法拉第電磁感應定律綜合運用習題課

法拉第電磁感應定律綜合運用習題課(1)與閉合電路歐姆定律相結合(2)與牛頓運動定律、運動學相結合(3)與做功、能量轉化相結合(4)與圖像問題相結合第一類問題：與閉合電路歐姆定律相結合例題1：如圖,邊長為L均勻的正方形金屬框架abcd總電阻為R，框架以速度v向右勻速平動，經過磁感強度為B的勻強磁場。求下列三種情況ab之間的電勢差。(1)只有ab進入磁場。(2)線框全部進入磁場。(3)只有ab邊離開磁場。(1)Uab=3BLv/4(2)Uab=BLv(3)Uab=BLv/4abcdv小結解決問題的方法、步驟：(1)找到“等效電源”，分清內外電路和內、外阻大小(2)必要時畫出等效電路圖(3)運用閉合電路歐姆定律進行相關計算磁感應強度為B的勻強磁場方向(1)只有ab進入磁場。mgvm=I2R=E2/R=B2L2v2m/R思考：如果磁場豎直向上呢？從靜止釋放后ab保持水平而下滑，讓ab桿沿導軌由靜止開始下滑,導軌和金屬桿接觸良好,不計它們之間的摩擦。PG=P電從靜止釋放后ab保持水平而下滑，mgvm=I2R=E2/R=B2L2v2m/R法拉第電磁感應定律綜合運用習題課方向，環(huán)中感生電流沿順mgvm=I2R=E2/R=B2L2v2m/R整個裝置放在磁感強度為B的勻強磁場中,磁場方向與框面垂直,現(xiàn)在用一個恒力F豎直向上拉ef使其開始上升,分析ef的運動過程并求ef的最大速度。例題:如圖(甲)所示，一閉合金屬圓環(huán)處在垂直圓環(huán)平面的勻強磁場中。例題4：如圖所示,豎直放置的U形導軌寬為L,上端串有電阻R(其余導體部分的電阻都忽略不計)。思考：如果磁場豎直向上呢？例題4：如圖所示,豎直放置的U形導軌寬為L,上端串有電阻R(其余導體部分的電阻都忽略不計)。解：達到vm后，勻速運動，動能不變，由能的轉化和守恒知：重力勢能的減少等于電能的增加，即：解：達到vm后，勻速運動，動能不變，由能的轉化和守恒知：重力勢能的減少等于電能的增加，即：讓ab桿沿導軌由靜止開始下滑,導軌和金屬桿接觸良好,不計它們之間的摩擦。小結解決問題的方法、步驟：(3)與做功、能量轉化相結合與前面用力的平衡知識求解結果相同，更簡單。例題4：如圖所示,豎直放置的U形導軌寬為L,上端串有電阻R(其余導體部分的電阻都忽略不計)。5T，方向與框架平面垂直向上，金屬導體ab長為l=0.當金屬棒以恒定速度v向右移動經過環(huán)心O時，求：流過棒的電流的大小、方向及棒兩端的電壓UMN。(1)與閉合電路歐姆定律相結合從靜止釋放后ab保持水平而下滑，當金屬棒以恒定速度v向右移動經過環(huán)心O時，求：流過棒的電流的大小、方向及棒兩端的電壓UMN。例題4：如圖所示,豎直放置的U形導軌寬為L,上端串有電阻R(其余導體部分的電阻都忽略不計)。

R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下，磁感應強度為B的勻強磁場中，如圖所示，一長度為2a，電阻等于R，粗細均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸。當金屬棒以恒定速度v向右移動經過環(huán)心O時，求：流過棒的電流的大小、方向及棒兩端的電壓UMN。

第二類問題：與牛頓運動定律相結合例題2:如圖所示導線框abcd固定在豎直平面內,bc段的電阻為R,其他電阻不計,ef是一個不計電阻的水平放置的導體桿,桿長為l,質量為m,桿的兩端與導線框良好接觸且能無摩擦地滑動。整個裝置放在磁感強度為B的勻強磁場中,磁場方向與框面垂直,現(xiàn)在用一個恒力F豎直向上拉ef使其開始上升,分析ef的運動過程并求ef的最大速度。fabcdeF練習1：如圖，光滑的金屬框架與水平面成α=30o角，勻強磁場B=0.5T，方向與框架平面垂直向上，金屬導體ab長為l=0.1m，質量m=0.01kg，具有電阻為RΩ，其余電阻不計，求穩(wěn)定后ab導線達到的最大速度是多少？)α)αabB)αFNmgFBBv=2m/s思考：如果磁場豎直向上呢？注意畫平面圖！練習2:如圖所示,兩根足夠長的直金屬導軌MN和PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上,兩導軌間距為L，M、P兩點間接有阻值為R的電阻。一根質量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導軌上,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滑,導軌和金屬桿接觸良好,不計它們之間的摩擦。(1)畫出運動后的某時刻導體桿的受力圖；(2)在加速下滑過程中,當ab桿的速度大小為v時的加速度的大??；(3)求在下滑過程中,ab桿可以達到的速度最大值。解（1）：解（2）：解（3）：BNmgFBθ第三類問題：與做功、能量轉化相結合例題4：如圖所示,豎直放置的U形導軌寬為L,上端串有電阻R(其余導體部分的電阻都忽略不計)。磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直于紙面向外。金屬棒ab的質量為m,與導軌接觸良好,不計摩擦，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。Ra

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你能從能的轉化和守恒角度求解vm嗎？解：達到vm后，勻速運動，動能不變，由能的轉化和守恒知：重力勢能的減少等于電能的增加，即：PG=P電mgvm=I2R=E2/R=B2L2v2m/R得：vm=mgR/B2L2與前面用力的平衡知識求解結果相同，更簡單。練習4：如圖所示，矩形線圈ABCD質量為m，寬度ad為l，在豎直平面內由靜止自由下落。其下方有如圖方向的勻強磁場，磁場上、下邊界水平，寬度也為l，線圈ab邊剛進入磁場就開始做勻速運動，那么在線圈穿越磁場的全過程，產生了多少電熱？Q=2mgdBDACll例題:如圖(甲)所示，