則則PQ先變加速后勻先變加速后勻速運動；若速運動；若F2f，則則PQ先變加速，之先變加速，之后兩桿勻加速運動后兩桿勻加速運動(圖略圖略)光滑絕緣水平面上存在豎直向下的勻強磁場光滑絕緣水平面上存在豎直向下的勻強磁場B，寬度為，寬度為2L，一，一邊長為邊長為L、電阻為、電阻為R用同種材料做成的正方形線框以初速度用同種材料做成的正方形線框以初速度v0從從左側(cè)沖進(jìn)磁場區(qū)域，俯視圖如圖所示，當(dāng)線框完全離開磁場時速度左側(cè)沖進(jìn)磁場區(qū)域，俯視圖如圖所示，當(dāng)線框

32、完全離開磁場時速度恰好為零以恰好為零以ab邊剛進(jìn)入磁場時為時間和位移的零點，用邊剛進(jìn)入磁場時為時間和位移的零點，用v表示線表示線框速度（以右為正方向），框速度（以右為正方向），i表示回路中的感應(yīng)電流（以逆時針方向表示回路中的感應(yīng)電流（以逆時針方向為正，為正，i0表示零時刻回路的感應(yīng)電流），表示零時刻回路的感應(yīng)電流），Uab表示表示a、b兩點間的電兩點間的電壓，壓，F(xiàn)ab表示表示ab邊所受的安培力（向左為正，邊所受的安培力（向左為正，F(xiàn)0表示零時刻表示零時刻ab邊所邊所受的安培力）則關(guān)于以上四個物理量對時間受的安培力）則關(guān)于以上四個物理量對時間t或?qū)ξ灰苹驅(qū)ξ灰苮的圖象中的圖象中正確的是（正確的

33、是（ ） 請同學(xué)們認(rèn)真完成課后強化作業(yè)電磁感應(yīng)規(guī)律綜合應(yīng)用的四種題型電磁感應(yīng)規(guī)律綜合應(yīng)用的四種題型1 1、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題2 2、電磁感應(yīng)中的電路問、電磁感應(yīng)中的電路問題題3 3、電磁感應(yīng)中的能量問題、電磁感應(yīng)中的能量問題4 4、電磁感應(yīng)中的圖象問題、電磁感應(yīng)中的圖象問題例例1 1、已知：已知：ABAB、CDCD足夠長，足夠長，L L，B B，R R。金屬棒。金屬棒abab垂直垂直于導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為于導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，質(zhì)量為，質(zhì)量為m m，從，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻阻都不計。求靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻阻都

34、不計。求abab棒下滑的最大速度棒下滑的最大速度DCABBabR速度最大時做勻速運動速度最大時做勻速運動受力分析，列動力學(xué)方程受力分析，列動力學(xué)方程AFfmgsin22cossinLBmgmgv1、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題例例2 2、如圖如圖B=0.2TB=0.2T，金屬棒，金屬棒abab向右勻速運動，向右勻速運動，v=5m/sv=5m/s，L=40cmL=40cm，電阻，電阻R=0.5,R=0.5,其余電阻不計，摩擦也不計，試其余電阻不計，摩擦也不計，試求：求：感應(yīng)電動勢的大小感應(yīng)電動勢的大小 感應(yīng)電流的大小和方向感應(yīng)電流的大小和方向使金屬棒勻速運動所需的拉力使金屬棒勻速運

35、動所需的拉力 感應(yīng)電流的功率感應(yīng)電流的功率拉力的功率拉力的功率RFm rMNQPabBBLvE 右手定則右手定則ILBFFA勻速運動RIP2vFFvPA基本方法：基本方法：1、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律 求感應(yīng)電動勢的大小和方向。求感應(yīng)電動勢的大小和方向。2、求回路中的電流強度、求回路中的電流強度3、分析導(dǎo)體受力情況（、分析導(dǎo)體受力情況（包含安培力，用左手定則包含安培力，用左手定則）4、列動力學(xué)方程求解。、列動力學(xué)方程求解。例例3 3、導(dǎo)軌光滑、水平、電阻不計、間距導(dǎo)軌光滑、水平、電阻不計、間距L=0.20mL=0.20m；導(dǎo)體棒；導(dǎo)體棒長也為長也為L L、

36、電阻不計、垂直靜止于導(dǎo)軌上；磁場豎直向下、電阻不計、垂直靜止于導(dǎo)軌上；磁場豎直向下且且B=0.5TB=0.5T；已知電阻已知電阻R=1.0；現(xiàn)有一個外力現(xiàn)有一個外力F F沿軌道拉桿沿軌道拉桿 ，使之做勻加速運動，測得，使之做勻加速運動，測得F F與時間與時間t t的關(guān)系如圖所示，求的關(guān)系如圖所示，求桿的質(zhì)量和加速度桿的質(zhì)量和加速度a a。BFRF/N048 12 16 20 2428t/s12345678maFFA分析：maRatLBF22代入解方程時時NFtNFt430202130S末功率？末功率？例例1 1、圓環(huán)水平、半徑為圓環(huán)水平、半徑為a a、總電阻為、總電阻為2R2R；磁場豎直向下、

37、；磁場豎直向下、磁感強度為磁感強度為B B；導(dǎo)體棒；導(dǎo)體棒MNMN長為長為2a2a、電阻為、電阻為R R、粗細(xì)均勻、與、粗細(xì)均勻、與圓環(huán)始終保持良好的電接觸；當(dāng)金屬棒以恒定的速度圓環(huán)始終保持良好的電接觸；當(dāng)金屬棒以恒定的速度v v向向右移動經(jīng)過環(huán)心右移動經(jīng)過環(huán)心O O時，求：（時，求：（1 1）棒上電流的大小和方向及）棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓棒兩端的電壓U UMNMN（2 2）在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總的）在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總的熱功率。熱功率。BvMNo2、電磁感應(yīng)中的電路問題、電磁感應(yīng)中的電路問題利用利用E=BLV求電動勢，右手定則判斷方向求電動勢，右手定則判斷方向分析電路畫等效

38、電路圖分析電路畫等效電路圖計算功率RIp2例例2 2、線圈線圈5050匝、橫截面積匝、橫截面積20cm220cm2、電阻為、電阻為11；已知電；已知電阻阻R=99R=99；磁場豎直向下，磁感應(yīng)強度以；磁場豎直向下，磁感應(yīng)強度以100T/s100T/s的變化的變化度均勻減小。在這一過程中通過電阻度均勻減小。在這一過程中通過電阻R R的電流多大小和的電流多大小和方向？方向？BR利用楞次定律判斷方向利用楞次定律判斷方向求電動勢由tBSntnE畫等效電路圖利用閉合歐姆定律求電流畫等效電路圖利用閉合歐姆定律求電流基本方法：基本方法：1 1、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確

39、定感應(yīng)電動勢的大小和方向。確定感應(yīng)電動勢的大小和方向。2 2、畫等效電路。、畫等效電路。3 3、運用閉合電路歐姆定律，串并聯(lián)電、運用閉合電路歐姆定律，串并聯(lián)電路性質(zhì)，電功率等公式聯(lián)立求解。路性質(zhì)，電功率等公式聯(lián)立求解。例例1 1、=30=30，L=1mL=1m，B=1TB=1T，導(dǎo)軌光滑電阻不計，導(dǎo)軌光滑電阻不計，F(xiàn) F功率功率恒定且為恒定且為6W6W，m=0.2kgm=0.2kg、R=1R=1，abab由由靜止開始運動，由由靜止開始運動，當(dāng)當(dāng)s=2.8ms=2.8m時，獲得穩(wěn)定速度，在此過程中時，獲得穩(wěn)定速度，在此過程中abab產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量Q=5.8JQ=5.8J，g=10m/sg=10m/s2 2，求：（，求：（1 1）abab棒的穩(wěn)定速度棒的穩(wěn)定速度（2 2）abab棒從靜止開始達(dá)到穩(wěn)定速度所需時間。棒從靜止開始達(dá)到穩(wěn)定速度