法拉第電磁感應定律_課件(人教版選修3-2)

1、第四章第四章 電磁感應電磁感應第四節(jié)第四節(jié) 法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律人教版選修人教版選修3-2試從本質上比較甲、乙兩電路的異同試從本質上比較甲、乙兩電路的異同 既然閉合電路中既然閉合電路中有感應電流有感應電流，這，這個電路中就個電路中就一定有電動勢一定有電動勢。甲甲NSG乙乙產生電動勢的那部分導體相當于電源產生電動勢的那部分導體相當于電源二、法拉第電磁感應定律二、法拉第電磁感應定律電路中感應電動勢的大小，跟穿過這電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的一電路的磁通量磁通量的的變化率變化率成成正正比。比。 1.1.內容內容: :tEtnE注意：注意：公式中公式中取絕對值取絕對值，不涉

2、及正負，不涉及正負，感應電流的方向另行判斷。感應電流的方向另行判斷。2 2.公式公式: :n為線圈的匝數(shù)為線圈的匝數(shù) 物理意義物理意義與電磁感應關系與電磁感應關系磁通量磁通量穿過回路的磁感穿過回路的磁感線的條數(shù)線的條數(shù)多少多少無直接關系無直接關系磁通量變化磁通量變化穿過回路的磁通穿過回路的磁通量量變化變化了多少了多少產生產生感應電動感應電動勢的勢的條件條件磁通量變化率磁通量變化率/t/t穿過回路的穿過回路的磁通磁通量量變化的快慢變化的快慢 決定決定感應電動感應電動勢的勢的大小大小3、理解、理解:、/t的意義的意義(類比速度、速度的變化和加速度類比速度、速度的變化和加速度.)關于電磁感應，下述說

3、法中正確的是關于電磁感應，下述說法中正確的是( )A、穿過線圈的磁通量越大、穿過線圈的磁通量越大,感應電動勢越大感應電動勢越大B、穿過線圈的磁通量為零、穿過線圈的磁通量為零,感應電動勢一定感應電動勢一定為零為零C、穿過線圈的磁通量的變化越大、穿過線圈的磁通量的變化越大,感應電動感應電動勢越大勢越大D、穿過線圈的磁通量變化越快、穿過線圈的磁通量變化越快,感應電動勢感應電動勢越大越大D例與練例與練 1 1 1.磁感應強度磁感應強度B不變不變,垂直于磁場的回路垂直于磁場的回路面積面積S發(fā)生變化發(fā)生變化,SS2-S1,此時：此時： 2.垂直于磁場的回路面積垂直于磁場的回路面積S不變不變,磁感應磁感應強

4、度強度B發(fā)生變化發(fā)生變化,BB2-B1,此時：此時：4、應用、應用:用公式用公式 求求E的二種的二種常見情況：常見情況：tnEtSBnEtBSnE 2 2、匝數(shù)為、匝數(shù)為n n200200的線圈回路總電阻的線圈回路總電阻R R5050，整個線圈平面均有垂直于線框平面的勻強磁場穿整個線圈平面均有垂直于線框平面的勻強磁場穿過，磁通量過，磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，求：隨時間變化的規(guī)律如圖所示，求：線圈中的感應電流的大小。線圈中的感應電流的大小。 例與練例與練VVt5 . 01 . 010. 015. 0VtnE100AREI2 3 3、如圖所示，用絕緣導線繞制的閉合線圈，共、如圖所示，用絕緣導

5、線繞制的閉合線圈，共100100匝，線圈總電阻為匝，線圈總電阻為R=0.5R=0.5，單匝線圈的面，單匝線圈的面積為積為30cm30cm2 2。整個線圈放在垂直線圈平面的勻強。整個線圈放在垂直線圈平面的勻強磁場中，如果勻強磁場以如圖所示變化，求線圈磁場中，如果勻強磁場以如圖所示變化，求線圈中感應電流的大小。中感應電流的大小。 例與練例與練STsTtB/005. 0/401. 003. 0VtBSt5105 . 1VtnE3105 . 1AREI3103ab Gabv回路在時間回路在時間t內增大的內增大的面面積為：積為：S=Lvt穿過回路的磁通量的變化穿過回路的磁通量的變化為：為：=BS=BLv

6、t產生的感應電動勢為：產生的感應電動勢為：tE ttBLv BLv （V是相對于磁場的速度）是相對于磁場的速度）三、導體切割磁感線時的三、導體切割磁感線時的感應電動勢感應電動勢如圖所示閉合線框一部分導體如圖所示閉合線框一部分導體ab長長l,處于勻處于勻強磁場中，磁感應強度是強磁場中，磁感應強度是B，ab以速度以速度v勻速切勻速切割磁感線，求產生的感應電動勢割磁感線，求產生的感應電動勢V2V2V1V1v vB B若導體運動方向跟磁感應強度方向有夾角若導體運動方向跟磁感應強度方向有夾角(導體斜切磁感線導體斜切磁感線)為為v與與B夾角夾角sin1BLvBLvEtnEsin BLvE求平均感應電動勢求

7、平均感應電動勢t近于近于0時，時，E為瞬時感應電動勢為瞬時感應電動勢求平均感應電動勢求平均感應電動勢,v是平均速度是平均速度求瞬時感應電動勢，求瞬時感應電動勢，v是瞬時速度是瞬時速度五、反電動勢五、反電動勢V V 此電動勢阻礙電路中原此電動勢阻礙電路中原來的電流來的電流. 故稱之為反電動勢故稱之為反電動勢E FS N 電機轉動電機轉動1）、反電動勢總是要阻礙線圈的轉動）、反電動勢總是要阻礙線圈的轉動線圈要維持轉動線圈要維持轉動,電源就要向電動機提供電能電源就要向電動機提供電能.電能轉化為其它形式的能電能轉化為其它形式的能.2、說明：、說明：2）、電動機停止轉動）、電動機停止轉動, 就沒有反電動

8、勢就沒有反電動勢,線圈線圈中電流會很大中電流會很大,電動機會燒毀電動機會燒毀,要立即切斷電源要立即切斷電源,進行檢查進行檢查.電路中感應電動勢的大小，跟穿電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。過這一電路的磁通量的變化率成正比。 tEtnE課堂小結課堂小結當有當有N N匝線圈時匝線圈時當單匝線圈時當單匝線圈時:、/t/t的意義的意義3 3、反電動勢反電動勢vB BV1V2若導體運動方向跟磁感應強度方向有夾角若導體運動方向跟磁感應強度方向有夾角(導體斜切磁感線導體斜切磁感線)3、速度、速度v為平均值為平均值(瞬時值瞬時值), E就為平均值就為平均值(瞬時值瞬時值)注意：注意

9、：2、導線的長度、導線的長度L應為應為有效長度有效長度1、導線運動方向和磁感線、導線運動方向和磁感線平行平行時時, E=0Lv為為v與與B夾角夾角sin1BLvBLvEBLvE 勻強磁場勻強磁場v 、B B、L L兩兩垂直兩兩垂直sinBLvE vBLL、夾角為與Bv三、導體切割磁感線時的三、導體切割磁感線時的感應電動勢感應電動勢問題：問題：公式公式 tnEsin BLvE與公式與公式 的的區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別和聯(lián)系？ (1) 求出的是平均感應電動勢求出的是平均感應電動勢, E和某段時間和某段時間或某個過程對應；或某個過程對應； 求出的是瞬時感應電動勢，求出的是瞬時感應電動勢，E和和某個時刻或某個位

10、置對應某個時刻或某個位置對應.(2)(2)求出的是整個回路的感應電動勢；求出的是整個回路的感應電動勢；求出的是某部求出的是某部分導體的電動勢?；芈分懈袘妱觿轂榱銜r，回路中某分導體的電動勢?；芈分懈袘妱觿轂榱銜r，回路中某段導體的感應電動勢不一定為零。段導體的感應電動勢不一定為零。vabcdL1、區(qū)別：區(qū)別：(1)公式中的時間趨近于公式中的時間趨近于0時，則時，則E為瞬為瞬時感應電動勢時感應電動勢(2)公式中公式中v若代表平均速度，則若代表平均速度，則E為平均為平均感應電動勢。感應電動勢。2、聯(lián)系：、聯(lián)系：公式公式和公式和公式是統(tǒng)一的是統(tǒng)一的.19（23）兩根相距）兩根相距d=0.20m的平行

11、金屬長導軌固定在同一水平面內，并處的平行金屬長導軌固定在同一水平面內，并處于豎直方向的勻強磁場中，磁場的磁感應強度于豎直方向的勻強磁場中，磁場的磁感應強度B=0.20T，導軌上橫放著，導軌上橫放著兩條金屬細桿，構成矩形回路，每條細桿的電阻為兩條金屬細桿，構成矩形回路，每條細桿的電阻為r=0.25，回路中其，回路中其余部分的電阻不計已知兩金屬細桿在平行于導軌的拉力的作用下沿余部分的電阻不計已知兩金屬細桿在平行于導軌的拉力的作用下沿導軌相反方向勻速平移，速度大小都是導軌相反方向勻速平移，速度大小都是5m/s，如圖所示，不計導軌上，如圖所示，不計導軌上的摩擦求：（的摩擦求：（1）作用于每條金屬桿細桿

12、的拉力的大?。唬ǎ┳饔糜诿織l金屬桿細桿的拉力的大?。唬?）兩金）兩金屬細桿在間距增加屬細桿在間距增加0.4m的滑行過程中共產生的熱量的滑行過程中共產生的熱量abcdvv當兩金屬桿都以速度當兩金屬桿都以速度v 勻勻速滑動時，回路中的電流速滑動時，回路中的電流強度強度:I=2E/2r=Bdv/r作用于每根金屬桿的拉力作用于每根金屬桿的拉力的大小為的大小為: F=BId=B2d2v/r=3.210-2N設兩金屬桿之間增加的距設兩金屬桿之間增加的距離為離為L，則兩金屬桿共產，則兩金屬桿共產生的熱量生的熱量JvLrIQ221028. 12220（16）如圖所示，質量為如圖所示，質量為m、長為、長為L的一

13、段導線放在傾角為的一段導線放在傾角為的光滑導軌上，導線中通入方向自的光滑導軌上，導線中通入方向自a到到b的電流的電流I，要讓導線，要讓導線靜止于導軌上，則所加的勻強磁場靜止于導軌上，則所加的勻強磁場B最小應為：最小應為： A.勻強磁場方向垂直導軌面向下勻強磁場方向垂直導軌面向下, B=mgsin/ILB.勻強磁場方向垂直導軌面向上勻強磁場方向垂直導軌面向上, B=mgsin/ILC.勻強磁場方向豎直向上勻強磁場方向豎直向上, B=mgtan/ILD.勻強磁場方向豎直向下勻強磁場方向豎直向下, B=mgtan/ILab分析：要求磁場分析：要求磁場B的最小值，所以安培力的最小值，所以安培力F也也要

14、求是最小值用力合成的三角形法則判定出要求是最小值用力合成的三角形法則判定出F的方向應平行于導軌斜面向上。的方向應平行于導軌斜面向上。mgFFNILmgBBILFmgsinsin21（17）如圖，兩根互相平行的導軌放在傾角如圖，兩根互相平行的導軌放在傾角370的斜面上，的斜面上，B=0.8T的勻強磁場垂直斜面向上今在導軌上放一重的勻強磁場垂直斜面向上今在導軌上放一重2N, 長長0.25m的金屬棒的金屬棒ab，其最大靜摩擦力是，其最大靜摩擦力是0.8N, 電源電動勢電源電動勢E12V，內阻不計，問電阻，內阻不計，問電阻R應調在什么范圍內，金屬桿能應調在什么范圍內，金屬桿能靜止在斜面上？靜止在斜面上

15、？abR分析分析 當當R較大時較大時,電路中電路中電流較小，安培力也較小，電流較小，安培力也較小，摩擦力沿斜面向上。摩擦力沿斜面向上。0sin1RBLEFmgf6sin1fFmgBLER當當R較小時較小時,電路中電流較電路中電流較大，安培力也較大，摩擦大，安培力也較大，摩擦力沿斜面向下。力沿斜面向下。0sin2RBLEFmgf2 . 1sin2fFmgBLER電阻電阻R應調的范圍：應調的范圍：1.2R 622（18）如圖所示，有兩根和水平方向成）如圖所示，有兩根和水平方向成角的光滑平行的金屬軌道，上端角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強

16、磁場，磁感，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感強度為強度為B,一根質量為一根質量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下。經過足夠長的時間的金屬桿從軌道上由靜止滑下。經過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度后，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RBBmgFFN分析：分析：RBLvI RvLBBILF22maFmgsin由牛頓定律：由牛頓定律：當當a=0時，金屬桿的速度最大。時，金屬桿的速度最大。Rv

17、LBmgm22sin22sinLBRmgvm 6 6 、粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平于有界勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行?，F(xiàn)使線面，其邊界與正方形線框的邊平行?，F(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊a a、b b兩點間的電勢差絕對值最大的（兩點間的電勢差絕對值最大的（ ）B/10- -2Wbt/sA B D0120.1單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸垂單匝矩形線

18、圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則：化的規(guī)律如圖所示，則：( )A、線圈中、線圈中0時刻感應電動勢最大時刻感應電動勢最大 B、線圈中、線圈中D時刻感應電動勢為零時刻感應電動勢為零 C、線圈中、線圈中D時刻感應電動勢最大時刻感應電動勢最大 D、線圈中、線圈中0到到D時間內時間內 平均感應電動勢為平均感應電動勢為0.4VABD例與練例與練7斜率表示斜率表示的變化率的變化率如圖如圖,長為長為L的銅桿的銅桿OA以以O為軸在垂直于勻為軸在垂直于勻強磁場的平面內以角速度強磁場的平面內以角速度勻速轉動勻速轉動,磁

19、場磁場的磁感應強度為的磁感應強度為B,求桿求桿OA兩端的電勢差兩端的電勢差.AOA221LBE例與練例與練8如圖如圖,水平面上有兩根相距水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金的足夠長的平行金屬導軌屬導軌MN和和PQ,它們的電阻不計它們的電阻不計,在在M和和P之間接之間接有有R=3.0的定值電阻的定值電阻,導體棒長導體棒長ab=0.5m,其電阻為其電阻為r=1.0,與導軌接觸良好與導軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中下的勻強磁場中,B=0.4T.現(xiàn)使現(xiàn)使ab以以v=10ms的速的速度向右做勻速運動度向右做勻速運動.(1)ab中的電流多大中的電流多大? ab

20、兩點間的電壓多大兩點間的電壓多大?(2)維持維持ab做勻速運動的外力多大做勻速運動的外力多大?(3)ab向右運動向右運動1m的過程中的過程中, 外力做的功是多少外力做的功是多少?電路中產生的熱量是多少電路中產生的熱量是多少? RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0.1JU=1.5V例與練例與練95.(105.(10分分) )固定在勻強磁場中的正方形固定在勻強磁場中的正方形導線框導線框abcdabcd，邊長為，邊長為l,l,其中其中abab是一段是一段電阻為電阻為R R的均勻電阻絲，其余三邊均為的均勻電阻絲，其余三邊均為電阻可忽略的銅線電阻可忽略的銅線. .磁場的磁感應

21、強度磁場的磁感應強度為為B B，方向垂直紙面向里，方向垂直紙面向里. .現(xiàn)有一段與現(xiàn)有一段與abab段的材料、粗段的材料、粗細、長度均相同的電阻絲細、長度均相同的電阻絲PQPQ架在導線框上，如圖所示架在導線框上，如圖所示. .若若PQPQ以恒定的速度以恒定的速度v v從從adad滑向滑向bc,bc,當其滑過當其滑過 l l的距離時，的距離時，通過通過aPaP段電阻的電流是多大？方向如何？段電阻的電流是多大？方向如何？13等效電路圖等效電路圖 R1R2E r1【解析解析】PQPQ向右滑動切割磁感線，向右滑動切割磁感線，產生感應電動勢，相當于電源，產生感應電動勢，相當于電源，外電路由外電路由PaP

22、a與與PbPb并聯(lián)而成，并聯(lián)而成，PQPQ滑滑過過 時的等效電路如圖所示時的等效電路如圖所示. .PQPQ切割磁感線產生的感應電動勢切割磁感線產生的感應電動勢大小為大小為E=Blv,E=Blv,方向由方向由Q Q指向指向P.P.l3外電路總電阻為外電路總電阻為R R外外 電路總電流為電路總電流為aPaP段電流大小為段電流大小為 方向由方向由P P到到a.a.12RR233=R129R+R33EBlv9BlvI=2R+R11RR+R9外外aP26BlvI =I=,311R例例2 2：把總電阻為：把總電阻為2R2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為的均勻電阻絲焊接成一半徑為a a的的圓環(huán)圓環(huán), ,水平固定

23、在豎直向下的磁感應強度為水平固定在豎直向下的磁感應強度為B B的勻強磁的勻強磁場中場中, ,如圖所示如圖所示, ,一長度為一長度為2a,2a,電阻為電阻為R,R,粗細均勻的金屬粗細均勻的金屬棒棒MNMN放在圓環(huán)上放在圓環(huán)上, ,它與圓環(huán)始終保持良好的接觸它與圓環(huán)始終保持良好的接觸, ,當金當金屬棒以恒定速度屬棒以恒定速度v v向右移動經過環(huán)心向右移動經過環(huán)心O O時時, ,求求: :2,在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總功率?1,棒上的電流I大小,棒兩端的電壓U?BavRRBavIRURBavRRBavrREIBavvaBBlvEab3221343421222, 1外外RvaBRBavBavEIIUIU

24、P22238342, 2內外總NM RRE R4.4.如圖所示，圓環(huán)如圖所示，圓環(huán)a a和和b b的半徑之比的半徑之比R R1 1RR2 2=21,=21,且粗細相同，用同樣且粗細相同，用同樣材料的導線構成，連接兩環(huán)的導線材料的導線構成，連接兩環(huán)的導線電阻不計，勻強磁場的磁感應強度電阻不計，勻強磁場的磁感應強度始終以恒定的變化率變化，那么，當只有始終以恒定的變化率變化，那么，當只有a a環(huán)置于磁場中環(huán)置于磁場中與只有與只有b b環(huán)置于磁場中兩種情況下，環(huán)置于磁場中兩種情況下，A A、B B兩點的電勢差之兩點的電勢差之比為比為( )( )A.11 B.21 C.31 D.41A.11 B.21

25、C.31 D.41【解析解析】選選B.B.設設b b環(huán)的面積為環(huán)的面積為S S，由題可知，由題可知a a環(huán)的面積為環(huán)的面積為4S4S，若若b b環(huán)的電阻為環(huán)的電阻為R R，則，則a a環(huán)的電阻為環(huán)的電阻為2R.2R.當當a a環(huán)置于磁場中時，環(huán)置于磁場中時，a a環(huán)等效為內電路，環(huán)等效為內電路，b b環(huán)等效為外電路，環(huán)等效為外電路，A A、B B兩端的電壓兩端的電壓為路端電壓，根據(jù)法拉第電磁感應定律為路端電壓，根據(jù)法拉第電磁感應定律當當b b環(huán)置于磁場中時環(huán)置于磁場中時UUABAB= = 所以所以U UABABUUABAB=21.=21.故故B B正確正確. .AB4 BSER4S BE=,U

26、=ttR+2R3 tBSE =ttE 2R2S B=R+2R3 t例例6： 水平放置于勻強磁場中的光滑導軌上，有一根導體棒水平放置于勻強磁場中的光滑導軌上，有一根導體棒ab，用恒力，用恒力F作用在作用在ab上，由靜止開始運動，回路總電阻為上，由靜止開始運動，回路總電阻為R，分，分析析ab 的運動情況，并求的運動情況，并求ab的最大速度。的最大速度。abBR分析：分析：ab 在在F作用下向右加速運動，切割磁感應線，產生感應作用下向右加速運動，切割磁感應線，產生感應電流，感應電流又受到磁場的作用力電流，感應電流又受到磁場的作用力f，畫出受力圖：，畫出受力圖： F f1 F f2 Ff當當f=F 時

27、，時，a=0，速度達到最大，速度達到最大，F(xiàn)=f=BIL=B2 L2 vm /R vm=FR / B2 L2vm稱為收尾速度稱為收尾速度.又解：勻速運動時，拉力又解：勻速運動時，拉力所做的功使機械能轉化為所做的功使機械能轉化為電阻電阻R上的內能。上的內能。 F vm=I2 R= B2 L2 v2 m /R vm=FR / B2 L2 例例7： 如圖示，平行光滑導軌豎直放置，勻強磁如圖示，平行光滑導軌豎直放置，勻強磁場方向垂直導軌平面，一質量為場方向垂直導軌平面，一質量為m 的金屬棒沿導軌滑的金屬棒沿導軌滑下，電阻下，電阻R上消耗的最大功率為上消耗的最大功率為P（不計棒及導軌電（不計棒及導軌電阻

28、），要使阻），要使R上消耗的最大功率為上消耗的最大功率為4P，可行的，可行的 辦法有：辦法有： （ ）A. 將磁感應強度變?yōu)樵瓉淼膶⒋鸥袘獜姸茸優(yōu)樵瓉淼?倍倍B. 將磁感應強度變?yōu)樵瓉淼膶⒋鸥袘獜姸茸優(yōu)樵瓉淼?/2倍倍C. 將電阻將電阻R變?yōu)樵瓉淼淖優(yōu)樵瓉淼?倍倍D. 將電阻將電阻R變?yōu)樵瓉淼淖優(yōu)樵瓉淼? 倍倍a bR解：解：穩(wěn)定時穩(wěn)定時 mg=F=BIL =B2 L2vm R vm=mgR B2L2Pm=Fvm=mgvm= m2g2R B2L2 B C課堂小結：課堂小結：1 1理解感應電動勢的概念。理解感應電動勢的概念。2 2磁通量的變化率是表示磁通量變化磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的

29、物理量，區(qū)別快慢的物理量，區(qū)別、E=E=/t t。3 3理解法拉第電磁感應定律內容、數(shù)理解法拉第電磁感應定律內容、數(shù)學表達式。學表達式。4 4會推導表達式會推導表達式E E= =BLvBLvsinsin。5 5會用會用E=nE=n/t t和和E E= =BLvBLvsinsin解決解決問題。問題。 374 4 電磁感應中的能量與動力學問題電磁感應中的能量與動力學問題磁通量磁通量 變化變化感應電流感應電流感應電動勢感應電動勢右手定則右手定則楞次定律楞次定律tnEBlvE 等效電等效電源源等效電等效電路路求電流求電流I求安培力求安培力F力與運動力與運動功能關系功能關系受力示意圖受力示意圖39 1.

30、電磁感應與力學相結合的問題電磁感應與力學相結合的問題 方法：從運動和力的關系著手，運用牛方法：從運動和力的關系著手，運用牛頓第二定律頓第二定律 (1)基本思路：受力分析基本思路：受力分析運動分析運動分析變變化趨向化趨向確定運動過程和最終的穩(wěn)定狀確定運動過程和最終的穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)由牛頓第二定律列方程求解由牛頓第二定律列方程求解.40 (2)注意安培力的特點：注意安培力的特點：41 (3)純力學問題中只有重力、彈力、純力學問題中只有重力、彈力、摩擦力，電磁感應中多一個安培力摩擦力，電磁感應中多一個安培力，安培力隨速度變化，部分彈力及，安培力隨速度變化，部分彈力及相應的摩擦力也隨之而變，導致物相應的摩擦

31、力也隨之而變，導致物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，在分析問體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，在分析問題時要注意上述聯(lián)系題時要注意上述聯(lián)系.42 2.電磁感應中的能量問題電磁感應中的能量問題 電磁感應的過程是能量的轉化和電磁感應的過程是能量的轉化和守恒的過程，導體切割磁感線或磁通守恒的過程，導體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化在回路中產生感應電流，量發(fā)生變化在回路中產生感應電流，機械能或其他形式的能便轉化為電能機械能或其他形式的能便轉化為電能；感應電流做功，又可使電能轉化為；感應電流做功，又可使電能轉化為機械能或電阻的內能等機械能或電阻的內能等.43 電磁感應的過程總是伴隨著能量轉電磁感應的過程總是伴隨著能量轉化的過程，

32、因此在分析問題時，應牢牢化的過程，因此在分析問題時，應牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律，分析清楚抓住能量守恒這一基本規(guī)律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉化，然后借助于動能能量參與了相互轉化，然后借助于動能定理或能量守恒定律等規(guī)律求解定理或能量守恒定律等規(guī)律求解.需要說需要說明的是明的是克服安培力做了多少功，就有多克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉化為了電能少其他形式的能轉化為了電能.例例1：定值電阻：定值電阻R，導體棒，導體棒ab電電阻阻r，水平光滑導軌間距，水平光滑導軌間距 l ，勻，勻強磁場磁感應強度為強磁場磁感應強度為B

33、，當棒，當棒ab以速度以速度v向右勻速運動時：向右勻速運動時：產生電動勢產生電動勢回路電流回路電流ab兩端電壓兩端電壓電流的總功率電流的總功率ab棒消耗的電功率棒消耗的電功率問題問題1： vRabrBlvE rRBlvIRrRBlvUbarRvlBP222電rrRBlvPab2)(例例1：定值電阻：定值電阻R，導體棒，導體棒ab電電阻阻r，水平光滑導軌間距，水平光滑導軌間距 l ，勻，勻強磁場磁感應強度為強磁場磁感應強度為B，當棒，當棒ab以速度以速度v向右勻速運動時：向右勻速運動時：問題問題2：棒棒ab受到的安培力為多大；要使棒受到的安培力為多大；要使棒ab勻勻速運動，要施加多大的外力，方向

34、如何？速運動，要施加多大的外力，方向如何？問題問題3：整個回路中消耗的電能從哪里轉化來的，整個回路中消耗的電能從哪里轉化來的，它們之間有什么樣的關系？它們之間有什么樣的關系？rRvlBIBlF22安方向向右安,22rRvlBFF電外PrRvlBvFP222外力外力F對棒對棒ab做功做功 vRabrF問問4：若若ab向右運動位移為向右運動位移為x時，速度達到最大值時，速度達到最大值vm，這一這一過程中回路產生的焦耳熱為多少，過程中回路產生的焦耳熱為多少， ab 產生的焦耳熱又為產生的焦耳熱又為多少？多少？變式變式1：其他條件不變，：其他條件不變，ab棒質棒質量為量為m，開始靜止，當受到一個，開始

35、靜止，當受到一個向右恒力向右恒力F的作用，則：的作用，則：rRrlBrRmFFxQab44222)(442222)(,21lBrRmFFxQmvQFxm熱熱 vRabrF問問5：在上述過程中，通過回路某一橫截面的電量在上述過程中，通過回路某一橫截面的電量為多少？為多少？變式變式1：其他條件不變，：其他條件不變，ab棒質棒質量為量為m，開始靜止，當受到一個，開始靜止，當受到一個向右恒力向右恒力F的作用，則：的作用，則：tEEtrREtIq又,rRBlxrRq vRabrF方法小結：方法小結：1、受力分析：必要時畫出相應的平面圖。、受力分析：必要時畫出相應的平面圖。 受力平衡時，速度最大。受力平衡

36、時，速度最大。2、電路問題：畫出等效電路圖，產生感應電動勢的、電路問題：畫出等效電路圖，產生感應電動勢的導體相當于電源，其電阻為內阻。導體相當于電源，其電阻為內阻。3、能量問題：安培力做負功，其它能轉化為電能。、能量問題：安培力做負功，其它能轉化為電能。 P安安（=F安安V）=P電電（=EI）4、解題方法：動能定理、能量守恒定律或功能關系、解題方法：動能定理、能量守恒定律或功能關系例例2：如圖所示，：如圖所示， B0.2T 與導軌垂直向上，導軌寬與導軌垂直向上，導軌寬度度L1m，300，電阻可忽略不計，導體棒，電阻可忽略不計，導體棒ab質量質量為為m0.2kg，其電阻，其電阻R0.1，跨放在，

37、跨放在U形框架上，形框架上，并能無摩擦的滑動，求：并能無摩擦的滑動，求：（1）導體下滑的最大速度）導體下滑的最大速度vm。（2）在最大速度）在最大速度vm時，時，ab上消耗的電功率上消耗的電功率Pm300BmgFFNabB300例例2：如圖所示，：如圖所示， B0.2T 與導軌垂直向上，導軌寬與導軌垂直向上，導軌寬度度L1m，300，電阻可忽略不計，導體棒，電阻可忽略不計，導體棒ab質量質量為為m0.2kg，其電阻，其電阻R0.1，跨放在，跨放在U形框架上，形框架上，并能無摩擦的滑動，求：并能無摩擦的滑動，求：（1）導體下滑的最大速度）導體下滑的最大速度vm。300BmgFFN解：（解：（1）

38、導體下滑的最大速度導體下滑的最大速度vm,30sin0IBlmgRBlvImsmvm/5 . 2由以上解得例例2：如圖所示，：如圖所示， B0.2T 與導軌垂直向上，導軌寬度與導軌垂直向上，導軌寬度L1m，300，電阻可忽略不計，導體棒，電阻可忽略不計，導體棒ab質量為質量為m0.2kg，其電阻，其電阻R0.1，跨放在，跨放在U形框架上，并能無形框架上，并能無摩擦的滑動，求：摩擦的滑動，求：（2）在最大速度）在最大速度vm后，后，ab上消耗的電功率上消耗的電功率Pm解：（解：（2）導體棒達最大速度導體棒達最大速度vm后后WRRBlvRIPmm5 . 2)(22WvmgPPmGm5 . 230s

39、in0或WvIBlPPmm5 . 2克或300BmgFFN例例3 3如圖，豎直放置的光滑平行金屬導軌如圖，豎直放置的光滑平行金屬導軌MNMN、PQPQ相距相距L L，在，在M M點和點和P P點間接一個阻值為點間接一個阻值為R R的電阻，在兩導軌間的電阻，在兩導軌間 OOOO1 1O O1 1O O 矩形區(qū)域內有垂直導軌平面向里、寬為矩形區(qū)域內有垂直導軌平面向里、寬為d d的的勻強磁場，磁感應強度為勻強磁場，磁感應強度為B B一質量為一質量為m m，電阻為，電阻為r r的導的導體棒體棒abab垂直擱在導軌上，與磁場上邊邊界相距垂直擱在導軌上，與磁場上邊邊界相距d d0 0現(xiàn)使現(xiàn)使abab棒由靜

40、止開始釋放，棒棒由靜止開始釋放，棒abab在離開磁場前在離開磁場前已經做勻速已經做勻速直線運動（棒直線運動（棒ab與導軌始終保持良好的電接觸且下落與導軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平，導軌電阻不計過程中始終保持水平，導軌電阻不計),求：求：（1）棒）棒ab在離開磁場下邊界時在離開磁場下邊界時的速度的速度;（2）棒）棒ab在通過磁場區(qū)的過程在通過磁場區(qū)的過程中產生的焦耳熱；中產生的焦耳熱；（3）試分析討論）試分析討論ab棒在磁場中棒在磁場中可能出現(xiàn)的運動情況可能出現(xiàn)的運動情況RPMabd0dOBQNO1O1O （1）設）設ab棒離開磁場邊界前做勻速運動的棒離開磁場邊界前做勻速運動的

41、速度為速度為v，產生的電動勢為，產生的電動勢為解：解：E = BLv電路中電流電路中電流rREI 對對ab棒，由平衡條件得棒，由平衡條件得 mg=IBL解得解得22LB)rR(mgv (2) 由能量守恒定律：由能量守恒定律：2電021)(mvQddmg解得解得442230電2)()(LBrRgmddmgQ2)()(442230棒電LBrRgmddmgrRrQRPMabd0dOBQNO1O1O（3 3）三種可能）三種可能討論：討論：54（30）如圖所示，長如圖所示，長L1寬寬L2的矩形線圈電阻為的矩形線圈電阻為R，處于磁感應強度為，處于磁感應強度為B的勻的勻強磁場邊緣，線圈與磁感線垂直。求：將線

42、圈以向右的速度強磁場邊緣，線圈與磁感線垂直。求：將線圈以向右的速度v 勻速拉出勻速拉出磁場的過程中，下面物理量與速度磁場的過程中，下面物理量與速度v 成正比的有：成正比的有： A.拉力的大小拉力的大小F B. 拉力的功率拉力的功率P C. 線圈中產生的電熱線圈中產生的電熱Q D.通過線圈某一截面的電荷量通過線圈某一截面的電荷量q 。 FBL1L2vRvLBFBILFREIvBLE22222,22222vRvLBFvPvRvLLBFLWQ12221RtREtIq55（31）如圖所示，把矩形線框從勻強磁場中勻速拉出第一次用速度）如圖所示，把矩形線框從勻強磁場中勻速拉出第一次用速度v1，第二次用速度第二次用速度v2，而且，而且v2=2v1若兩次拉力所做功分別為若兩次拉力所做功分別為W1和和W2，兩次做，兩次做功的功率分別為功的功率分別為P1和和P2，兩次線圈產生的熱量分別為，兩次線圈產生的熱量分別為Q1和和Q2，則下述正確，則下述正確的結論是：的結論是： A.W1=W2, P1=P2，Q1=Q2 B.W1W2, P1P2，Q1=Q2C.W1=2W2, 2P1=P2, 2Q1=Q2 D.W2=2W1, P2=4P1, Q2=2Q1 vI=BLv/R