知識(shí)講解電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用

編稿：審稿：19世紀(jì)60年代，英國(guó)物理學(xué)家在他的電磁場(chǎng)理論中，變化的磁場(chǎng)會(huì)在周?chē)臻g激EnSBcos要點(diǎn)二、力與動(dòng)生電動(dòng)1EBLv（B的方向與v的方向垂直abB，垂直紙面向里，棒沿光滑導(dǎo)軌以速度v勻速向右滑動(dòng)，L，經(jīng)過(guò)時(shí)間tMN，如圖所示， BLEtt BLvEBLv2導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，它是由于導(dǎo)體中的自由電子受到力的作用如圖甲所示，一條直導(dǎo)線CDB中以速度v向右運(yùn)動(dòng)，并且導(dǎo)線CDB、v的方向垂直，由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起以速度v運(yùn)動(dòng)，因此每個(gè)電子受到的力為：F洛洛累，電場(chǎng)不斷增強(qiáng)，當(dāng)作用在自由電子上的靜電力與電子受到的力相平衡時(shí)，DC兩端產(chǎn)生一，電荷的流動(dòng)使CD兩端積累的電荷不斷減少力又不斷使自由電子從D端運(yùn)動(dòng)到C端從而在CD兩端維持一個(gè)穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)。，可見(jiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體CDD端是電源的正極，C端是電源的負(fù)極，自由電子受電源的正極非靜電力所做的功，作用在單位電荷上的力為：FFeBvEFLBLv理，電子是加速電子的裝置，他的主要部分如圖所示，畫(huà)斜線的部分為電磁鐵兩極，在其間隙B道出的磁場(chǎng)為B，電子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的向心力為力，因此：eBvmv2/1S＝100cm2R＝0.1Ω，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖乙所示，且磁t1t2時(shí)間內(nèi)，環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何？通過(guò)金屬環(huán)的電荷量為多少？【答案】逆時(shí)針?lè)较?.01BB2 t2ФBSB2B1 t2IEФ/t QI (BB Q R

舉一反三 【答案】 AABB.ABC.ABD.AB【答案】楞次定律來(lái)判斷，根據(jù)電磁理論，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使因?yàn)殚]合回路中受到了電場(chǎng)AC正確。感應(yīng)電場(chǎng)的方向

感應(yīng)磁場(chǎng)的方向

舉一反三 A．不 【答案】【課堂：電磁感應(yīng)定律應(yīng)用例1 【答案】例3.一個(gè)面積S410-2m2匝數(shù)n＝100匝的線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖4－5－6所示，則下列判斷正確的是( A．在開(kāi)始的2s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量變化率等于0.08B．在開(kāi)始的2sC．在開(kāi)始的2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于8D．在第3s【答案】ФBS BBt圖象的斜率．由圖知前2sB2T/s Ф=2410－2Wb/s＝0.08Wb/sA在開(kāi)始的2sB由2T減到0，又從0B增加到2T，所以這2s內(nèi)的 ФBSBS2BS224102Wb0.16Wb B在開(kāi)始的2sEnФ1000.08V8VC選項(xiàng)正確．第3s末的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于2s～4sEnФnBS10024102V8V D【總結(jié)升華】正確計(jì)算磁通量的變化量Ф舉一反三【變式1閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小跟穿過(guò)這一閉合電路的下列哪個(gè)物理量成正比( 【答案】【課堂：電磁感應(yīng)定律應(yīng)用例2【變式2】水平桌面上放一閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一條形磁鐵，當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向 【答案】【課堂：電磁感應(yīng)定律應(yīng)用例3 【答案】例4．如圖所示，三角形金屬導(dǎo)軌EOF上放有一金屬桿AB，在外力作用下，使AB保持與OF垂直，以速度v勻速?gòu)腛點(diǎn)開(kāi)始右移，設(shè)導(dǎo)軌與金屬棒均為粗細(xì)相同的同種金屬制成，則下列判斷正 【答案】【解析】導(dǎo)體棒從O開(kāi)始到如圖所示位置所經(jīng)歷時(shí)間設(shè)為t故E＝BLv＝Bvvttan＝Bv2tant即電路中電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間成正比，C選項(xiàng)正確； Bv2tantI L/L等于△OABLOBABOAvtvt·tan+vt=vt(1+tan1)BvtanI

1tan cos A例5．(204 江卷）如所示，勻強(qiáng)磁中有傾斜的平金屬導(dǎo)，導(dǎo)軌距為，長(zhǎng)為3d，導(dǎo)軌面與水面的夾為θ在導(dǎo)軌中部有一段長(zhǎng)為的薄絕涂層。強(qiáng)磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度大小為，向與導(dǎo)平面垂。質(zhì)量m的體從導(dǎo)軌的端由靜釋放，滑上涂之前已經(jīng)做勻速動(dòng)，并直勻速到導(dǎo)軌端。導(dǎo)棒終與導(dǎo)軌直，且與涂層有摩擦接在兩軌間的電為，其他分的電均不計(jì)重力加度為g。求：

m3g2R2sin2【答案（1）tan 2B

（3）2mgdsin

受力平衡mgsin=mg=E

I=R

解得v

mgRB2摩擦生熱Qr=mgd能量守恒定律3mgdsin

Q+Qr

12解得Q

2mgdsin

m3g2R2sin26．2V4W”，接在光滑水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間距為0.1m，電阻不計(jì)．金屬棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上，電阻為1ΩB＝1T拉動(dòng)金屬棒ab (2)8提供電壓．金屬棒在光滑的導(dǎo)軌上滑行過(guò)程中，外力克服力做功，能量守恒，所以外力的功率與電產(chǎn)生的電功率相等．I =2AUUR =1ΩP設(shè)金屬棒的滑行速度為vBlI= ，感R R式中r為棒的電阻．I感＝I即Blv=I得 1電機(jī)P=P=I2(Rr)22(1+1)W=8W電機(jī)P、Q用電阻可以忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離l＝0.20m．有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂B與時(shí)間tB＝ktk＝0.020T/s.屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開(kāi)始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?dòng)，求在t＝6.0s時(shí)金屬桿所受的力．【答案】1.4410－3【解析】以a表示金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度，在tL1at22E

t+BlvtkEEI Rt 【答案】如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部的自由電子因受向下的力作用向下運(yùn)動(dòng)，于是在棒BAABAB就相當(dāng)于一個(gè)電源，A端．【總結(jié)升華】正確判斷磁力的方向，認(rèn)清電源部分。例 濟(jì)南期末)如圖所示，一沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在寬度為2L的某矩形區(qū)域（長(zhǎng)度足夠大，該區(qū)域的上下邊界MN、PS是水平的。有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框abcd從距離磁場(chǎng)上邊界MN的某高處由靜止釋放下落而穿過(guò)該磁場(chǎng)區(qū)域，已知當(dāng)線框的ab邊到達(dá)PS時(shí)線框剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。以線框的ab邊到達(dá)MN時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，以MN處為坐標(biāo)原點(diǎn)，取如圖坐標(biāo)軸x，并規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，向上為力的正方向。則關(guān)于線框中的感應(yīng)電流I和線框所受到的力F與ab邊的位置坐標(biāo)x的以下圖線中，可能正確的是（ 【答案】LL內(nèi)，線框只在重力作用下加速，速度增大；在第三個(gè)L內(nèi)，力F安＝BIL>mg，線框運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)E＝Blv減小，電流i減小，B錯(cuò)。若在第一個(gè)L內(nèi)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的力小于重力，這個(gè)過(guò)程加速ag 框只在重力作用下加速，速度增大；在第三個(gè)L內(nèi)，力F安＝BIL，可能與線框重力平衡，線框做勻速運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)E＝Blv不變，電流i的大小不變但方向相反，A、D兩項(xiàng)正確，C。舉一反三【課堂：電磁感應(yīng)定律應(yīng)用例8數(shù)足夠多。從開(kāi)關(guān)閉合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，流經(jīng)電流計(jì)的電流大小i隨時(shí)間t變化的圖象是（）【答案】10．如圖所示，兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)。兩質(zhì)量、長(zhǎng)度均相同的導(dǎo)體棒c、d，置于邊界水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方同一高度h處。磁場(chǎng)寬為3h，方向與導(dǎo)軌平面垂直。先由靜止釋放cc剛進(jìn)入磁場(chǎng)即勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)再由靜止釋放d，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸。用ac表示c的加速度，Ekd表示d的動(dòng)能，xc、xd分別表示c、d相對(duì)釋放點(diǎn)的位移。下圖中正 【答案】B【解析】cgh1gt22vgtc棒進(jìn)入磁場(chǎng)以速度vd棒開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)，與c棒做自由落體運(yùn)動(dòng)的