電磁感應(yīng)的四大問(wèn)題

電磁感應(yīng)的四大問(wèn)題

一.電磁感應(yīng)的力學(xué)問(wèn)題：感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受到安培力的作用,因此電磁感應(yīng)問(wèn)題往往跟力學(xué)問(wèn)題聯(lián)系在一起.解決這類(lèi)問(wèn)題需要綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律(法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律〕及力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律〔牛頓定律、動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒、動(dòng)量定理等〕解決這類(lèi)問(wèn)題的方法是：1、選擇研究對(duì)象。即是哪一根導(dǎo)體棒或幾根導(dǎo)體棒組成的系統(tǒng)。2、分析其受力情況。安培力既跟電流垂直又跟磁場(chǎng)垂直。3、分析研究對(duì)象所受的各力做功情況或合外力情況來(lái)確定所選用的方法.4、運(yùn)用物理規(guī)律列方程，求解。1.矩形閉合線框abcd在空中自由落下,經(jīng)過(guò)如圖方框范圍內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里.線框bc邊剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)內(nèi)時(shí),線框的加速度恰為零,那么A.線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中做勻速運(yùn)動(dòng)B.線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)以后,做勻加速運(yùn)動(dòng)C.bc邊剛剛越出磁場(chǎng)邊界以后,線框改做勻減速運(yùn)動(dòng)D.bc邊剛剛越出磁場(chǎng)邊界以后,線框做加速度改變的減速運(yùn)動(dòng)√√√2.如下圖在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,讓長(zhǎng)0.2m的導(dǎo)線AB在金屬框上以5m/s的速度向右滑動(dòng),R1=3Ω,R2=1Ω,導(dǎo)線電阻為1/4Ω,求:(1)通過(guò)R1的電流;(2)導(dǎo)線中的電流與導(dǎo)線兩端的電壓.×××××××××××××××R1R2ABv(1)0.125A(2)0.5A;0.375V二.電磁感應(yīng)電路問(wèn)題方法:把實(shí)物圖轉(zhuǎn)化為電路圖,應(yīng)用所知識(shí)求解.3、如下圖，導(dǎo)線框abcd固定在豎直平面內(nèi)，bc段的電阻為R，其它電阻均可忽略，ef是一電阻可忽略的水平放置的導(dǎo)體桿，桿長(zhǎng)為l，質(zhì)量為m，桿的兩端分別與ab和cd保持良好接觸，又能沿它們無(wú)摩擦地滑動(dòng)．整個(gè)裝置放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與框面垂直，現(xiàn)用一恒力F豎直向上拉ef，當(dāng)ef勻速上升時(shí)，其速度的大小為多少？注意:感應(yīng)電流所受安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度方向相反.三.電磁感應(yīng)能量問(wèn)題:電磁感應(yīng)的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安培力的作用,因此,要維持感應(yīng)電流的存在,必須有“外力〞克服安培力做功。此過(guò)程中,其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能?！巴饬Θ暱朔才嗔ψ隽硕嗌俟?就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器時(shí),電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。安培力做功的過(guò)程,是電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的過(guò)程。安培力做了多少功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。實(shí)驗(yàn):將條形磁鐵分別插入閉合的和不閉合的鋁環(huán).書(shū)上問(wèn)題與練習(xí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:閉合鋁環(huán):插入時(shí),鋁環(huán)被排斥抽出時(shí),鋁環(huán)被吸引不閉合鋁環(huán):鋁環(huán)不動(dòng)試用楞次定律和能量守恒分別解釋例1、如下圖，用力將矩形線圈從磁場(chǎng)中勻速地拉出有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A。速度越大,拉力做功越多B.速度相同時(shí),線框電阻越大,所用拉力越小C.無(wú)論快拉還是慢拉,通過(guò)線圈的電量相同D.無(wú)論快拉還是慢拉,外力做功的功率一樣大××××××××××××××××××××abcdF[ABC]例2、如下圖，矩形線圈一邊長(zhǎng)為d，另一邊長(zhǎng)為a，電阻為R，當(dāng)它以速度v勻速穿過(guò)寬度為L(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)程中；假設(shè)L<d，產(chǎn)生的電能為_(kāi)________;假設(shè)L>d，產(chǎn)生的電能為_(kāi)_________.××××××××××adBL例3、有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.1m的正方形導(dǎo)線框abcd，質(zhì)量m=10g，由高度h=0.2m處自由下落，如下圖，其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域后，線圈開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，直到其上邊cd剛剛開(kāi)始穿出勻強(qiáng)磁場(chǎng)為止，此勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的寬度也為L(zhǎng)。求線框在穿越勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)程中發(fā)出的焦耳熱.g取10m/s2adB××××××××××LcbLh根據(jù)能量守恒,減小的機(jī)械能等于增加的電能,電流通過(guò)線圈,電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以產(chǎn)生的焦耳熱為Q=2mgL=0.02J例4、如下圖,兩根光滑的金屬導(dǎo)軌,平行放置在傾角為θ斜面上,導(dǎo)軌的左端接有電阻R,斜面處在方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)量為m的金屬棒ab,在沿著斜面與棒垂直的恒力作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑,并上升h高度，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻忽路不計(jì)。在這過(guò)程中

A.作用于金屬捧上的各個(gè)力的合力所作的功等于零

B.作用于金屬捧上的各個(gè)力的合力所作的功等于mgh與電阻R上發(fā)出的焦耳熱之和

C.恒力F與安培力的合力所作的功等于零

D.恒力F與重力的合力所作的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱

[AD]學(xué)法大視野P9:例5:電磁感應(yīng)中的綜合問(wèn)題5、如下圖,水平光滑導(dǎo)軌相距L=0.5m,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,方向垂直紙面向里,兩金屬棒ab、cd垂直放在導(dǎo)軌上,質(zhì)量均為0.1kg,電阻為1Ω,導(dǎo)軌電阻、摩擦力都不計(jì),向右給cd棒10m/s的速度,求(1)ab棒的最大加速度_________.(2)ab棒的最大速度________.(3)ab棒的總發(fā)熱量________.12.5m/s25m/s1.25J6、如下圖，MN、PQ為水平面上足夠長(zhǎng)的平行光滑的導(dǎo)電導(dǎo)軌，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向如下圖．導(dǎo)體棒ab、cd的質(zhì)量均為m，ab初速為零，cd初速為v0，那么ab最終的速度是_______，整個(gè)過(guò)程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量為_(kāi)_______．v/2mv02/4一、線圈在均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的i-t圖象二、線圈在均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的i-x圖象三、線圈在非均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的i-t圖象四、圖象的應(yīng)用四.電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題1.如下圖，一寬40cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．一邊長(zhǎng)為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定速度v＝20cm/s通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線框有一邊始終與磁場(chǎng)區(qū)域的邊界平行．取它剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻t＝0.在以下圖線中，正確反映感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的是dcba思考:你能作出ad間電壓與時(shí)間的關(guān)系圖象嗎?[c]2、如下圖，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)正方形導(dǎo)線圈，其電阻為R，現(xiàn)使線圈以恒定速度v沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，并穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域B，如果以x軸的正方向作為力的正方向，線圈從圖示位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，那么〔1〕穿過(guò)線圈的磁通量隨x變化的圖線為哪個(gè)圖？〔2〕線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨x變化的圖線為哪個(gè)圖？〔3〕磁場(chǎng)對(duì)線圈的作用力F隨x變化的圖線為哪個(gè)圖？×××××××××××××××LL3LXB0123456x/L0123456x/L0123456x/L0123456x/LABCD[A][C][D]3、磁棒自遠(yuǎn)處勻速沿圓形線圈的軸線運(yùn)動(dòng)，并穿過(guò)線圈向遠(yuǎn)處而去，如下圖，那么以下圖中正確反映線圈中電流與時(shí)間關(guān)系的是〔線圈中電流以圖示箭頭為正方向〕0ti0ti0ti0tiABCD[B]NS4、一金屬圓環(huán)位于紙面內(nèi)，磁場(chǎng)垂直紙面，規(guī)定向里為正，如下圖?，F(xiàn)今磁場(chǎng)B隨時(shí)間變化是先按oa圖線變化，又按圖線bc和cd變化，令E1、E2、E3分別表示這三段變化過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，I1、I2、I3分別表示對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流，那么E1、E2、E3的大小關(guān)系是___________;電流I1的方向是___________;I2的方向是___________;I3的方向是____________.順時(shí)針012345678910BtabcdE2=E3>