高二物理電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)課

1、法拉第電磁感應(yīng)定律綜合運用習(xí)題課法拉第電磁感應(yīng)定律綜合運用習(xí)題課(1)與閉合電路歐姆定律相結(jié)合與閉合電路歐姆定律相結(jié)合(2)與牛頓運動定律、運動學(xué)相結(jié)合與牛頓運動定律、運動學(xué)相結(jié)合(3)與做功、能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合與做功、能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合(4)與圖像問題相結(jié)合與圖像問題相結(jié)合第一類問題：與閉合電路歐姆定律相結(jié)合第一類問題：與閉合電路歐姆定律相結(jié)合例題例題1：如圖：如圖,邊長為邊長為L均勻的正方形金屬框架均勻的正方形金屬框架abcd總電阻為總電阻為R，框架以速度，框架以速度v向右勻速平動，經(jīng)向右勻速平動，經(jīng)過磁感強度為過磁感強度為B的勻強磁場。求下列三種情況的勻強磁場。求下列三種情況ab之間的電勢差。之

2、間的電勢差。(1) 只有只有ab進入磁場。進入磁場。(2) 線框全線框全部進入磁場。部進入磁場。(3) 只有只有ab邊離開磁場。邊離開磁場。(1)Uab=3BLv/4(2)Uab=BLv(3)Uab=BLv/4abcdv解（解（1）：只有）：只有ab進入磁場，進入磁場， ab是電源，是電源，另外三條邊是外電路，電阻是另外三條邊是外電路，電阻是3R/4；E=BLvI=E/R=BLv/RUab= I3R/4=3BLv/4解（解（2）：回路中無）：回路中無，所以無電流；，所以無電流；但有電動勢。斷路時路端電壓等于電源電動但有電動勢。斷路時路端電壓等于電源電動勢，所以勢，所以Uab= BLv解（解（3

3、）：自己完成）：自己完成小結(jié)解決問題的方法、步驟：小結(jié)解決問題的方法、步驟：(1)找到找到“等效電源等效電源”，分清內(nèi)外電路和內(nèi)、，分清內(nèi)外電路和內(nèi)、外阻大小外阻大小(2)必要時畫出等效電路圖必要時畫出等效電路圖(3)運用閉合電路歐姆定律進行相關(guān)計算運用閉合電路歐姆定律進行相關(guān)計算練習(xí)練習(xí)2：如圖與電阻：如圖與電阻 R 組成的閉合電路的金屬組成的閉合電路的金屬環(huán)所在處的磁場方向與圓環(huán)平面垂直指向紙內(nèi)，環(huán)所在處的磁場方向與圓環(huán)平面垂直指向紙內(nèi)，整個閉合電路的電阻為整個閉合電路的電阻為2，若穿過圓環(huán)的磁，若穿過圓環(huán)的磁通量在一段時間內(nèi)由通量在一段時間內(nèi)由1Wb增加到增加到5Wb,則在這則在這段時間

4、內(nèi)通過電阻段時間內(nèi)通過電阻 R 上的電量為多少？上的電量為多少？bRaB解：解：q = I t （1） I =E/R= / t R=（5-1）/2 t =2/t （2）代入（1） q= 2 t /t =2 C答案：答案：電量電量 q = 2C小結(jié)：小結(jié)：文字題最后有無單位，看題本身；題中文字題最后有無單位，看題本身；題中物理量給單位，最后就帶單位；物理量給單位，最后就帶單位；題中物理量不題中物理量不給單位，最后就不帶單位。給單位，最后就不帶單位。第二類問題：與牛頓運動定律相結(jié)合第二類問題：與牛頓運動定律相結(jié)合例題例題2:如圖所示導(dǎo)線框如圖所示導(dǎo)線框abcd固定在豎直平面內(nèi)固定在豎直平面內(nèi) ,

5、bc段的段的電阻為電阻為R,其他電阻不計其他電阻不計,ef是一個不計電阻的水平放置的是一個不計電阻的水平放置的導(dǎo)體桿導(dǎo)體桿,桿長為桿長為l,質(zhì)量為質(zhì)量為m,桿的兩端與導(dǎo)線框良好接觸且桿的兩端與導(dǎo)線框良好接觸且能無摩擦地滑動。整個裝置放在磁感強度為能無摩擦地滑動。整個裝置放在磁感強度為B的勻強磁的勻強磁場中場中,磁場方向與框面垂直磁場方向與框面垂直,現(xiàn)在用一個恒力現(xiàn)在用一個恒力F豎直向上豎直向上拉拉ef使其開始上升使其開始上升,分析分析ef的運動過程并求的運動過程并求ef的最大速度。的最大速度。22lB)mgF(Rvm fabcdeF單桿受恒力單桿受恒力作用的模型作用的模型解：設(shè)勻強磁場解：設(shè)勻

6、強磁場B方向向里，方向向里，B受力分析及過程分析：受力分析及過程分析： BmgFB 隨隨I的增大的增大而增大而增大F 恒力恒力efvvEIFB當(dāng)當(dāng) FB + mg = F 時，加速度時，加速度a = 0 速度達到最大速度達到最大vmI LB = F- mg （1）I= E / R （2）E=BLvm （3）解以上三式得：解以上三式得：22lB)mgF(Rvm 小結(jié)解決問題的方法、步驟：小結(jié)解決問題的方法、步驟：(1) 認(rèn)真分析物體的受力情況和初始條件認(rèn)真分析物體的受力情況和初始條件(2) 畫出物體的受力圖畫出物體的受力圖(3) 運用牛頓運動定律分析物體的運動情況運用牛頓運動定律分析物體的運動情

7、況和變化情況（和變化情況（可能達到的穩(wěn)定狀態(tài)）可能達到的穩(wěn)定狀態(tài)）(4) 單獨列方程求解單獨列方程求解練習(xí)練習(xí)1：如圖，光滑的金屬框架與水平面成：如圖，光滑的金屬框架與水平面成=30o角，勻強磁場角，勻強磁場B=0.5 T，方向與框架平面垂直向上，方向與框架平面垂直向上，金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體ab長為長為l=0.1m，質(zhì)量，質(zhì)量m=0.01kg，具有電，具有電阻為阻為R=0.1，其余電阻不計，其余電阻不計，求求穩(wěn)定后穩(wěn)定后ab導(dǎo)線導(dǎo)線達達到到的最大速度是多少？的最大速度是多少？) )abB) FNmgFBBv=2m/s思考：如果磁場豎直向上呢？思考：如果磁場豎直向上呢？注意畫平面圖！注意畫平面圖！練

8、習(xí)練習(xí)2:如圖所示如圖所示,兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN和和PQ平行平行放置在傾角為放置在傾角為的絕緣斜面上的絕緣斜面上,兩導(dǎo)軌間距為兩導(dǎo)軌間距為L，M、P兩兩點間接有阻值為點間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬的均勻直金屬桿桿ab放在兩導(dǎo)軌上放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強度為強度為B的勻強磁場中的勻強磁場中,磁場方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌和磁場方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑,導(dǎo)導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好軌和金屬桿接觸良好

9、,不計它們之間的摩擦。不計它們之間的摩擦。(1)畫出運動后的某時刻導(dǎo)體畫出運動后的某時刻導(dǎo)體桿的受力圖；桿的受力圖； (2)在加速下滑過程中在加速下滑過程中,當(dāng)當(dāng)ab桿桿的速度大小為的速度大小為 v 時的加速度的時的加速度的大??；大小； (3)求在下滑過程中求在下滑過程中,ab桿可以桿可以達到的速度最大值。達到的速度最大值。解（解（1）：）：mRvLBsinga )2(22 22mLBsinmgRv )3( 解（解（2）：）：解（解（3）：）：BNmgFB練習(xí)練習(xí)3：如圖所示在豎直向下的勻強磁場：如圖所示在豎直向下的勻強磁場B的區(qū)域內(nèi)的區(qū)域內(nèi) , 有有一個水平放置的金屬框架一個水平放置的金屬框

10、架 , 框架寬度為框架寬度為l , 電阻為電阻為R , 質(zhì)量質(zhì)量為為m電阻為電阻為 r 的金屬桿的金屬桿ab能與框架良好接觸能與框架良好接觸 , 以初速度以初速度v0開始水平向右運動。求：開始水平向右運動。求：(2)金屬桿運動過程中的最金屬桿運動過程中的最大加速度大加速度(3)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(4)金屬桿運動過程中的最大速度和最小速度金屬桿運動過程中的最大速度和最小速度(5) 整個過程中兩個電阻上產(chǎn)生的焦耳熱整個過程中兩個電阻上產(chǎn)生的焦耳熱(1)分析分析ab桿的受力情況桿的受力情況和運動情況和運動情況v0baBR單桿具單桿具有初速有初速度模型度模型解解(1

11、)：分析：分析ab桿的受力情況和運動情況：桿的受力情況和運動情況： 先由右手定則判斷感應(yīng)電流方向；先由右手定則判斷感應(yīng)電流方向；再由左手定則判斷再由左手定則判斷ab桿受桿受到與運動方向相反的安培力到與運動方向相反的安培力；速度減小、電動勢減小、電速度減小、電動勢減小、電流減小、安培力減小，加速流減小、安培力減小，加速度減小，所以度減小，所以ab桿做加速度桿做加速度減小的減速運動。減小的減速運動。v0baBRFB解解(2)：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由（由（1）可知，安培力是）可知，安培力是阻力，所以阻力，所以 vv0baBRFBEIFBa所以剛開始運動時加速度最

12、大。所以剛開始運動時加速度最大。)()4()3()2()1(0220rRmvLBamFaILBFrREIBLvEBB解：解：(3)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)()4()3()2()1(22rRmvLBamFaILBFrREIBLvEBB解解(4)：金屬桿運動過程中的最大速度和最小速度：金屬桿運動過程中的最大速度和最小速度最大速度為最大速度為 v 0 ; 最小速度為零最小速度為零 。解解(5) ：整個過程中兩個電阻上產(chǎn)生的焦耳熱：整個過程中兩個電阻上產(chǎn)生的焦耳熱根據(jù)能量守恒，根據(jù)能量守恒，ab桿動能的減少全部轉(zhuǎn)化為桿動能的減少全部轉(zhuǎn)化為R 和和 r上上 的電能，因為是

13、純電阻，電能又全部轉(zhuǎn)化為兩個電阻的電能，因為是純電阻，電能又全部轉(zhuǎn)化為兩個電阻上的上的 熱能熱能 所以：所以：2021mvQ Mdcbam*選作：兩金屬桿選作：兩金屬桿ab和和cd長均為長均為 l , 電阻均為電阻均為R, 質(zhì)質(zhì)量分別為量分別為M和和m, Mm.。用兩根質(zhì)量和電阻均可。用兩根質(zhì)量和電阻均可忽略的不可伸長的柔軟導(dǎo)線將它們連成閉合回路忽略的不可伸長的柔軟導(dǎo)線將它們連成閉合回路, 并懸掛在水平、光滑、不導(dǎo)電的圓棒兩側(cè)。兩金并懸掛在水平、光滑、不導(dǎo)電的圓棒兩側(cè)。兩金屬桿都處在水平位置屬桿都處在水平位置, 如圖所示。如圖所示。 整個裝置處在整個裝置處在一與回路平面相垂直的勻強磁場中一與回

14、路平面相垂直的勻強磁場中, 磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度為為B。 若金屬桿若金屬桿ab正好勻速向下運動正好勻速向下運動, 求運動的求運動的速度。速度。v =(M-m)gR/ 2B2l 2 雙桿模型雙桿模型解：解：ab: Mg=2T+F cd: 2T=mg+FF=ILB I=2E/2R=E/R 注意注意 ab、cd 都切割磁感線，都是電源，相當(dāng)于都切割磁感線，都是電源，相當(dāng)于二電池串聯(lián)，所以二電池串聯(lián)，所以2 EE=BLv 得：得：第三類問題：與做功、能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合第三類問題：與做功、能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合例題例題4：如圖所示：如圖所示,豎直放置的豎直放置的U形導(dǎo)軌寬為形導(dǎo)軌寬為L,上上端串有電阻端串有電阻R(

15、其余導(dǎo)體部分的電阻都忽略不計其余導(dǎo)體部分的電阻都忽略不計)。磁感應(yīng)強度為磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向的勻強磁場方向垂直于紙面向外。金屬棒垂直于紙面向外。金屬棒ab的質(zhì)的質(zhì)量為量為m,與導(dǎo)軌接觸良好與導(dǎo)軌接觸良好,不計摩擦，不計摩擦，從靜止釋放后從靜止釋放后ab保持水平而下滑，保持水平而下滑，試求試求ab下滑的最大速度下滑的最大速度vm 。Ra m Lb 22, 0LBmgRvBLvEREImgILBvamgFmmmB得：時，加速度解：當(dāng) 你能從能的轉(zhuǎn)化和守恒角度求解你能從能的轉(zhuǎn)化和守恒角度求解vm嗎？嗎？解：達到解：達到vm后，勻速運動，動能不變，由能的后，勻速運動，動能不變，由能的 轉(zhuǎn)化和守

16、恒知：重力勢能的減少等于電能的增轉(zhuǎn)化和守恒知：重力勢能的減少等于電能的增加，即：加，即： PG= P電電 mgvm=I2R=E2/R=B2L2v2m/R 得：得：vm= mgR / B2L2與前面用力的平衡知識求解結(jié)果相同，更簡單。與前面用力的平衡知識求解結(jié)果相同，更簡單。練習(xí)練習(xí)1：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(yīng)強度為處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場邊緣，線圈與磁的勻強磁場邊緣，線圈與磁感線垂直。求：將線圈以向右的速度感線垂直。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，磁場的過程中，(1)拉力的大小拉力的大小F； (2)拉力的功率

17、拉力的功率P； (3)拉力做的功拉力做的功W； (4)線圈中產(chǎn)生的電熱線圈中產(chǎn)生的電熱Q ；(5)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 。FBvL2L1RLBLtREtIq21)5(RvLBF)(2221 RvLBFvP)(22222 RvLLBFLW12221)3(RvLLBWQ1222)4(RqBS可看出上式的分子為練習(xí)練習(xí)2:如圖所示，矩形線框先后以不同的速度如圖所示，矩形線框先后以不同的速度v1和和 v 2勻速地完全拉出有界勻強磁場。設(shè)線框電阻為勻速地完全拉出有界勻強磁場。設(shè)線框電阻為R，且兩，且兩次的始末位置相同次的始末位置相同,求求(1)通過導(dǎo)線截面的電量之比通過導(dǎo)線

18、截面的電量之比(2)兩次拉出過程外力做功之比兩次拉出過程外力做功之比(3)兩次拉出過程中電流的功率之比兩次拉出過程中電流的功率之比解解:(1) q=I t= E tR=/ R q1 /q2 =1：1(2) W=FL=BIlL=B2 l2 vLR v W1W2=v1v2(3) P= E2R = B2 l2 v2R v2 P1P2= v12 v22Bv練習(xí)練習(xí)3:如圖所示如圖所示,電阻為電阻為R的矩形線框的矩形線框,長為長為l,寬為寬為a，在外力作用下在外力作用下,以速度以速度v向右勻速運動向右勻速運動,求在下列兩求在下列兩種情況種情況通過寬度為通過寬度為d、磁感應(yīng)強度為磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場的

19、勻強磁場區(qū)過程中，外力所做的功：區(qū)過程中，外力所做的功：(a) l d 時。時。dBlaW=2B2a2 l v/RW=2B2a2 d v/RdBla練習(xí)練習(xí)4：如圖所示，矩形線圈如圖所示，矩形線圈ABCD質(zhì)量為質(zhì)量為m，寬度寬度ad為為l，在豎直平面內(nèi)由靜止自由下落。其，在豎直平面內(nèi)由靜止自由下落。其下方有如圖方向的勻強磁場，磁場上、下邊界下方有如圖方向的勻強磁場，磁場上、下邊界水平，寬度也為水平，寬度也為l，線圈，線圈ab邊剛進入磁場就開始邊剛進入磁場就開始做勻速運動，那么在線圈穿越磁場的全過程，做勻速運動，那么在線圈穿越磁場的全過程，產(chǎn)生了多少電熱？產(chǎn)生了多少電熱？Q =2mgdBDACl

20、l例題例題:在豎直的勻強磁場中在豎直的勻強磁場中,水平水平放置一個不變形的單匝金屬圓放置一個不變形的單匝金屬圓線圈線圈,規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖方向如圖1所示所示,當(dāng)磁場的磁感當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強度應(yīng)強度B隨時間隨時間t如圖如圖2變化時變化時,圖圖3中正確表示線圈中感應(yīng)電動中正確表示線圈中感應(yīng)電動勢勢E變化的是變化的是t/sEO1 2 3 4 5E02E0-E0-2E0t/sEO1 2 3 4 5E02E0-E0-2E0t/sEO1 2 3 4 5E02E0-E0-2E0t/sEO1 2 3 4 5 E02E0-E0-2E0A B C D 圖圖3第四類問題：與圖像問題相

21、結(jié)合第四類問題：與圖像問題相結(jié)合BO1 2 3 4 5圖圖2圖圖1BI練習(xí)練習(xí)1:如圖如圖(甲甲)所示，一閉合金屬圓環(huán)處在垂直圓環(huán)平所示，一閉合金屬圓環(huán)處在垂直圓環(huán)平面的勻強磁場中。若磁感強度面的勻強磁場中。若磁感強度B隨時間隨時間t按如圖按如圖(乙乙)所示所示的規(guī)律變化，設(shè)圖中磁的規(guī)律變化，設(shè)圖中磁感強度垂直紙面向里為正感強度垂直紙面向里為正方向，環(huán)中感生電流沿順方向，環(huán)中感生電流沿順時針方向為正方向。則環(huán)時針方向為正方向。則環(huán)中電流隨時間變化的圖象中電流隨時間變化的圖象可能是下圖中的可能是下圖中的 （ ） 練習(xí)練習(xí)2:一矩形線圈位于一隨時間一矩形線圈位于一隨時間t變化的勻強磁場內(nèi)，變化的勻

22、強磁場內(nèi)，磁場方向垂直線圈所在的平面（紙面）向里，如圖磁場方向垂直線圈所在的平面（紙面）向里，如圖1所示。磁感應(yīng)強度所示。磁感應(yīng)強度B隨隨 t的變化規(guī)律如圖的變化規(guī)律如圖2所示。以所示。以l表表示線圈中的感應(yīng)電流，示線圈中的感應(yīng)電流，以圖以圖1中線圈上箭頭所中線圈上箭頭所示方向的電流為正，示方向的電流為正，則以下的則以下的It圖中正確圖中正確的是的是 （ ）A練習(xí)練習(xí)3:一勻強磁場一勻強磁場,磁場方向垂直紙面磁場方向垂直紙面,規(guī)定向里的方向為規(guī)定向里的方向為正正.在磁場中有一細(xì)金屬圓環(huán)在磁場中有一細(xì)金屬圓環(huán),線圈平面位于紙面內(nèi)線圈平面位于紙面內(nèi),如圖如圖1所示所示.現(xiàn)令磁感強度現(xiàn)令磁感強度B隨

23、時間隨時間t變化變化,先按圖先按圖2中所示的中所示的Oa圖圖線變化線變化,后來又按圖線后來又按圖線bc和和cd變化變化,令令E1、E2、E3分別表示分別表示這三段變化過程中感應(yīng)電動勢的大小這三段變化過程中感應(yīng)電動勢的大小,I1、I2、I3分別表示分別表示對應(yīng)的感應(yīng)電流對應(yīng)的感應(yīng)電流,則則 :A、E1E2，I1沿逆時針方向，沿逆時針方向，I2沿順時針方向沿順時針方向 B、E1E2，I1沿逆時針方向，沿逆時針方向，I2沿順時針方向沿順時針方向C、E1E2，I2沿順時針方向，沿順時針方向，I3沿逆時針方向沿逆時針方向D、E2=E3，I2沿順時針方向，沿順時針方向，I3沿順時針方向沿順時針方向BD順時

24、針順時針BtO1 2 3 4 5 6 7 8 9 10acdb圖圖1圖圖2練習(xí)練習(xí)4:如圖所示，如圖所示，xoy坐標(biāo)系坐標(biāo)系y軸左側(cè)和右側(cè)分別有垂軸左側(cè)和右側(cè)分別有垂直于紙面向外、向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度均為直于紙面向外、向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度均為B，一個圍成四分之一圓形的導(dǎo)體環(huán)一個圍成四分之一圓形的導(dǎo)體環(huán)oab，其圓心在原點，其圓心在原點o，半徑為半徑為R，開始時在第一象限。從，開始時在第一象限。從t=0起繞起繞o點以角速度點以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動。試畫出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電動勢逆時針勻速轉(zhuǎn)動。試畫出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電動勢E隨時間隨時間t而而變的函數(shù)圖象（以順時針電動勢為正）。變的函數(shù)圖象（以順時針電動勢為正）