電磁感應現(xiàn)象中的動態(tài)分析和能量

關于電磁感應現(xiàn)象中的動態(tài)分析和能量第1頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電磁感應中的動力學問題1、通過導體的感應電流在磁場中將受到安培力作

用，從而產(chǎn)生力學問題。其基本方法為①用法拉第電磁感應定律和楞次定律求感應電動勢的大小

和方向

②求回路中的電流強度

③分析研究導體受力情況(包含安培力)

④列動力學方程或平衡方程求解第2頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2、電磁感應現(xiàn)象中的動態(tài)分析(1)重點抓好受力情況和運動情況的動態(tài)分析(2)動態(tài)過程導體受力產(chǎn)生感應電動勢感應電流通電導體受安培力合外力變化加速度變化速度變化周而復始循環(huán)(3)最終的穩(wěn)定狀態(tài)當加速度a=0

時，速度v

達到最大，

導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)第3頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電磁感應中的能量轉換1、用法拉第電磁感應定律和楞次定律求電磁感應的過程

總是伴隨著能量的轉化，電磁感應中出現(xiàn)的電能一定是

由其它形式的能量轉化而來，同時電流通過導體做功又

會發(fā)生電能和其它形式能量的轉化?？傊?，電磁感應的

過程，實際上就是電能、機械能、內(nèi)能等之間相互轉化

的過程，遵守能的轉化和守恒定律。2、理解要點①電磁感應產(chǎn)生的效果總是要阻礙引起電磁感應的磁

通量的變化和機械運動②電磁感應的本質：通過克服磁場力做功，把機械能

或其它形式的能轉化為電能的過程第4頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月3、基本方法①用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的

大小和方法

②畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率的表達式③分析導體機械能的變化，用能量守恒關系得到機械功

率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程。第5頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月小結：電磁感應綜合題的特點：導體運動電磁感應感應電動勢磁場對電流的作用磁場力閉合電路感應電流阻礙2、電磁感應的綜合題有兩類：

①電磁感應與電路、電場的綜合

②電磁感應與磁場、導體受力和運動的綜合；或是這兩種基本類

型的復合題，其中的電磁現(xiàn)象、力現(xiàn)象是相互聯(lián)系、相互影響

和制約的。1、電磁感應的綜合題不僅涉及法拉第電磁感應定律，它還涉及力

學、熱學、靜電場、磁場等許多內(nèi)容。第6頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月例1.如圖，讓一線圈由位置1通過一個勻強磁場區(qū)域到達位置2，下列說法正確的是()

A.線圈進入或離開磁場時，線圈中有感應電流，且速度

越大，感應電流越大

B.整個線圈在磁場中做勻速運動時，線圈中有穩(wěn)定的感

應電流

C.整個線圈在磁場中做加速

運動時，線圈中有逐漸增

大的感應電流

D.整個線圈在磁場中不論做

什么運動，都沒有感應電

流，但有感應電動勢AD第7頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月

變化1：給線圈施加一適當?shù)耐饬Γ墒咕€圈以速度v從位置1勻速運動到位置2，則關于力F的做功情況，下列判斷正確的是()A.只有當線圈進入或離開磁場時，才會有外力做功.B.由P=Fv可知，力F做功功率與速度v成正比.C.由W=2FL可知，力F做功與速度v無關.D.v越大，力F做功越多.變化2：若給線圈施加恒定的外力，使線圈由靜止開始從位置1運動到位置2，試大致畫出線圈中感應電流的大小隨位移變化的圖線.AD第8頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：有一個矩形線圈A在豎直平面內(nèi)，從靜止開始下落，如圖所示，磁場B方向水平且垂直于線圈所在平面，當線圈的下邊進入磁場而上邊尚未進入勻強磁場B的過程中，線圈A不可能作：()A、勻速下落

B、加速下落

C、減速下落

D、勻減速下落××××××ABD第9頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月變化1：如圖所示，導線MN可無摩擦地沿豎直的長直導軌滑動，且與導軌接觸良好導軌位于水平方向的勻強磁場中，回路電阻是R，將MN由靜止開始釋放后的一段時間內(nèi)，MN運動的加速度可能是()A.保持不變

B.逐漸減少

C.逐漸增大

D.先增大后減小B第10頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月變化2：電阻為R的矩形導線框abcd，邊長ab=1、ad=h，質量為m，自某一高度自由落下，通過一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的寬度為h，如圖所示，若線框恰好以恒定速度通過磁場，線框內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能是多少？第11頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月變化3：在豎直高度為h=1m的平行虛線范圍內(nèi)，有磁感應強度B=1T、方向垂直于豎直平面向里的勻強磁場。正方形線框abcd的質量m=0.1kg、電阻R=1Ω、邊長L=1m，線框平面與豎直平面平行，靜止在“Ⅰ”的位置時，cd邊與磁場下邊緣相距為H。當用一豎直向上的恒力F=21N向上提線框，線框由靜止的“Ⅰ”位置，向上穿過磁場區(qū)，最后到達”Ⅱ“位置(ab邊恰好出磁場)。線框平面在運動中保持在豎直平面內(nèi)，設cd邊剛進入磁場時，

線框恰好做勻速運動。(g取10m/s2)求：(1)線框進入磁場前的高度H是多少？(2)上述整個過程中，恒力F做的功是多少？

線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量又是多少？ab××××××××××hHcdⅠⅡLFF第12頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月例3：如圖所示，CDEF是固定的、水平放置的、足夠長的U形金屬導軌，整個導軌處于豎直向上的勻強磁場中，在導軌上架著一個金屬棒ab，在極短的時間給ab棒一個水平向右的速度，ab將開始運動，最后又靜止在導軌上，則ab在運動過程中，就導軌是光滑和粗糙兩種情況比較()

A、安培力對ab做的功相等

B、電流通過整個回路所做的功相等

C、整個回路產(chǎn)生的總熱量相等

D、ab棒的動量的改變量相等DECFabBCD第14頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月

【例4】如圖所示，abcd是一閉合的小金屬線框，用一根絕緣的細桿掛在固定點O，使金屬線框在豎直平面內(nèi)來回擺動的過程穿過水平方向的勻強磁場區(qū)域，磁感線方向跟線框平面垂直，若懸點摩擦和空氣阻力不計，則()A.線框進入或離開磁場區(qū)域時，都產(chǎn)生感

應電流，而且電流的方向相反B.線框進入磁場區(qū)域后，越靠近OO′線時

速度越大，因而產(chǎn)生的感應電流也越大C.線框開始擺動后，擺角會越來越小，擺

角小到某一值后將不再減小D.線框擺動過程中，機械能完全轉化為線

框電路中的電能AC第15頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月例5：如圖所示，a、b為在同一水平面內(nèi)的兩條相互平行的很長的直金屬導軌，在其上置有兩根可以在導軌上做無摩擦滑動的相互平行的金屬棒c、d，a、b相互垂直，c、d的質量均為0.1kg，且電阻相等.棒與導軌接觸很好，其他電阻均不計，導軌間存在著方向豎直向上的勻強磁場.今在極短時間內(nèi)對d施以水平向右的沖擊，其沖量為1N·s；

(1)試分析此后c與d的運動情況；

(2)試求棒c的最大速度；

(3)試求棒d總的發(fā)熱量.（1）d棒做減速運動，c棒做加速運動，當

c、d兩棒速度相等時，回路中的感應

電流為0，此后均做勻速直線運動.(2)m1v1=(m1+m2)v，所以v=5m/s第16頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月例6：如圖所示，平行光滑金屬導軌ab、cd位于豎直平面內(nèi)，兩導軌間距L=0.1m，在ac間接有一阻值R=0.08Ω的電阻，水平放置的導體棒PQ質量為m=0.1kg，電阻r=0.02Ω，其它電阻不計。導體棒PQ由靜止開始下落(始終與導軌緊密接觸)，當下落h=0.45m的高度時，進入方向水平且與導軌平面垂直的沿y方向逐漸減小而x方向不變的磁場中，磁場區(qū)域在豎直方向的高度為H=0.5m，導體棒PQ穿過磁場過程中做加速度為a=9m/s2的勻加速直線運動，取g=9m/s2

，求：(1)導體棒剛進入磁場時，該處的磁感應強度B

(2)導體棒PQ剛