廣東省惠州市高中物理第一章電磁感應(四)第五、六節(jié)電磁感應規(guī)律應用2導學案(無答案)粵教版選修

1、I、tqrt.、八I課刖先學案 -I第一章 電磁感應(四)電磁感應規(guī)律的應用(2)(第五、六節(jié))【自主學習】學習目標1.1. 能綜合應用楞次定律和法拉第電磁感應定律解決電磁感應中的圖象問題2.2. 掌握電磁感應中動力學問題的分析方法 3.3. 能解決電磁感應中的動力學與能量結(jié)合的綜合問題.4.4. 會分析自感現(xiàn)象及日光燈工作原理。一、自主學習1 1 感應電流的方向一般是利用楞次定律或右手定則進行判斷；閉合電路中產(chǎn)生的感應電動勢E=n或E=BLv.t2 2垂直于勻強磁場放置、長為L的直導線通過電流I時，它所受的安培力F=_B!L，安培力方向的判斷用左手定則.3 3 牛頓第二定律：F=ma它揭示了

2、力與運動的關(guān)系.當加速度a與速度v方向相同時，速度增大，反之速度減小.當加速度a為零時，物體做丄速直線運動.4 4.電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電能是通過克服安培力做功轉(zhuǎn)化而來的二、要點透析要點一 電磁感應中的圖象問題1 1 .對于圖象問題，搞清物理量之間的函數(shù)關(guān)系、變化范圍、初始條件、斜率的物理意義等， 往往是解題的關(guān)鍵.2 2 .解決圖象問題的一般步驟(1)(1) 明確圖象的種類，是Bt圖象還是一t圖象，或者Et圖象、It圖象等.(2)(2) 分析電磁感應的具體過程.(3)(3) 用右手定則或楞次定律確定感應電流的方向.(4)(4) 用法拉第電磁感應定律E=n苛或E=BLv求感應電動勢的大小.(5

3、)(5) 結(jié)合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式.(6)(6) 根據(jù)函數(shù)關(guān)系畫圖象或判斷圖象，注意分析斜率的意義及變化.問題一 勻強磁場的磁感應強度 B=B= 0.20.2 T T,磁場寬度1= 4 4 m,m, 正方形金屬框邊長ad=I= 1 1 m m, 每邊的電阻r= 0.20.2Q,金屬框以v= 1010 m/sm/s 的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線 方向垂直，如圖所示.-2 -求：(1)(1)畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，各階段的等效電路圖.-3 -(2)(2)畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應電流的 畫出ab兩端電壓的U- t圖線.

4、( (要求寫出作圖依據(jù)) )i-1圖線；( (要求寫出作圖依據(jù)) )要點二 電磁感應中的動力學問題1.1.電磁感應中產(chǎn)生的感應電流在磁場中將受到安培力作用，所以電磁感應問題往往與力學 問題聯(lián)系在一起，處理此類問題的基本方法是：(1)(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)(2)求回路中的電流強度的大小和方向.(3)(3)分析研究導體受力情況( ( 包 括安培力) ).(4)(4)列動力學方程或平衡方程求解.2 2 電磁感應現(xiàn)象中涉及的具有收尾速度的力學問題，關(guān)鍵要抓好受力情況和運動情況的動態(tài)分析;如誡依動勢變化曠與 a 的方向艾系口變化*F=ma 合外力周而復始地循

5、環(huán)，加速度等于零時，導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài).3 3 兩種狀態(tài)處理導體勻速運動， 應根據(jù)平衡條件列式分析； 導體做勻速直線運動之前， 往往做變加速運動, 處于非平衡狀態(tài)，應根據(jù)牛頓第二定律或結(jié)合功能關(guān)系分析.【課前自測】1 1、( (單選) )在豎直方向的勻強磁場中，水平放置一圓形導體環(huán).規(guī)定導體環(huán)中電流的正方向如圖1 1甲所示，磁場向上為正.當磁感應強度B隨時間t按圖乙變化時，下列能正確表示導體環(huán)中感應電流變化情況的是( () )-4 -電磁感應規(guī)律的應用【當堂檢測】1.1.（單選）如圖所示，電感線圈L的自感系數(shù)足夠大，其直略不計，LA、LB是兩個相同的燈泡，且在下列實驗中不會燒毀，電約等于R的

6、兩倍，則（）2.2.（單選）如圖 5 5所示是日光燈的結(jié)構(gòu)示意圖，若按圖示的電 關(guān)于日光燈發(fā)光的情況，下列敘述中正確的是（）A.S S 接通，S S2、S S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光B.S S、S S2接通，S S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光C. S3斷開，接通S、S,再斷開S,日光燈就能正常發(fā)光路連接,D.D.當日光燈正常發(fā)光后，再接通S Sa,日光燈仍能正常發(fā)光3.3.如圖 3 3 甲所示，兩根足夠長的直金屬導軌MN PQ平行放置在傾角為0的絕緣斜面上，軌上，并與導軌垂直.整套裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于斜面向下.導 軌和金屬桿的電阻可忽略，讓ab桿沿導軌由靜止開始下

7、滑，導軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦.（1 1）由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請在此圖中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖.（2 2）在加速下滑過程中，當ab桿的速度大小為v時，求此時ab桿中的電流及其加速度的 大小.（3 3）求在下滑過程中，ab桿可以達到的速度的最大值.CDL流電阻忽阻R阻值-5 -【A A.閉合開關(guān) S S 時，LA、LB同時達到最亮，且 LB更亮一些B.B. 閉合開關(guān) S S 時，LA、LB均慢慢亮起來，且 LA更亮一些C.C. 斷開開關(guān) S S 時，LA慢慢熄滅，LB馬上熄滅D.D. 斷開開關(guān) S S 時，LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅2.2.（單

8、選）如圖所示，MN和PQ是兩根互相平行豎直放置的光滑金屬導軌，已知導軌足夠長，且電阻不計.ab是一根與導軌垂直而且始終與導軌/“ 接觸良好的金屬桿.開始時，將開關(guān)S S 斷開，讓桿ab由靜止開始自由下落過段 時間后，再將 S S 閉合，若從 S S 閉合開始計時，則金屬桿ab的速度v隨時 -間t變化QIN3.3.如圖所示，足夠長的U形框架寬度是L= 0.50.5 m m，電阻忽略不計，其所在平面與水平面成0=3737角，磁感應強度B= 0.80.8 T T 的勻強磁場方向垂直于導體框平面，一根質(zhì)量為m=m= 0.20.2 kgkg,有效電阻R= 2 2Q的導體棒MN垂直跨放在U形框架上，該導體

9、棒與框架間的動摩擦因數(shù)卩=0.50.5，導體棒由靜止開始沿框架下滑到剛開始勻速運動時，通過導體棒截面的電荷量為 Q=Q= 2 2 C.C. （sinsin 3737 =0.60.6 ,coscos 3737 = 0.80.8）求：（1 1）導體棒勻速運動的速度.（2 2）導體棒從靜止開始下滑到剛開始勻速運動，這一過程中導體棒的有效電阻消耗的電功.-6 -【當堂訓練】1.1.（電磁感應中的動力學問題 ）（單選）如圖 7 7 所示，勻強磁 虛線框內(nèi)，矩形線圈豎直下落.如果線圈中受到的磁場力總小場存在于則它在 1 1、2 2、3 3、4 4 位置時的加速度關(guān)系為（）A A.aia2asa4B B .

10、ai=a2=as=a4C. ai=a3a2 D D .ai=a3a?=a42.2.（電磁感應中的圖象問題）（雙選）如圖甲所示，一個閉合線圈固定在垂直紙面的勻強磁1xxx X X-7 -場中，設(shè)磁場方向向里為磁感應強度B的正方向，線圈中的箭頭為電流I的正方向線圈及線圈 中感應電流I隨時間變化的圖線如圖乙所示，則磁感應強度B隨時間變化的圖線可能是 （ ）（電磁感應中的動力學及能量綜合問題 ）足夠長的平行金屬導軌MN和PK表面粗糙，與水平面之間的夾角為a，間距為L. .垂直于導軌平面向上的勻強磁場的磁感應強度為B, MP間接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直導軌放置，其他電阻不計如圖 9 9

11、 所示，用恒力F沿導 軌平面向下拉金屬桿ab,使金屬桿由靜止開始運動，桿運動的最大速度為vm,ts s 末金屬桿的速度為Vi，前ts s 內(nèi)金屬桿的位移為x,（重力加速度為g）求：（1 1）金屬桿速度為Vi時加速度的大【鞏固拓展】1.1.（單選）如圖所示，MN和PQ是電阻不計的平行金屬導軌，其間距為L,導軌彎曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑連接右端接一個阻值為R的定值電阻平直部分導軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場質(zhì)量為m電阻也為R的金屬棒從高度為h處靜止釋放，到達磁場右邊界處恰好停止.已知金屬棒直部分導軌間的動摩擦因數(shù)為卩,金屬棒與導軌間接觸小；（2 2）整個系統(tǒng)在前ts s 內(nèi)產(chǎn)生的熱量.屬棒-8 -好.則金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中（）A A.流過金屬棒的最大電流為B B 通過金的電荷量為BdL-9 -1 1C.克服安培力所做的功為mghD D .金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為 2(2(mgh-mgd2.如圖 1111 所示， 傾角為0的“UU型金屬框架下端連接一阻值為R的電阻，相互平行的金屬桿MN PQ間距為L,與金屬桿垂直的虛線aibi、azbzb 區(qū)域內(nèi)有垂直框架平面向上的勻強磁場，磁感 應強度大小為B,aibib、azb2