第三讲电磁感应规律的综合应用课件.ppt

第三讲电磁感应规律的综合应用第1页，此课件共16页哦1.1.如如图图所示，先后以速度所示，先后以速度v v1 1和和v v2 2匀速把一矩形匀速把一矩形线线圈拉出有界的匀圈拉出有界的匀强强磁磁场场区域，区域，v v2 2=2v=2v1 1，在先后，在先后两种情况下两种情况下.线线圈中的感圈中的感应电应电流之比流之比I I1 1：I I2 2=？.作用在作用在线线圈上的外力大小之比圈上的外力大小之比F F1 1：F F2 2=？.线线圈中圈中产产生的焦耳生的焦耳热热之比之比Q Q1 1：Q Q2 2=？.通通过线过线圈某截面的圈某截面的电电荷量之比荷量之比q q1 1：q q2 2=？第2页，此课件共16页哦2、竖直放置冂形金属框架，宽、竖直放置冂形金属框架，宽0.5m，足够长，金属框架的电阻不计。上，足够长，金属框架的电阻不计。上端连接一电阻，阻值端连接一电阻，阻值R=3，一根质量是，一根质量是1kg，电阻，电阻1的金属杆可沿框的金属杆可沿框架无摩擦地滑动架无摩擦地滑动.框架下部有一垂直框架平面的匀强磁场，磁感应强度是为框架下部有一垂直框架平面的匀强磁场，磁感应强度是为4T，金属杆，金属杆MN自磁场边界上方自磁场边界上方h=0.8m处由静止释放处由静止释放(如图如图).求：求：（1）金属杆刚进入磁场时）金属杆刚进入磁场时MN两端的电势差两端的电势差（2）金属杆刚进入磁场时的加速度）金属杆刚进入磁场时的加速度（3）金属杆在磁场运动的终极速度）金属杆在磁场运动的终极速度（4）达到终极速度时金属杆在磁场中下落了）达到终极速度时金属杆在磁场中下落了7.2m,在此过程中电阻在此过程中电阻R上产生的热量。上产生的热量。（5）从释放开始计时，画出）从释放开始计时，画出V与与h可能出现图像关系。可能出现图像关系。第3页，此课件共16页哦15.15.如如图图所示，所示，倾倾角角=30=30，宽宽度度L=1mL=1m的足的足够长够长的的U U形平行光形平行光滑金属滑金属导轨导轨，固定在磁感，固定在磁感应应强强度度B=1TB=1T，范，范围围充分大的匀充分大的匀强强磁磁场场中，磁中，磁场场方向与方向与导轨导轨平面垂直平面垂直.用平行于用平行于导轨导轨、功率恒、功率恒为为6W6W的的牵牵引力引力F F牵牵引一根引一根质质量量m=O.2kgm=O.2kg，电电阻阻R=1omegaR=1omega放在放在导轨导轨上的上的金属棒金属棒abab，由静止开始沿，由静止开始沿导轨导轨向上移向上移动动(ab(ab始始终终与与导轨导轨接触良接触良好且垂直好且垂直)，当，当abab棒移棒移动动2.8m2.8m时获时获得得稳稳定速度，在此定速度，在此过过程中，金程中，金属棒属棒产产生的生的热热量量为为5.8J(5.8J(不不计导轨电计导轨电阻及一切摩擦，取阻及一切摩擦，取g=10mg=10ms s2 2)，求：，求：(1)ab(1)ab棒的棒的稳稳定速度；定速度；(2)ab(2)ab棒从静止开始达到棒从静止开始达到稳稳定速度所需定速度所需时间时间.第4页，此课件共16页哦如图所示，小灯泡的规格为如图所示，小灯泡的规格为“2V、4W”，接在，接在光滑水平导轨上，轨距光滑水平导轨上，轨距0.1m，电阻不计。金属，电阻不计。金属棒棒ab垂直搁置在导轨上，电阻垂直搁置在导轨上，电阻1。整个装。整个装置处于磁感强度置处于磁感强度B=1T的匀强磁场中。求：的匀强磁场中。求：（1）为使小灯正常发光，）为使小灯正常发光，ab的滑行速度多大？的滑行速度多大？（2）拉动金属棒）拉动金属棒ab的外力功率多大？的外力功率多大？第5页，此课件共16页哦2如图所示，竖直放置的如图所示，竖直放置的U形导轨形导轨宽为宽为L，上端串有电阻，上端串有电阻R（其余导（其余导体部分的电阻都忽略不计）。磁体部分的电阻都忽略不计）。磁感应强度为感应强度为B的匀强磁场方向垂直的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒于纸面向外。金属棒ab的质量为的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后静止释放后ab保持水平而下滑。保持水平而下滑。试求试求(1)ab下滑的最大速度下滑的最大速度vm(2)若下落若下落H时恰好达到最大速度时恰好达到最大速度vm，则下落过程中电路中产生的热量，则下落过程中电路中产生的热量？第6页，此课件共16页哦2、电磁感应中的能量守恒、电磁感应中的能量守恒 只要有感应电流产生，电磁感应现象中总伴随着能量的转化。电磁感只要有感应电流产生，电磁感应现象中总伴随着能量的转化。电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合。这种综合是很重要的。要牢应的题目往往与能量守恒的知识相结合。这种综合是很重要的。要牢固树立起能量守恒的思想。固树立起能量守恒的思想。1如图所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表如图所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻面粗糙，导轨左端连接一个电阻R，质量为，质量为m的金属棒的金属棒(电阻也不计电阻也不计)放放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，用水平恒力导轨平面垂直，用水平恒力F把把ab棒从静止起向右拉动的过程中棒从静止起向右拉动的过程中恒恒力力F做的功等于电路产生的电能；做的功等于电路产生的电能；恒力恒力F和摩擦力的合力做的功等于电和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能；路中产生的电能；克服安培力做的功等于电路中产生的电能；克服安培力做的功等于电路中产生的电能；恒力恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和以上结论正确的有以上结论正确的有 ()A .C D第7页，此课件共16页哦2、如图，矩形线圈如图，矩形线圈abcd质量为质量为m，宽为，宽为d，在竖直平面内，在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、下边界水平，宽也为下边界水平，宽也为d，ab边刚进入磁场就开始做匀速运边刚进入磁场就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程产生多少电热？动，那么在线圈穿越磁场的全过程产生多少电热？a bd c第8页，此课件共16页哦3、如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值，左端接有阻值为为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为的匀强磁场中，质量为m的的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略。导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0。在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。求初始时刻导体棒受到的安培力。求初始时刻导体棒受到的安培力。若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则，则这一过程中安培力所做的功这一过程中安培力所做的功W1和电阻和电阻R上产生的焦耳热上产生的焦耳热Q1分别为多少分别为多少？导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻止的过程中，电阻R上产生的焦耳热上产生的焦耳热Q为多少？为多少？mv0BRL第9页，此课件共16页哦解：解：初始时刻感应电动势大小为初始时刻感应电动势大小为E=BLv0，感应，感应电流为，而安培力电流为，而安培力F-BLI，因此得，因此得 ，方向向左，方向向左 第一次向右运动阶段，由能量守恒，减小的动能第一次向右运动阶段，由能量守恒，减小的动能转化为弹性势能和电能，电能又转化为焦耳热，转化为弹性势能和电能，电能又转化为焦耳热，因此因此W1=Q1=最终导体棒动能将为零，感应电流也是零，因此最终导体棒动能将为零，感应电流也是零，因此弹簧弹力一定是零，静止在初始位置。全过程根弹簧弹力一定是零，静止在初始位置。全过程根据能量守恒，全部初动能都转化为焦耳热，因此据能量守恒，全部初动能都转化为焦耳热，因此Q=第10页，此课件共16页哦3、电磁感应中的图象问题、电磁感应中的图象问题 电磁感应中常涉及磁感应强度电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、磁通量、感、感应电动势应电动势和感应电流和感应电流I随时间随时间t变化的图象，有时还变化的图象，有时还会涉及到感应电动势会涉及到感应电动势和感应电流和感应电流I随线圈位移随线圈位移x变化的变化的图象。这些图象问题大致可分为两类：图象。这些图象问题大致可分为两类：（1）由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图）由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象；象；（2）由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的）由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量。物理量。解这类问题需应用右手定则、楞次定律和法解这类问题需应用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律进行分析。拉第电磁感应定律进行分析。第11页，此课件共16页哦【例例1】如图甲所示，让闭合导线框如图甲所示，让闭合导线框abcd从高处自从高处自由下落一定高度后进入水平方向的匀强磁场，以由下落一定高度后进入水平方向的匀强磁场，以cd边开始进入到边开始进入到ab边刚进入磁场这段时间内，边刚进入磁场这段时间内，如图乙中表示线框运动的速度时间图像中有可如图乙中表示线框运动的速度时间图像中有可能的是（能的是（）BCD第12页，此课件共16页哦【例例2】如图所示，固定在水平桌面上的金属框架若以如图所示，固定在水平桌面上的金属框架若以x轴正方轴正方向作为力的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的零点，向作为力的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的零点，则磁场对线框的作用力则磁场对线框的作用力F随时间随时间t的变化图线为图中的哪个图？的变化图线为图中的哪个图？（）B第13页，此课件共16页哦【例例3】图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l l，磁，磁场方向垂直纸面向里。场方向垂直纸面向里。abcdabcd是位于纸面内的梯形线圈，是位于纸面内的梯形线圈，adad与与bcbc间的距间的距离也为离也为l l。t t=0=0时刻，时刻，bcbc边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度的速度v v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a ab bc cd da a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流电流I I随时间随时间t t变化的图线可能是（变化的图线可能是（）B第14页，此课件共16页哦【例例4】一正方形闭合导线框一正方形闭合导线框abcd，边长为，边长为0.1m，各边电阻均为，各边电阻均为L，bc边边位于位于x轴上，在轴上，在x轴原点轴原点O右方有宽为右方有宽为0.2m，磁感强应为，磁感强应为1T的垂直纸面向的垂直纸面向里方向的匀强磁场区，如图所示，当线框以恒定速度里方向的匀强磁场区，如图所示，当线框以恒定速度4m/s沿沿x轴正方向穿轴正方向穿越磁场区过程中，图中哪一个可以正确表示线框从进入到穿出过程中，越磁场区过程中，图中哪一个可以正确表示线框从进入到穿出过程中，ab边两端电势差边两端电势差Uab随位置变化的情况（随位置变化的情况（）B第15页，此课件共16页哦【例例5】一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中，设向一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中，设向里为磁感强度里为磁感强度B的正方向，线圈中的箭头为电流的正方向，线圈中的箭头为电流I的正方向的正方向如图如图1所示已知线圈中感应电流所示已知线圈中感应电流I随时间变化的图像如图所随时间变化的图像如图所示，则磁感强度示，则磁感强度B随时间变化的图像可能是图随时间变化的图像可能是图2中的（中的（）CD第16页，此课件共16页哦