讲电磁感应规律的综合应用课件.pptx

回扣一电磁感应中的电路问题回扣一电磁感应中的电路问题1.用均匀导线做成的正方形线框边长为用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2m，正方形的一半放在垂直于纸面向里，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图的匀强磁场中，如图1031所示。在磁所示。在磁场以场以10T/s的变化率增强时，线框中的变化率增强时，线框中a、b两点间的电势差是两点间的电势差是()图图1031AUab0.1VBUab0.1VCUab0.2VDUab0.2V第1页/共86页答案：答案：B第2页/共86页第3页/共86页A通过电阻通过电阻R的电流方向为的电流方向为PRMBa、b两点间的电压为两点间的电压为BLvCa端电势比端电势比b端高端高D外力外力F做的功等于电阻做的功等于电阻R上发出的焦耳热上发出的焦耳热第4页/共86页答案：答案：C第5页/共86页回扣二电磁感应中的图像问题回扣二电磁感应中的图像问题3.如图如图1033所示，一闭合直角三所示，一闭合直角三角形线框以速度角形线框以速度v匀速穿过匀强磁匀速穿过匀强磁场区域。从场区域。从BC边进入磁场区开始边进入磁场区开始图图1033计时，到计时，到A点离开磁场区为止的过程中，线框内感应电点离开磁场区为止的过程中，线框内感应电流的情况流的情况(以逆时针方向为电流的正方向以逆时针方向为电流的正方向)是图是图1034中的中的()第6页/共86页图图1034第7页/共86页解析：解析：BC边刚进入磁场时，产生的感应电动势最大，由边刚进入磁场时，产生的感应电动势最大，由右手定则可判定电流方向为逆时针方向，是正值，随线框右手定则可判定电流方向为逆时针方向，是正值，随线框进入磁场，有效长度进入磁场，有效长度l逐渐减小，由逐渐减小，由EBlv得电动势均匀得电动势均匀减小，即电流均匀减小；当线框刚出磁场时，切割磁感线减小，即电流均匀减小；当线框刚出磁场时，切割磁感线的有效长度的有效长度l最大，故电流最大，且为顺时针方向，是负最大，故电流最大，且为顺时针方向，是负值，此后电流均匀减小，故只有值，此后电流均匀减小，故只有A图像符合要求。图像符合要求。答案：答案：A第8页/共86页回扣三电磁感应中的力学问题回扣三电磁感应中的力学问题4如图如图1035所示，所示，ab和和cd是位于水平是位于水平面内的平行金属轨道，轨道间距为面内的平行金属轨道，轨道间距为l，其电阻可忽略不计。其电阻可忽略不计。ac之间连接一阻之间连接一阻值为值为R的电阻，的电阻，ef为一垂直于为一垂直于ab和和cd的的图图1035金属杆，它与金属杆，它与ab和和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动，其电阻可忽略。整个装置处在匀强磁场中，磁场方向动，其电阻可忽略。整个装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直于图中纸面向里，磁感应强度为垂直于图中纸面向里，磁感应强度为B。当施外力使杆。当施外力使杆ef以速度以速度v向右匀速运动时，杆向右匀速运动时，杆ef所受的安培力为所受的安培力为()第9页/共86页答案：答案：A第10页/共86页5如图如图1036所示，水平放置的导体框架，所示，水平放置的导体框架，宽宽L0.50m，接有电阻，接有电阻R0.20，匀强，匀强磁场垂直框架平面向里，磁感应强度磁场垂直框架平面向里，磁感应强度B0.40T。一导体棒。一导体棒ab垂直框边跨放在框架垂直框边跨放在框架图图1036上，并能无摩擦地在框架上滑动，框架和导体棒上，并能无摩擦地在框架上滑动，框架和导体棒ab的电的电阻均不计。当阻均不计。当ab以以v4.0m/s的速度向右匀速滑动时，求：的速度向右匀速滑动时，求：(1)ab棒中产生的感应电动势大小；棒中产生的感应电动势大小；(2)维持导体棒维持导体棒ab做匀速运动的外力做匀速运动的外力F的大小。的大小。第11页/共86页答案：答案：(1)0.80V(2)0.80N第12页/共86页回扣四电磁感应中的能量问题回扣四电磁感应中的能量问题6双选双选如图如图1037所示，固定在水所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一 图图1037个电阻个电阻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)放在导轨上，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棒从静止起向右拉动的过程中的过程中()第13页/共86页A恒力恒力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B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摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C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D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棒获得的动能之和第14页/共86页解析：解析：在此运动过程中做功的力有拉力、摩擦力和安培力，在此运动过程中做功的力有拉力、摩擦力和安培力，三力做功之和为棒三力做功之和为棒ab动能的增加量，其中安培力做功将机动能的增加量，其中安培力做功将机械能转化为电能，故选项械能转化为电能，故选项C、D是正确。是正确。答案：答案：CD第15页/共86页第16页/共86页知识必会知识必会1对电源的理解对电源的理解电源是将其他形式的能转化为电能的装置。在电磁感应电源是将其他形式的能转化为电能的装置。在电磁感应现象里，通过导体切割磁感线和线圈磁通量的变化而将现象里，通过导体切割磁感线和线圈磁通量的变化而将其他形式的能转化为电能。其他形式的能转化为电能。2对电路的理解对电路的理解内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成。外电路由电阻、电容等电学元件组成。第17页/共86页3解决电磁感应电路问题的基本步骤解决电磁感应电路问题的基本步骤(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向，感应电流的方向是电源内部应电动势的大小和方向，感应电流的方向是电源内部电流的方向。电流的方向。(2)根据根据“等效电源等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路，注意区别内外电路，区别路端电压和电动势。等效电路，注意区别内外电路，区别路端电压和电动势。(3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路知识和电功率、焦运用闭合电路欧姆定律、串并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解。耳定律等关系式联立求解。第18页/共86页名师点睛名师点睛(1)电磁感应中电路问题的分析与恒定电流中电路问题的分电磁感应中电路问题的分析与恒定电流中电路问题的分析基本思路是相似的，不同的是恒定电流部分电动势是析基本思路是相似的，不同的是恒定电流部分电动势是确定的，而电磁感应中电源是隐藏的，需要计算和判断。确定的，而电磁感应中电源是隐藏的，需要计算和判断。(2)计算某一段时间内通过的电量用电流的平均值；计算某计算某一段时间内通过的电量用电流的平均值；计算某一段时间内的热量、功、功率等用电流的有效值。一段时间内的热量、功、功率等用电流的有效值。第19页/共86页典例必研典例必研例例1(2011全国高考全国高考)如图如图1038所所示，两根足够长的金属导轨示，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放竖直放置，导轨间距离为置，导轨间距离为L，电阻不计。在导，电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为轨上端并接两个额定功率均为P、电阻、电阻均为均为R的小灯泡。整个系统置于匀强磁的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面场中，磁感应强度方向与导轨所在平面图图1038垂直。现将一质量为垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒、电阻可以忽略的金属棒MN从图示从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为加速度为g。求：。求：第20页/共86页(1)磁感应强度的大小；磁感应强度的大小；(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。灯泡正常发光时导体棒的运动速率。思路点拨思路点拨对某时刻后两灯泡保持正常发光这一描述的对某时刻后两灯泡保持正常发光这一描述的理解，是解答本题的关键，其中包含了以下两层涵义：理解，是解答本题的关键，其中包含了以下两层涵义：(1)灯泡正常发光时灯泡两端电压或电流应达到额定值；灯泡正常发光时灯泡两端电压或电流应达到额定值；(2)“某时刻后某时刻后保持保持”则说明某时刻后灯泡两端电则说明某时刻后灯泡两端电压压保持不变，即导体棒最后做匀速运动，受力达到平衡。保持不变，即导体棒最后做匀速运动，受力达到平衡。第21页/共86页解析解析(1)设小灯泡的额定电流为设小灯泡的额定电流为I0，有，有PI02R 由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经保持正常发光，流经MN的电流为的电流为I2I0此时金属棒此时金属棒MN所受的重力和安培力相等，下落的速度达所受的重力和安培力相等，下落的速度达到最大值，有到最大值，有mgBLI第22页/共86页第23页/共86页冲关必试冲关必试1.双选双选如图如图1039所示，垂直纸面所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面内的、电阻均匀的正方形导体框纸面内的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速度匀速拉出磁场，则在导体速拉出磁场，则在导体图图1039框从两个方向移出磁场的过程中框从两个方向移出磁场的过程中()第24页/共86页A导体框中产生的感应电流方向相同导体框中产生的感应电流方向相同B导体框中产生的焦耳热相同导体框中产生的焦耳热相同C导体框导体框ad边两端电势差相同边两端电势差相同D通过导体框截面的电荷量相同通过导体框截面的电荷量相同第25页/共86页答案：答案：AD第26页/共86页2.两根光滑的长直金属导轨两根光滑的长直金属导轨MN、MN平平行置于同一水平面内，导轨间距为行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，电阻不计，M、M处接有如图处接有如图10310所示的电路，电路中各电阻的阻值所示的电路，电路中各电阻的阻值图图10310均为均为R，电容器的电容为，电容器的电容为C。长度也为。长度也为l、阻值同为、阻值同为R的金的金属棒属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向、方向竖直向下的匀强磁场中。竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在与导轨保持良好接触，在ab运动距离为运动距离为x的过程中，整个的过程中，整个回路中产生的焦耳热为回路中产生的焦耳热为Q。求：。求：第27页/共86页(1)ab运动的速度运动的速度v的大小；的大小；(2)电容器所带的电荷量电容器所带的电荷量q。解析：解析：(1)设设ab上产生的感应电动势为上产生的感应电动势为E，回路中的电流为，回路中的电流为I，ab运动距离运动距离x所用时间为所用时间为t，三个电阻，三个电阻R与电源串联，总与电源串联，总电阻为电阻为4R，则，则EBlv由闭合电路欧姆定律有：由闭合电路欧姆定律有：第28页/共86页第29页/共86页第30页/共86页知识必会知识必会1两类图像两类图像(1)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、感应电动、感应电动势势E、感应电流、感应电流I、安培力、安培力F安安或外力或外力F外外随时间随时间t变化的图变化的图像，即像，即Bt图像、图像、t图像、图像、Et图像、图像、It图像、图像、F t图像等。图像等。(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势常涉及感应电动势E和感应电流和感应电流I随导体棒或线圈的位移随导体棒或线圈的位移 x变化的图像，即变化的图像，即Ex图像、图像、Ix图像。图像。第31页/共86页2处理解决这类问题的基本方法处理解决这类问题的基本方法(1)(1)要看两坐标轴代表的物理量，然后再从图线的形状、要看两坐标轴代表的物理量，然后再从图线的形状、点、斜率、截距与横轴所围的面积意义等方向挖掘解点、斜率、截距与横轴所围的面积意义等方向挖掘解 题所需的信息。题所需的信息。(2)(2)电磁感应中的图像问题常需利用右手定则、楞次定律电磁感应中的图像问题常需利用右手定则、楞次定律 和法拉第电磁感应定律和法拉第电磁感应定律等规律分析计算感应电流的方等规律分析计算感应电流的方 向和大小，再结合安培力、闭合电路欧姆定律等分析。向和大小，再结合安培力、闭合电路欧姆定律等分析。第32页/共86页3分类突破方法分类突破方法(1)对于有关图像的选择题常用排除法：先看方向再看大对于有关图像的选择题常用排除法：先看方向再看大小及特殊点。小及特殊点。(2)对于图像的描绘：先定性或定量分析所研究问题的函对于图像的描绘：先定性或定量分析所研究问题的函数关系，注意横、纵坐标表示的物理量及单位，再画出数关系，注意横、纵坐标表示的物理量及单位，再画出对应物理图像对应物理图像(常用分段法、数学法常用分段法、数学法)。(3)对图像的理解：看清横、纵坐标表示的量，理解图像对图像的理解：看清横、纵坐标表示的量，理解图像的物理意义，在确定物理量大小变化的同时，还应确定的物理意义，在确定物理量大小变化的同时，还应确定其方向的变化情况。其方向的变化情况。第33页/共86页典例必研典例必研例例2(2011江苏高考江苏高考)如图如图10311所示，水平面内有一平行金属导所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计。匀强磁轨，导轨光滑且电阻不计。匀强磁场与导轨平面垂直。阻值为场与导轨平面垂直。阻值为R的导的导图图10311体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好。体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好。t0时，时，将开关将开关S由由1掷到掷到2。q、i、v和和a分别表示电容器所带的电分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。下列图像正确荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。下列图像正确的是的是()第34页/共86页图图10312思路点拨思路点拨解答本题应把握以下两点：解答本题应把握以下两点：(1)正确判断导体棒的运动规律；正确判断导体棒的运动规律；(2)确定出导体棒最终的运动状态。确定出导体棒最终的运动状态。第35页/共86页解析解析当开关当开关S由由1掷到掷到2时，电容器开始放电，此时电流时，电容器开始放电，此时电流最大，棒受到的安培力最大，加速度最大，此后棒开始运最大，棒受到的安培力最大，加速度最大，此后棒开始运动，产生感应电动势，棒相当于电源，利用右手定则可判动，产生感应电动势，棒相当于电源，利用右手定则可判断棒上端为正极，下端为负极，与电容器的极性相同，当断棒上端为正极，下端为负极，与电容器的极性相同，当棒运动一段时间后，电路中的电流逐渐减小，当电容器极棒运动一段时间后，电路中的电流逐渐减小，当电容器极板电压与棒两端电动势相等时，电容器不再放电，电路电板电压与棒两端电动势相等时，电容器不再放电，电路电流等于零，棒做匀速运动，加速度减为零，所以流等于零，棒做匀速运动，加速度减为零，所以C错误，错误，B错误，错误，D正确；因电容器两极板间有电压，正确；因电容器两极板间有电压，qCU不等于零，不等于零，所以所以A错误。错误。答案答案D第36页/共86页冲关必试冲关必试3(2011中山市高三教研试题中山市高三教研试题)一矩形线圈位于一个方向垂直一矩形线圈位于一个方向垂直线圈平面向里的磁场中，如图线圈平面向里的磁场中，如图10313甲所示，磁感应甲所示，磁感应强度强度B随随t的变化规律如图乙所示。以的变化规律如图乙所示。以i表示线圈中的感应电表示线圈中的感应电流，以图甲中线圈上箭头所示方向的电流为正，则以下的流，以图甲中线圈上箭头所示方向的电流为正，则以下的it图中正确的是图中正确的是()第37页/共86页图图10313第38页/共86页图图10314第39页/共86页解析：解析：在在0 01 s1 s，磁感应强度，磁感应强度B B 均匀增大，由楞次均匀增大，由楞次定律可得感应电流方向为逆时针方向，大小恒定，定律可得感应电流方向为逆时针方向，大小恒定，故故A A正确。正确。答案：答案：A A第40页/共86页4(2012吉林模拟吉林模拟)在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀强磁场强磁场B1中，线框平面与磁场垂直，圆形金属框与一个中，线框平面与磁场垂直，圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒ab，导体棒与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场，导体棒与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场B2中，该磁场的磁感应强度恒定，方向垂直导轨平面向下，中，该磁场的磁感应强度恒定，方向垂直导轨平面向下，如图如图10315甲所示。磁感应强度甲所示。磁感应强度B1随时间随时间t的变化关的变化关系如图乙所示，系如图乙所示，01.0s内磁场方向垂直线框平面向下。内磁场方向垂直线框平面向下。若导体棒始终保持静止，并设向右为静摩擦力的正方向，若导体棒始终保持静止，并设向右为静摩擦力的正方向，则导体所受的摩擦力则导体所受的摩擦力f随时间变化的图像是图随时间变化的图像是图10316中的中的()第41页/共86页图图10315图图10316第42页/共86页解析：解析：01.0s，根据楞次定律可得，棒中电流由，根据楞次定律可得，棒中电流由b到到a，对，对棒由左手定则可知其受到的安培力向左，故摩擦力向右；棒由左手定则可知其受到的安培力向左，故摩擦力向右；12s，无电流；同理可知，无电流；同理可知，23s，棒所受安培力向右，摩，棒所受安培力向右，摩擦力向左，故擦力向左，故D对。对。答案：答案：D第43页/共86页知识必会知识必会1电磁感应中动力学问题的动态分析电磁感应中动力学问题的动态分析联系电磁感应与力学问题的桥梁是磁场对电流的安培力，联系电磁感应与力学问题的桥梁是磁场对电流的安培力，由于感应电流与导体切割磁感线运动的加速度有着相互由于感应电流与导体切割磁感线运动的加速度有着相互制约关系，因此导体一般不是匀变速直线运动，而是经制约关系，因此导体一般不是匀变速直线运动，而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态，分析这一动历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态，分析这一动态过程的基本思路是：态过程的基本思路是：第44页/共86页第45页/共86页2解题步骤解题步骤(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律、右手定则确定用法拉第电磁感应定律和楞次定律、右手定则确定感应电动势的大小和方向。感应电动势的大小和方向。(2)应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应电流的大小。应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应电流的大小。(3)分析研究导体受力情况，特别要注意安培力方向的确定。分析研究导体受力情况，特别要注意安培力方向的确定。(4)列出动力学方程或平衡方程求解。列出动力学方程或平衡方程求解。第46页/共86页3两种状态处理两种状态处理(1)导体处于平衡态导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态。静止或匀速直线运动状态。处理方法：根据平衡条件处理方法：根据平衡条件合外力等于零，列式分析。合外力等于零，列式分析。(2)导体处于非平衡态导体处于非平衡态加速度不为零。加速度不为零。处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析。关系分析。第47页/共86页4电磁感应中的动力学临界问题电磁感应中的动力学临界问题(1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度为最大值或最小值程中的临界状态，如速度、加速度为最大值或最小值的条件。的条件。(2)基本思路是：基本思路是：第48页/共86页第49页/共86页名师点睛名师点睛解决电磁感应中电路问题的关键是分析物体解决电磁感应中电路问题的关键是分析物体的受力情况和运动情况，而对于最后的临界状态则是的受力情况和运动情况，而对于最后的临界状态则是a0，速度达到最大值。，速度达到最大值。第50页/共86页典例必研典例必研例例3(2011茂名一模茂名一模)如图如图10317所示，所示，两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L1m，导轨平面与水平面成，导轨平面与水平面成37角，导轨角，导轨图图10317上端接一阻值为上端接一阻值为R0.80的电阻。轨道所在空间有垂直轨的电阻。轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场，磁感应强度道平面的匀强磁场，磁感应强度B0.50T。现有一质量为。现有一质量为m0.20kg、电阻、电阻r0.20的金属棒放在导轨最上端，棒的金属棒放在导轨最上端，棒与导轨垂直并始终保持良好接触，他们之间的动摩擦因数与导轨垂直并始终保持良好接触，他们之间的动摩擦因数为为0.25。棒。棒ab从最上端由静止开始释放。从最上端由静止开始释放。(g10m/s2，sin370.6，cos370.8)。求：。求：第51页/共86页第52页/共86页答案答案(1)3.2m/s(2)1.5 m/s2第53页/共86页冲关必试冲关必试5.如图如图10318所示，空间某区域中有所示，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界且垂直于纸面向里，磁场上边界b和和下边界下边界d水平。在竖直面内有一矩形水平。在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，金属线圈，线圈上下边的距离很短，图图10318下边水平。线圈从水平面下边水平。线圈从水平面a开始下落。已知磁场上下边界开始下落。已知磁场上下边界之间的距离大于水平面之间的距离大于水平面a、b之间的距离。若线圈下边刚之间的距离。若线圈下边刚通过水平面通过水平面b、c(位于磁场中位于磁场中)和和d时，线圈所受到的磁场时，线圈所受到的磁场力的大小分别为力的大小分别为Fb、Fc和和Fd，则，则()第54页/共86页AFdFcFbBFcFdFbFdDFcFbFd第55页/共86页答案：答案：D第56页/共86页6.(2012无锡模拟无锡模拟)如图如图10319所示，矩所示，矩形单匝导线框形单匝导线框abcd竖直放置，其下方有竖直放置，其下方有一磁感应强度为一磁感应强度为B的有界匀强磁场区域，的有界匀强磁场区域，该区域的上边界该区域的上边界PP水平，并与线框的水平，并与线框的 ab边平行，磁场方向与线框平面垂直。边平行，磁场方向与线框平面垂直。图图10319已知线框已知线框ab边长为边长为L1，ad边长为边长为L2，线框质量为，线框质量为m，总电，总电阻为阻为R。现无初速度地释放线框，在下落过程中线框所。现无初速度地释放线框，在下落过程中线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框的在平面始终与磁场方向垂直，且线框的ab边始终与边始终与PP平行。重力加速度为平行。重力加速度为g。若线框恰好匀速进人磁场，求：。若线框恰好匀速进人磁场，求：第57页/共86页(1)dc边刚进入磁场时，线框受安培力的大小边刚进入磁场时，线框受安培力的大小F。(2)dc边刚进入磁场时，线框速度的大小边刚进入磁场时，线框速度的大小v。(3)在线框从开始下落到在线框从开始下落到ab边刚进入磁场的过程中，重力做边刚进入磁场的过程中，重力做的功的功W。第58页/共86页第59页/共86页第60页/共86页第61页/共86页知识必会知识必会1能量转化分析能量转化分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程。转化过程。第62页/共86页(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用。因此，要维持感应电流的存在，必须有力的作用。因此，要维持感应电流的存在，必须有“外外力力”克服安培力做功。此过程中，其他形式的能转化为克服安培力做功。此过程中，其他形式的能转化为电能。电能。“外力外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能。式的能转化为电能。(3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能量。安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过量。安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程。安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式程。安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。的能。第63页/共86页2三种求解思路三种求解思路(1)利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；服安培力所做的功；(2)利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能；械能的减少量等于产生的电能；(3)利用电路特征求解：即根据电路结构直接计算电路中所利用电路特征求解：即根据电路结构直接计算电路中所产生的电能。产生的电能。第64页/共86页第65页/共86页典例必研典例必研例例4(2011福建高考福建高考)如图如图10320所示，足够长的所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成型光滑金属导轨平面与水平面成角角(090)，其中，其中MN与与PQ平行且间距为平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为，导轨平面与磁感应强度为B的匀强的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨由静止开始沿导轨下滑下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入棒接入电路的电阻为电路的电阻为R，当流过，当流过ab棒某一横截面的电荷量为棒某一横截面的电荷量为q时，时，棒的速度大小为棒的速度大小为v，则金属棒，则金属棒ab在这一过程中在这一过程中()第66页/共86页第67页/共86页思路点拨思路点拨解答本题可按以下思路进行分析：解答本题可按以下思路进行分析：(1)由电荷量由电荷量q可判断磁通量变化可判断磁通量变化，进而计算位移，进而计算位移x；(2)根据判断导体棒下滑过程中加速度的变化可判断平均根据判断导体棒下滑过程中加速度的变化可判断平均速度；速度；(3)根据能量守恒，可判断产生的焦耳热；根据能量守恒，可判断产生的焦耳热；(4)由通过导体棒最终的运动状态可计算最大安培力。由通过导体棒最终的运动状态可计算最大安培力。第68页/共86页答案答案B第69页/共86页冲关必试冲关必试7如图如图10321所示，竖直放置的两根平行金属导轨之所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间作用下加速上升的一段时间内，力内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于做的功与安培力做的功的代数和等于()第70页/共86页图图10321A棒的机械能增加量棒的机械能增加量B棒的动能增加量棒的动能增加量C棒的重力势能增加量棒的重力势能增加量D电阻电阻R上放出的热量上放出的热量第71页/共86页解析：解析：棒加速上升时受到重力、拉力棒加速上升时受到重力、拉力F及安培力。根据及安培力。根据功能原理可知力功能原理可知力F与安培力做的功的代数和等于棒的机与安培力做的功的代数和等于棒的机械能的增加量，械能的增加量，A正确。正确。答案：答案：A第72页/共86页8如图如图10322所示，固定放置在同一水平面内的两根所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为，其右端接有阻值为R的的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀的匀强磁场中。一质量为强磁场中。一质量为m(质量分布均匀质量分布均匀)的导体杆的导体杆ab垂直垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为。现杆在水平向左、垂直于杆的恒。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力力F作用下从静止开始沿导轨运动距离作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好时，速度恰好达到最大达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接。设杆接入电路的电阻为入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则此过程。则此过程()第73页/共86页第74页/共86页第75页/共86页答案：答案：BD第76页/共86页第77页/共86页每课一得每课一得电磁感应综合问题涉及的定则有右手定则、左手定则、电磁感应综合问题涉及的定则有右手定则、左手定则、安培定则，另外还有法拉第电磁感应定律和楞次定安培定则，另外还有法拉第电磁感应定律和楞次定律等。律等。第78页/共86页1定则的选取定则的选取涉及电流与其磁场关系的运用安培定则，涉及导体切割涉及电流与其磁场关系的运用安培定则，涉及导体切割磁感线产生电流的运用右手定则；涉及导体受到安培力磁感线产生电流的运用右手定则；涉及导体受到安培力的运用左手定则，涉及磁通量变化产生感应电流的运用的运用左手定则，涉及磁通量变化产生感应电流的运用楞次定律。楞次定律。多定则问题一般涉及导体棒在磁场中的运动，加速多定则问题一般涉及导体棒在磁场中的运动，加速(减速减速)时感应电动势或感应电流要增大时感应电动势或感应电流要增大(减小减小)，引起穿过其回路，引起穿过其回路磁通量的变大磁通量的变大(变小变小)，再判断感应电流方向时用楞次定律，再判断感应电流方向时用楞次定律，判断感应电流大小时用法拉第电磁感应定律。判断感应电流大小时用法拉第电磁感应定律。第79页/共86页2运动阻变法运动阻变法“运动阻变法运动阻变法”是利用楞次定律分析、判断问题的一种简便是利用楞次定律分析、判断问题的一种简便方法。它主要用在闭合电路的磁通量发生变化时，要判断方法。它主要用在闭合电路的磁通量发生变化时，要判断回路面积的扩缩情况或闭合电路的某一部分该如何运动的回路面积的扩缩情况或闭合电路的某一部分该如何运动的问题中。运用该方法的优点是可以避免一道题目中同时使问题中。运用该方法的优点是可以避免一道题目中同时使用左手定则和右手定则而带来的混乱或判断失误。用左手定则和右手定则而带来的混乱或判断失误。第80页/共86页“运动阻变法运动阻变法”的内容是：当闭合电路的磁通量增加时，的内容是：当闭合电路的磁通量增加时，回路通过缩小面积或远离磁场来阻碍磁通量的增加；当回路通过缩小面积或远离磁场来阻碍磁通量的增加；当闭合电路的磁通量减少时，回路通过扩大面积或靠近磁闭合电路的磁通量减少时，回路通过扩大面积或靠近磁场来阻碍磁通量的减少。场来阻碍磁通量的减少。第81页/共86页示例示例如图如图10323所示，水平放置所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，的左边有一闭合电路，当当PQ在外力的作用下运动时，在外力的作用下运动时，MN向右向右运动。则运动。则PQ所做的运动可能是所做的运动可能是()图图10323A向右加速运动向右加速运动B向左加速运动向左加速运动C向右减速运动向右减速运动D向左减速运动向左减速运动第82页/共86页方法导入方法导入由安培定则判断由安培定则判断MN所在处的磁场方向；利用所在处的磁场方向；利用左手定则判断左手定则判断MN中电流方向；利用安培定则判断线圈中电流方向；利用安培定则判断线圈L1中中产生的磁场方向；利用楞次定律判断线圈产生的磁场方向；利用楞次定律判断线圈L2中磁场方向及中磁场方向及变化情况；利用安培定则判定棒变化情况；利用安培定则判定棒PQ的电流方向；利用右手的电流方向；利用右手定则判定棒定则判定棒PQ的运动情况。的运动情况。第83页/共86页第84页/共86页答案答案BC第85页/共86页感谢您的观看！第86页/共86页