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文檔簡介
電磁感應(yīng)高三第一輪復(fù)2005-12-191考綱要求電磁感應(yīng)現(xiàn)象,磁通量,法拉第電磁感應(yīng)定律,楞次定律Ⅱ?qū)w切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢,右手定則Ⅱ自感現(xiàn)象Ⅰ日光燈Ⅰ命題導(dǎo)向1、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,運(yùn)用楞次定律和右手定則判定E感和I感的方向;2、運(yùn)用E=n△Φ/△t和E=BLv分析和計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的大小以及通電和斷電過程中自感現(xiàn)象的分析;本章高考命題集中在以下四個(gè)方面:3、電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路、力學(xué)、能量等知識(shí)相聯(lián)系的綜合題的分析與計(jì)算;4、電磁感應(yīng)圖象問題;2005-12-192知識(shí)網(wǎng)絡(luò)電磁感應(yīng)磁通量電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)規(guī)律電磁感應(yīng)應(yīng)用感應(yīng)電動(dòng)勢的大小:感應(yīng)電流、電動(dòng)勢方向的判斷:楞次定律右手定則變化變化快慢阻礙………變化自感現(xiàn)象日光燈2005-12-193第一課時(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律一、磁通量Φ1、概念:穿過某一面積的磁感線條數(shù)。簡稱磁通2、磁通量的計(jì)算⑴公式Φ=BS適用條件:①勻強(qiáng)磁場;②磁感線與線圈平面垂直⑵在勻強(qiáng)磁場B中,若磁感線與平面不垂直,公式Φ=BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。⑶若對(duì)同一平面,磁感線有穿入、穿出,則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù):Φ=Φ1-Φ2;即穿入、穿出要相互抵消。單位:韋伯(Wb)1Wb=1Tm2=1Vs=1kgm2/(As2)
⑷由于B=Φ/S,B亦可稱為磁通密度名師1號(hào)P303例12005-12-194二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件※穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化充分必要條件※閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線充分條件
2、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的條件◆穿過電路的磁通量發(fā)生變化◆導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線三、感應(yīng)電流方向的判斷1.楞次定律★感應(yīng)電流總具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化
⑴對(duì)“阻礙”意義的理解
◎“阻礙”不是阻止,而是“延緩”,感應(yīng)電流的磁場不會(huì)阻止原磁場的變化,只能使原磁場的變化被延緩了,原磁場的變化趨勢不會(huì)改變2005-12-195◎阻礙的是原磁場的變化,而不是原磁場本身,如果原磁場不變化,即使它再強(qiáng),也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流◎阻礙不是相反.當(dāng)原磁通減小時(shí),感應(yīng)電流的磁場與原磁場同向,以阻礙其減??;當(dāng)磁體遠(yuǎn)離導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)將和磁體運(yùn)動(dòng)同向,以阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)◎由于“阻礙”,為了維持原磁場的變化,必須有外力克服這一“阻礙”而做功,從而導(dǎo)致其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能⑵楞次定律的具體應(yīng)用
◎從“阻礙磁通量變化”的角度來看,由磁通量計(jì)算式Φ=BSsinα可知,磁通量變化ΔΦ=Φ2-Φ1有多種形式①S、α不變,B改變,這時(shí)ΔΦ=ΔBSsinα
②B、α不變,S改變,這時(shí)ΔΦ=ΔSBsinα
③B、S不變,α改變,這時(shí)ΔΦ=BS(sinα2-sinα1)◎從“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的角度來看,楞次定律的這個(gè)結(jié)論可以用能量守恒來解釋:既然有感應(yīng)電流產(chǎn)生,就有其它能轉(zhuǎn)化為電能。又由于是由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的,所以只能是機(jī)械能減少轉(zhuǎn)化為電能,表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng)2005-12-196◎從“阻礙自身電流變化”的角度來看,就是自感現(xiàn)象⑶楞次定律的應(yīng)用步驟①確定原磁場方向②判定原磁場如何變化(增大還是減小)③確定感應(yīng)電流的磁場方向(增反減同)④根據(jù)安培定則判定感應(yīng)電流的方向名師1號(hào)P303例2★一平面線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn),開始時(shí)細(xì)桿處于水平位置,釋放后讓它在如圖所示的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng),已知線圈平面始終與紙面垂直,當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅰ和位置Ⅱ時(shí),順著磁場的方向看去,線圈中的感應(yīng)電流的方向分別為位置Ⅰ位置Ⅱ(A)逆時(shí)針方向逆時(shí)針方向(B)逆時(shí)針方向順時(shí)針方向(C)順時(shí)針方向順時(shí)針方向(D)順時(shí)針方向逆時(shí)針方向2005-12-197★如圖所示,有兩個(gè)同心導(dǎo)體圓環(huán)。內(nèi)環(huán)中通有順時(shí)針方向的電流,外環(huán)中原來無電流。當(dāng)內(nèi)環(huán)中電流逐漸增大時(shí),外環(huán)中有無感應(yīng)電流?方向如何?★如圖,線圈A中接有如圖所示電源,線圈B有一半面積處在線圈A中,兩線圈平行但不接觸,則當(dāng)開關(guān)S閉和瞬間,線圈B中的感應(yīng)電流的情況是:()A.無感應(yīng)電流B.有沿順時(shí)針的感應(yīng)電流
C.有沿逆時(shí)針的感應(yīng)電流D.無法確定★如圖所示,O1O2是矩形導(dǎo)線框abcd的對(duì)稱軸,其左方有勻強(qiáng)磁場。以下哪些情況下abcd中有感應(yīng)電流產(chǎn)生?方向如何?A.將abcd
向紙外平移B.將abcd向右平移C.將abcd以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)60°D.將abcd以cd為軸轉(zhuǎn)動(dòng)60°★名師1號(hào)P304例42005-12-198⑷運(yùn)用楞次定律處理相對(duì)運(yùn)動(dòng)類問題的思路
①常規(guī)法:據(jù)原磁場(B原方向及ΔΦ情況)確定感應(yīng)磁場(B感方向)判斷感應(yīng)電流(I感方向)導(dǎo)體受力及運(yùn)動(dòng)趨勢.楞次定律安培定則左手定則②效果法由楞次定律可知,感應(yīng)電流的“效果”總是阻礙引起感應(yīng)電流的“原因”,深刻理解“阻礙”的含義.據(jù)"阻礙"原則,可直接對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢作出判斷,更簡捷、迅速2005-12-199★如圖所示裝置中,cd桿原來靜止。當(dāng)ab
桿做如下那些運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿將向右移動(dòng)?A.向右勻速運(yùn)動(dòng)B.向右加速運(yùn)動(dòng)C.向左加速運(yùn)動(dòng)D.向左減速運(yùn)動(dòng)★如圖所示,當(dāng)磁鐵繞O1O2軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),矩形導(dǎo)線框(不考慮重力)將如何運(yùn)動(dòng)?★如圖所示,水平面上有兩根平行導(dǎo)軌,上面放兩根金屬棒a、b。當(dāng)條形磁鐵如圖向下移動(dòng)時(shí)(不到達(dá)導(dǎo)軌平面),a、b將如何移動(dòng)?練:如圖所示,絕緣水平面上有兩個(gè)離得很近的導(dǎo)體環(huán)a、b。將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(dòng)(不到達(dá)該平面),a、b將如何移動(dòng)?2005-12-1910練:如圖所示,在條形磁鐵從圖示位置繞O1O2軸轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過程中,放在導(dǎo)軌右端附近的金屬棒ab將如何移動(dòng)?練:如圖所示,用絲線懸掛閉合金屬環(huán),懸于O點(diǎn),虛線左邊有勻強(qiáng)磁場,右邊沒有磁場。金屬環(huán)的擺動(dòng)會(huì)很快停下來。試解釋這一現(xiàn)象。若整個(gè)空間都有向外的勻強(qiáng)磁場,會(huì)有這種現(xiàn)象嗎?⑸實(shí)際生活中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象例析★如圖所示是生產(chǎn)中常用的一種延時(shí)繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個(gè)線圈A和B。線圈A跟電源連接,線圈B的兩端接在一起,構(gòu)成一個(gè)閉合電路。在拉開開關(guān)S的時(shí)候,彈簧k并不能立即將銜鐵D拉起,從而使觸頭C(連接工作電路)立即離開,過一段時(shí)間后觸頭C才能離開;延時(shí)繼電器就是這樣得名的。試說明這種繼電器的工作原理。2005-12-1911第二課時(shí)法拉第電磁感應(yīng)定律自感一、法拉第電磁感應(yīng)定律1、內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。2、公式:n為線圈匝數(shù)3、說明:⑴適用于回路磁通量變化的情況,回路不一定要閉合。⑵Φ、△Φ、△Φ/△t的比較:①
Φ是狀態(tài)量,表示在某一時(shí)刻(某一位置)時(shí)回路的磁感線條數(shù)。②
△Φ是過程量,表示回路從某一時(shí)刻變化到另一時(shí)刻磁通量的增量。③
△Φ/△t表示磁通量的變化快慢,又稱為磁通量的變化率。④
Φ、△Φ、△Φ/△t的大小沒有直接關(guān)系,Φ、△Φ不能決定E感的大小,△Φ/△t才能決定E感的大小2005-12-1912⑶在B⊥S時(shí),當(dāng)△Φ僅由B的變化引起時(shí),E感=nS
△B/t;當(dāng)△Φ僅由S的變化引起時(shí),E感=nB
△S/△t。⑷公式E感=n△Φ/△t計(jì)算得到的是△t時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢,當(dāng)Φ隨時(shí)間均勻變化時(shí)E感是恒定的。4、法拉第電磁感應(yīng)定律的特殊情況⑴導(dǎo)體平動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢①公式:E感=BLv;②公式適用于導(dǎo)體上各點(diǎn)以相同的速度在勻強(qiáng)磁場中切割磁感線,且B、L、v兩兩垂直。③當(dāng)L⊥B,L⊥v,而v與B成θ時(shí),E感=BLvsinθ;④公式中L為導(dǎo)體在垂直磁場方向的有效長度;⑤公式中若v為一段時(shí)間內(nèi)的平均速度,則E感為平均感應(yīng)電動(dòng)勢,若v為瞬時(shí)速度,則E感為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢。2005-12-1913⑵導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢OA棒繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),棒上每點(diǎn)的角速度相等,由v=ωr可知v隨r成正比增大,可用v中代入E感=Blv求E感。5、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源二、自感1、自感現(xiàn)象:當(dāng)線圈自身電流發(fā)生變化時(shí),在線圈中引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象
2、自感電動(dòng)勢:在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢,與線圈中電流的變化率成正比3、自感系數(shù)(L):由線圈自身的性質(zhì)決定,與線圈的長短、粗細(xì)、匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)
2005-12-19144、自感電動(dòng)勢僅僅是減緩了原電流的變化,不會(huì)阻止原電流的變化或逆轉(zhuǎn)原電流的變化.原電流最終還是要增加到穩(wěn)定值或減小到零,在自感現(xiàn)象發(fā)生的一瞬間電路中的電流為原值,然后逐漸改變。5、斷電自感與通電自感6、日光燈⑴啟動(dòng)器:利用氖管的輝光放電,起自動(dòng)把電路接通和斷開的作用⑵鎮(zhèn)流器:在日光燈點(diǎn)燃時(shí),利用自感現(xiàn)象,產(chǎn)生瞬時(shí)高壓,在日光燈正常發(fā)光時(shí),利用自感現(xiàn)象,起降壓限流作用2005-12-1915三、理解與鞏固★穿過一個(gè)單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘減少2Wb,則()A.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢每秒增加2VB.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢每秒減少2VC.線圈中無感應(yīng)電動(dòng)勢D.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢保持不變★如圖所示,圓環(huán)a和b的半徑之比R1∶R2=2∶1,且是粗細(xì)相同,用同樣材料的導(dǎo)線構(gòu)成,連接兩環(huán)導(dǎo)線的電阻不計(jì),勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終以恒定的變化率變化,那么,當(dāng)只有a環(huán)置于磁場中與只有b環(huán)置于磁場中的兩種情況下,AB兩點(diǎn)的電勢差之比為多少?2005-12-1916★如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌間距為d,一端跨接電阻為R,勻強(qiáng)磁場磁感強(qiáng)度為B,方向垂直平行導(dǎo)軌平面,一根長金屬棒與導(dǎo)軌成θ角放置,棒與導(dǎo)軌的電阻不計(jì),當(dāng)棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在導(dǎo)軌上滑行時(shí),通過電阻的電流是()A.Bdv/(Rsinθ)B.Bdv/R
C.Bdvsinθ/RD.Bdvcosθ/R
★如圖所示,金屬圓環(huán)圓心為O,半徑為L,金屬棒Oa以O(shè)點(diǎn)為軸在環(huán)上轉(zhuǎn)動(dòng),角速度為ω,與環(huán)面垂直的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電阻R接在O點(diǎn)與圓環(huán)之間,求通過R的電流大小。2005-12-1917★如圖所示的電路中,A1和A2是完全相同的燈泡,線圈L的電阻可以忽略不計(jì),下列說法中正確的是()A.合上開關(guān)S接通電路時(shí),A2先亮A1后亮,最后一樣亮B.合上開關(guān)S接通電路時(shí),A1和A2始終一樣亮C.?dāng)嚅_開關(guān)S切斷電路時(shí),A2立即熄滅,A1過一會(huì)熄滅D.?dāng)嚅_開關(guān)S切斷電路時(shí),A1和A2都要過一會(huì)才熄滅★如圖所示,L為一個(gè)自感系數(shù)很大的自感線圈,開關(guān)閉合后,小燈能正常發(fā)光,那么閉合開關(guān)和斷開開關(guān)的瞬間,能觀察到的現(xiàn)象分別是()A.小燈逐漸變亮,小燈立即熄滅B.小燈立即亮,小燈立即熄滅C.小燈逐漸變亮,小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅D.小燈立即亮,小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅2005-12-1918★如圖所示,電阻R和電感線圈L的值都較大,電感線圈的電阻不計(jì),A、B是兩只完全相同的燈泡,當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),下面能發(fā)生的情況是()A.B比A先亮,然后B熄滅B.A比B先亮,然后A熄滅C.A、B一起亮,然后A熄滅D.A、B一起亮,然后B熄滅★如圖所示是一演示實(shí)驗(yàn)的電路圖。圖中L是一帶鐵芯的線圈,A是一燈泡。起初,開關(guān)處于閉合狀態(tài),電路是接通的?,F(xiàn)將開關(guān)斷開,則在開關(guān)斷開的瞬間,通過燈泡A的電流方向是從
端經(jīng)燈泡到
端。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是用來演示
現(xiàn)象的.2005-12-1919第三課時(shí)電磁感應(yīng)與電路規(guī)律綜合在電磁感應(yīng)與電路規(guī)律結(jié)合的問題中,主要是要確定哪一部分導(dǎo)體在產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,把它等效為電源,求出感應(yīng)電動(dòng)勢大小,判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢的方向,明確此電源的內(nèi)阻。問題就轉(zhuǎn)化為電路問題了!一、電磁感應(yīng)與電路規(guī)律結(jié)合的一般問題★兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌間距d=0.6m,導(dǎo)軌兩端分別接有R1=10Ω,R2=2.5Ω的電阻,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場垂直于軌道平面向紙外,如圖所示,導(dǎo)軌上有一根電阻為1.0Ω的導(dǎo)體桿MN當(dāng)MN桿以v=5.0m/s的速度沿導(dǎo)軌向左滑動(dòng)時(shí),(1)MN桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為多少,哪一端電勢較高?(2)用電壓表測MN兩點(diǎn)間電壓時(shí),電表的示數(shù)為多少?(3)通過電阻R1的電流為多少?通過電阻R2的電流為多少?(4)桿所受的安培力的大小為多少?方向怎樣?2005-12-1920★如圖所示,長L1寬L2的矩形線圈電阻為R,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場邊緣,線圈與磁感線垂直。求:將線圈以向右的速度v勻速拉出磁場的過程中,⑴拉力F大??;⑵拉力的功率P;⑶拉力做的功W;⑷線圈中產(chǎn)生的電熱Q;⑸通過線圈某一截面的電荷量q?!锶鐖D所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場中有一折成30°角的金屬導(dǎo)軌aob,導(dǎo)軌平面垂直于磁場方向.一條直線MN垂直ob方向放置在軌道上并接觸良好.當(dāng)MN以v=4m/s從導(dǎo)軌O點(diǎn)開始向右平動(dòng)時(shí),若所有導(dǎo)線單位長度的電阻r=0.1Ω/m.求(1)經(jīng)過時(shí)間t后,閉合回路的感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值和平均值?(2)閉合回路中的電流大小和方向?2005-12-1921二、感應(yīng)電量的求解根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。設(shè)在時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電量為q。由法拉第電磁感應(yīng)定律得:由電流定義式:得:★如圖所示,空間存在垂直于紙面的均勻磁場,在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)部及外部,磁場方向相反,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B。一半徑為b,電阻為R的圓形導(dǎo)線環(huán)放置在紙面內(nèi),其圓心與圓形區(qū)域的中心重合。當(dāng)內(nèi)、外磁場同時(shí)由B均勻地減小到零的過程中,通過導(dǎo)線截面的電量____________。2005-12-1922三、含容電路★如圖所示,兩個(gè)電阻器的阻值分別為R與2R,其余電阻不計(jì).電容器電容量為C.勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向垂直紙面向里.金屬棒ab、cd的長度均為L.當(dāng)棒ab以速度v向左切割磁感線運(yùn)動(dòng),金屬棒cd以速度2v向右切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),電容C的電量為多大?哪一個(gè)極板帶正電?★如圖所示,平行導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中(方向向里),間距為L,左端電阻為R,其余電阻不計(jì),導(dǎo)軌右端接一電容為C的電容器。現(xiàn)有一長2L的金屬棒ab放在導(dǎo)軌上,ab以a為軸以角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°的過程中,通過R的電量為多少?2005-12-1923四、圖象問題1.定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關(guān)系2.在圖象中E、I、B等物理量的方向是通過正負(fù)值來反映3.畫圖象時(shí)要注意橫、縱坐標(biāo)的單位長度定義或表達(dá)★2005-12-1924★勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,磁場寬度L=3rn,一正方形金屬框邊長ab=1m,每邊電阻r=0.2Ω,金屬框以v=10m/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,求:⑴畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中,金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的I-t圖線;⑵畫出ab兩端電壓的U-t圖線。★2005-12-1925★圖中兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場,虛線間的距離為l,磁場方向垂直紙面向里。abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈,
ad與bc間的距離也為l。t=0時(shí)刻,bc邊與磁場區(qū)域邊界重合(如圖)?,F(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域。取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流為正,則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中,感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是(
)
2005-12-1926第四課時(shí)電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用
一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題1、當(dāng)閉合回路中磁通量發(fā)生變化時(shí),會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流在磁場中會(huì)受到安培力的作用,從而引出力學(xué)問題!★如圖所示,U形導(dǎo)線框固定在水平面上,右端放有質(zhì)量為m的金屬棒ab,ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,它們圍成的矩形邊長分別為L1、L2,回路的總電阻為R。從t=0時(shí)刻起,在豎直向上方向加一個(gè)隨時(shí)間均勻變化的勻強(qiáng)磁場B=kt,(k>0)那么在t為多大時(shí),金屬棒開始移動(dòng)?2005-12-19272、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題覆蓋面廣,題型多樣,解決這類問題的關(guān)鍵在于通過運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析來尋找過程中的臨界狀態(tài),如速度、加速度取最大值或最小值的條件等等!基本思路確定電源(E,r)
感應(yīng)電流
運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體所受的安培力
合外力
a變化情況
運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析
臨界狀態(tài)
I=E/(R+r)F=BILF=mav與a的方向關(guān)系2005-12-1928★如圖所示,AB、CD是兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌,兩導(dǎo)軌間的距離為L,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ,在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在導(dǎo)軌的
AC端連接一個(gè)阻值為
R的電阻,一根質(zhì)量為m、垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab,從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑,求此過程中ab棒的最大速度。已知ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,導(dǎo)軌和金屬棒的電阻都不計(jì)。?如圖所示,豎直放置的U形導(dǎo)軌寬為L,上端串有電阻R(其余導(dǎo)體部分的電阻都忽略不計(jì))。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向外。金屬棒ab的質(zhì)量為m,與導(dǎo)軌接觸良好,不計(jì)摩擦。從靜止釋放后ab保持水平而下滑。試求ab下滑的最大速度vm
。??如果在該圖上端電阻右邊安一只電鍵,讓ab下落一段距離后再閉合電鍵,那么閉合電鍵后ab的運(yùn)動(dòng)情況又將如何?2005-12-1929二、電磁感應(yīng)中的能量、動(dòng)量問題1、當(dāng)閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí),要消耗其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能,引出能量問題!★如圖所示,矩形線圈abcd質(zhì)量為m,寬為d,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(qiáng)磁場,磁場上、下邊界水平,寬度也為d,線圈ab邊剛進(jìn)入磁場就開始做勻速運(yùn)動(dòng),那么在線圈穿越磁場的全過程,產(chǎn)生了多少電熱?2、分析能量問題,應(yīng)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能量參與了相互轉(zhuǎn)化,特別要注意:滑動(dòng)摩擦力做功,有內(nèi)能出現(xiàn);安培力做負(fù)功會(huì)將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能,在電路中電能還將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,安培力做正功會(huì)將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能;然后利用能量守恒列出方程求解
重組卷(五)第15題2005-12-19303、電磁感應(yīng)中的動(dòng)量問題感應(yīng)電流通過直導(dǎo)線時(shí),直導(dǎo)線在磁場中要受到安培力的作用
導(dǎo)線與磁場B垂直F=BIL△t時(shí)間內(nèi)的沖量★如圖所示,在光滑的水平面上,有一垂直向下的勻強(qiáng)磁場分布在寬為L的區(qū)域內(nèi),有一個(gè)邊長為a(a<L)的正方形閉合線圈以初速v0垂直磁場邊界滑過磁場后速度變?yōu)関(v<v0)那么A.完全進(jìn)入磁場中時(shí)線圈的速度大于(v0+v)/2;B.安全進(jìn)入磁場中時(shí)線圈的速度等于(v0+v)/2;C.完全進(jìn)入磁場中時(shí)線圈的速度小于(v0+v)/2;D.以上情況A、B均有可能,而C是不可能的
2005-12-1931★光滑U型金屬框架寬為L,足夠長,其上放一質(zhì)量為m的金屬棒ab,左端連接有一電容為C的電容器,現(xiàn)給棒一個(gè)初速v0,使棒始終垂直框架并沿框架運(yùn)動(dòng),如圖所示。求導(dǎo)體棒的最終速度.4、電磁感應(yīng)中的力電綜合問題★如圖所示,兩根間距為l的光滑金屬導(dǎo)軌(不計(jì)電阻),由一段圓弧部分與一段無限長的水平段部分組成。其水平段加有豎直向下方向的勻強(qiáng)磁場,其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,導(dǎo)軌水平段上靜止放置一金屬棒cd,質(zhì)量為2m。,電阻為2r。另一質(zhì)量為m,電阻為r的金屬棒ab,從圓弧段M處由靜止釋放下滑至N處進(jìn)入水平段,圓弧段MN半徑為R,所對(duì)圓心角為60°,求:⑴ab棒在N處進(jìn)入磁場區(qū)速度多大?此時(shí)棒中電流是多少?⑵cd棒能達(dá)到的最大速度是多大?⑶cd棒由靜止到達(dá)最大速度過程中,系統(tǒng)所能釋放的熱量是多少?2005-12-1932⑴“雙桿”向相反方向做勻速運(yùn)動(dòng)★兩根相距d=0.20m的平行金屬長導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),并處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,導(dǎo)軌上面橫放著兩條金屬細(xì)桿,構(gòu)成矩形回路,每條金屬細(xì)桿的電阻為r=0.25Ω,回路中其余部分的電阻可不計(jì).已知兩金屬細(xì)桿在平行于導(dǎo)軌的拉力的作用下沿導(dǎo)軌朝相反方向勻速平移,速度大小都是v=5.0m/s,如圖所示.不計(jì)導(dǎo)軌上的摩擦.⑴
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