《高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 第5節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用課件 粵教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 第5節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用課件 粵教版選修3-2（55頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第五節(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用,1如圖所示，閉合開關(guān)S，將條形磁鐵插入閉合線圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且兩次的起始和終止位置相同，則(),課前自主學(xué)習(xí),A第一次磁通量變化較大 B第一次G的最大偏角較大 C第一次經(jīng)過G的總電荷量較多 D若斷開S，G均不偏轉(zhuǎn)，故均無感應(yīng)電動勢 【答案】B,2一根直導(dǎo)線長0.1 m，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1 T的勻強(qiáng)磁場中以10 m/s的速度勻速運動，則導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不可能的是() A1 VB零 C0.1 VD0.01 V 【答案】A 【解析】在垂直于磁感線的平面上運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，為EmaxBlv0.1 T0.1 m10 m/s0.1

2、V，即感應(yīng)電動勢EEmax，則A不可能,一、法拉第電機(jī),O,2法拉第電機(jī)：__________在磁場中做__________磁感線運動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體相當(dāng)于電源,運動導(dǎo)體,切割,如圖所示是法拉第電機(jī)原理圖，銅盤轉(zhuǎn)起來之后相當(dāng)于電源，圓心O和圓盤邊緣誰是正極？ 【答案】銅盤可以看成是由無數(shù)根導(dǎo)線組成，它運動時切磁感線，由右手定則可知圓心O是正極,二、電磁感應(yīng)的應(yīng)用 1如下圖所示，導(dǎo)體棒ef沿著導(dǎo)軌面向右勻速運動，導(dǎo)軌電阻不計，________相當(dāng)于電源，______是其正極，____是負(fù)極，電源內(nèi)部電流由______流向______，__________和導(dǎo)軌構(gòu)成外電路，外電路中電流由電

3、源的______流向______,導(dǎo)體棒,f,e,負(fù)極,正極,電阻R,正極,負(fù)極,如果讓你設(shè)計一個發(fā)電機(jī)，你設(shè)計的這個發(fā)電機(jī)至少應(yīng)該由哪些部分組成？ 【答案】設(shè)計發(fā)電機(jī)需要的部分有很多，最基本的組成部分有磁體提供的磁場，讓線圈在磁場中運動以改變磁通量的大小從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,三、電磁感應(yīng)中的反電動勢與能量轉(zhuǎn)化 1電磁感應(yīng)中的能量：在由導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，導(dǎo)體克服________做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，即電能是通過______________轉(zhuǎn)化得到的 2反電動勢 (1)定義：直流電動機(jī)模型通電后，線圈因受________而轉(zhuǎn)動，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 (2)

4、方向：與外加電壓的方向______ (3)決定因素：電動機(jī)線圈轉(zhuǎn)動______，反電動勢越大,安培力,其他形式的能,安培力,相反,越快,1用EBLv求解 用EBLv求解感應(yīng)電動勢時，要求導(dǎo)體上各點的切割速度相同或能求其等效切割速度.,課堂優(yōu)化整合,可設(shè)想，在前面圖中有一個“柔軟、形狀可變”的回路在0時刻與棒疊在一起，當(dāng)棒轉(zhuǎn)動后，原有部分不動，而外端將把導(dǎo)線拉伸，且假設(shè)導(dǎo)體棒外端所到之處導(dǎo)線即貼在那里，則t時間后拉開的電路形狀如圖中虛線和實線所示,例 1,解析：圓盤轉(zhuǎn)動時，相當(dāng)于無數(shù)條相同的、并聯(lián)的長度為圓盤半徑R的導(dǎo)體棒在轉(zhuǎn)動只要求得一條導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動的感應(yīng)電動勢，即為整個圓盤的電動勢如下圖所示，

5、設(shè)圓盤的半徑為R，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與圓盤平面垂直，其一條半徑以角速度勻速轉(zhuǎn)動,答案：見解析,1.如圖所示，金屬棒ab長為L，以角速度繞ab棒延長線上一點O逆時針轉(zhuǎn)動，Oa間距為r，金屬棒轉(zhuǎn)動方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直(磁場方向垂直紙面向里)則a、b兩點間電勢差大小為(),【答案】D,1確定所研究的回路，明確回路中相當(dāng)于電源的部分和相當(dāng)于外電路的部分，畫出等效電路圖 2由楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電動勢的方向，由法拉第電磁感應(yīng)定律或?qū)w切割磁感線公式寫出感應(yīng)電動勢表達(dá)式 3運用閉合電路歐姆定律，部分電路歐姆定律，串并聯(lián)電路的電壓、電流、電阻特點，電功率公式等進(jìn)

6、行計算求解,例 2,題后反思 這是電磁感應(yīng)與電路結(jié)合的綜合題，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，畫出等效電路圖應(yīng)用歐姆定律就可求解,2.如圖所示，在方向豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，有兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，其電阻不計，間距為L，導(dǎo)軌平面與磁場方向垂直ab、cd為兩根垂直導(dǎo)軌放置、電阻都為R、質(zhì)量都為m的金屬棒棒cd與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為f且被能承受最大拉力為T0的水平細(xì)線拉住，棒ab與導(dǎo)軌間的摩擦不計，在水平拉力F的作用下以加速度a由靜止開始向右做勻加速直線運動，求：,1電磁感應(yīng)的本質(zhì)能量轉(zhuǎn)化 電磁感應(yīng)的過程，實質(zhì)上是一個能量轉(zhuǎn)化與守恒的過程可以說它是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在

7、電磁現(xiàn)象中的一個特例通過克服安培力做功，將其他能量(非電能)轉(zhuǎn)化為電能，克服安培力做多少功，就有多少其他能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)量的電能；當(dāng)產(chǎn)生的電流通過用電器后，同時將轉(zhuǎn)化來的電能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成其他非電能因此，電磁感應(yīng)過程總伴隨著能量轉(zhuǎn)化,2克服安培力做功與產(chǎn)生電能關(guān)系的特例論證 如下圖所示，矩形閉合金屬線框abcd電阻為R，置于有界的勻強(qiáng)磁場B中，現(xiàn)在拉力F的作用下，以速度v勻速拉出磁場，設(shè)ad、bc邊的長度為L，則線框被勻速拉出的過程中：,結(jié)論：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，克服安培力做多少功，就有多少電能產(chǎn)生本例中， 這些電能又通過電流做功使電阻發(fā)熱轉(zhuǎn)變成了內(nèi)能,3關(guān)于電磁感應(yīng)的能量問題，要注意以下分析程序：

8、(1)準(zhǔn)確應(yīng)用電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動勢的大小；準(zhǔn)確應(yīng)用楞次定律或右手定則，判定感應(yīng)電動勢的方向 (2)畫出等效電路，求解電路中各相關(guān)參量 (3)研究導(dǎo)體機(jī)械能的變化，利用能量轉(zhuǎn)化與守恒關(guān)系，列出機(jī)械運動功率變化與電路中電功率變化的守恒關(guān)系式,如下圖所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.5 m，左端接有阻值R0.3 的電阻一質(zhì)量m0.1 kg，電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運動，當(dāng)棒的位移x9 m時撤去外力，棒繼續(xù)運動一段距離后停下

9、來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221.導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，棒在運動過程中與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求：,例 3,(1)棒在勻加速運動過程中，通過電阻R的電荷量q； (2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2； (3)外力做的功WF. 解析：(1)設(shè)棒勻加速運動的時間為t，回路的磁通量變化量為，回路中的平均感應(yīng)電動勢為，由法拉第電磁感應(yīng)定律得,聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得Q21.8 J,CD、EF為兩足夠長的導(dǎo)軌，CEl，勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)體CE連接一電阻R，導(dǎo)體ab質(zhì)量為m，框架與導(dǎo)體電阻不計，如圖所示框架平面與水平面成角，框架與導(dǎo)體ab間的動摩擦因數(shù)

10、為，求：,例 4,(1)導(dǎo)體ab下滑的最大速度； (2)設(shè)ab從靜止開始達(dá)到最大速度時下降的高度為h，利用能量觀點求這一變速過程中共在R上產(chǎn)生的熱量 解析：(1)由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律知，當(dāng)導(dǎo)體ab以最大速度vm勻速運動以后，導(dǎo)體ab下滑過程中，減少的重力勢能(機(jī)械能)等于克服摩擦力所做的功和電阻R產(chǎn)生的熱量，并設(shè)以最大速度運動的時間為t，則 mgsin (vmt)mgcos (vmt)I2Rt，,題后反思 求最大速度問題，一般是從受力分析入手，由牛頓第二定律列式，再經(jīng)過分析得出：當(dāng)a0時，速度最大這種思路是解題的一種方法，本題也可以通過該方法求解利用力學(xué)觀點處理問題的方法往往繁瑣，不如用能量觀

11、點處理方便像本例題求最大速度問題，盡管達(dá)最大速度前運動為變速運動，感應(yīng)電流(電動勢)都在變化，但達(dá)最大速度之后，感應(yīng)電流及安培力均恒定，計算熱量可用QI2Rt，這樣，對不少題目通過抓住速度最大之后速度不變這一關(guān)鍵條件出發(fā)，運用能量觀點處理，運算過程得以簡捷,3如圖所示，足夠長平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為37，寬度為0.5 m，電阻忽略不計，其上端接一小燈泡，電阻為1 .一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)，質(zhì)量為0.2 kg，接入電路的電阻為1 ，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.5.在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8 T將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放，運動一段時間后，小燈泡

12、穩(wěn)定發(fā)光，此后導(dǎo)體棒MN的運動速度穩(wěn)定，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光此后導(dǎo)體MN的運動速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6)(),A2.5 m/s1 WB5 m/s1 W C7.5 m/s9 W D15 m/s9 W 【答案】B,4如圖所示，bacd為靜止于水平面上寬度為L，而長度足夠長的U形金屬滑軌，ac邊接有電阻R，其他部分電阻不計ef為一可在滑軌平面上滑動，質(zhì)量為m的均勻?qū)w棒整個滑軌面處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，忽略所有摩擦,【解析】(1)解法一導(dǎo)體棒受到恒力F后的運動情況，可用如下式子表示：,感生電動勢和動生電動勢的區(qū)別與聯(lián)系,改改,如圖所示，導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，若AB以5 m/s的速度從O點開始沿導(dǎo)軌勻速右滑，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長，它們每米長度的電阻都是0.2 ，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T求： (1)3 s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長度是多少？此時導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大？回路中的電流為多少？,例 5,(2)3 s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過程中的平均感應(yīng)電動勢為多少？,5在如圖所示的四種磁場情況中能產(chǎn)生恒定的感生電場的是() 【答案】C 【解析】據(jù)麥克斯韋電磁理論，恒定的感生電場，必須由均勻變化的磁場產(chǎn)生，C對,A B C D,