《高中物理 第一章 第5節(jié)電磁感應規(guī)律的應用課件 新人教版選修3-2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第一章 第5節(jié)電磁感應規(guī)律的應用課件 新人教版選修3-2.ppt（27頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

電磁感應規(guī)律綜合應用的四種題型,2、電磁感應中的力學問題,1、電磁感應中的電路問題,3、電磁感應中的能量問題,4、電磁感應中的圖象問題,1、電磁感應中的電路問題,如圖所示，一個500匝的線圈的兩端跟R＝99Ω的電阻相連接，置于豎直向下的勻強磁場中，線圈的橫截面積是20㎝2，電阻為1Ω，磁場的磁感應強度隨時間變化的圖象如圖所示。求磁場變化過程中通過電阻R的電流為多大？,解析：由圖b知，線圈中磁感應強度B均勻增加，其變 化率ΔB／Δt=(50-10)/4=10T/s.,1、電磁感應中的電路問題 基本方法： 1、用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的大小和方向。 2、畫等效電路。 3、運用閉合電路歐姆定律，串并聯電路性質，電功率等公式聯立求解。,,,等效電路圖,,1、電路方面:求感應電動勢E,內外電路路端電壓U,干支路電流I,消耗的電功率P,2、力學方面:勻速運動時所加外力F大小,外力功W,外力功功率P,如圖,長為L的銅桿OA以O為軸在垂直于勻強磁場的平面內以角速度ω勻速轉動,磁場的磁感應強度為B,求桿OA兩端的電勢差.,例1,如圖,有一勻強磁場B=1.0×10-3T，在垂直磁場的平面內,有一金屬棒AO,繞平行于磁場的O軸順時針轉動,已知棒長L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒產生的感應電動勢有多大？,練習1,如圖所示，在磁感應強度為B的勻強磁場中，有半徑為r的光滑半圓形導體框架。OC為一端繞O點在框架上滑動的導體棒，OA之間連一個阻值為R的電阻（其余電阻都不計），若使OC以角速度ω勻速轉動。試求： （1）圖中哪部分相當于電源？ （2）感應電動勢E為多少？ （3）流過電阻R的電流I為多少？,練習2,（1）導體棒OC （2） （3）,3、把總電阻為2R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的磁感應強度為B的勻強磁場中,如圖所示,一長度為2a,電阻為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:,2、在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總功率,1、棒上的電流I大小,棒兩端的電壓U,4、如圖所示，電阻不計的裸導體AB與寬為60cm的平行金屬導軌良好接觸，電阻R1＝3Ω， R2＝6Ω，整個裝置處在垂直導軌向里的勻強磁場中，磁感應強度B＝0.5T。當AB向右以V＝5m/s的速度勻速滑動時，求流過電阻R1、 R2的電流大小。,2、電磁感應中的力學問題,電磁感應中產生的感應電流在磁場中將受到安培力的作用，因此，電磁感應問題往往跟力學問題聯系在一起，解決這類電磁感應中的力學問題，不僅要應用電磁學中的有關規(guī)律，如楞次定律、法拉第電磁感應定律、左右手定則、安培力的計算公式等，還要應用力學中的有關規(guī)律，如牛頓運動定律、動能定理、機械能守恒定律等。要將電磁學和力學的知識綜合起來應用。,由于安培力和導體中的電流、運動速度均有關， 所以對磁場中運動導體進行動態(tài)分析十分必要。,,【例1】水平放置于勻強磁場中的光滑導軌上，有一根導體棒ab，用恒力F作用在ab上，由靜止開始運動，回路總電阻為R，分析ab 的運動情況，并求ab的最大速度。,,a=(F-f)/m v E=BLv I= E/R f=BIL,,,,,,,,,,,,解：當f=F 時，a=0，速度達到最大，,,F=f=BIL=B2 L2 vm /R,vm=FR / B2 L2,vm稱為收尾速度.,,2、電磁感應中的力學問題,2、電磁感應中的力學問題 基本方法： 1、用法拉第電磁感應定律和楞次定律 求感應電動勢的大小和方向。 2、求回路中的電流強度 3、分析導體受力情況（包含安培力，用左手定則） 4、列動力學方程求解。,【例2】 在磁感應強度為B的水平均強磁場中，豎直放置一個冂形金屬框ABCD，框面垂直于磁場，寬度BC＝L ，質量m的金屬桿PQ用光滑金屬套連接在框架AB和CD上如圖.金屬桿PQ電阻為R，當桿自靜止開始沿框架下滑時： (1)開始下滑的加速度為多少? (2)框內感應電流的方向怎樣？安培力的方向？ (3)金屬桿下滑的最大速度是多少?,解:（1）開始PQ受力為mg,,所以 a=g,（2）PQ向下加速運動,產生感應電流,方向順時針,受到向上的磁場力F作用。,(3)達最大速度時, F=BIL=B2 L2 vm /R=mg,∴vm=mgR / B2 L2,,【例3】已知：AB、CD足夠長，L，θ，B，R。金屬棒ab垂直于導軌放置，與導軌間的動摩擦因數為μ，質量為m，從靜止開始沿導軌下滑，導軌和金屬棒的電阻阻都不計。求ab棒下滑的最大速度,速度最大時做勻速運動,,受力分析，列動力學方程,,,(1)金屬桿剛進入磁場時的感應電動勢； (2)金屬桿剛進入磁場時的加速度；,①感應電動勢的大小 ②感應電流的大小和方向 ③使金屬棒勻速運動所需的拉力 ④感應電流的功率 ⑤拉力的功率,【作業(yè)1】如圖B=2T，金屬棒ab向右勻速運動，v=5m/s，L=40cm，電阻R=2Ω,其余電阻不計，摩擦也不計，試求：,【作業(yè)2】寬1m，足夠長的冂形金屬框架豎直放置，一根質量是0.1kg，電阻0.1Ω的金屬桿可沿框架無摩擦地滑動.金屬桿MN下方0.8m處有一垂直框架平面的勻強磁場，磁感應強度是0.1T，金屬桿MN由靜止釋放(如圖).求：,【作業(yè)1】豎直放置冂形金屬框架，寬1m，足夠長，一根質量是0.1kg，電阻0.1Ω的金屬桿可沿框架無摩擦地滑動.框架下部有一垂直框架平面的勻強磁場，磁感應強度是0.1T，金屬桿MN自磁場邊界上方0.8m處由靜止釋放(如圖).求： (1)金屬桿剛進入磁場時的感應電動勢； (2)金屬桿剛進入磁場時的加速度；,答：(1),(2) I=E/R=4A,F=BIL=0.4N,a=(mg-F)/m=6m/s2;,E=BLv=0.4V;,,【作業(yè)2】如圖B=2T，金屬棒ab向右勻速運動，v=5m/s， L=40cm，電阻R=2Ω,其余電阻不計，摩擦也不計，試 求：①感應電動勢的大小 ②感應電流的大小和方向 ③使金屬棒勻速運動所需的拉力 ④感應電流的功率 ⑤拉力的功率,,右手定則,,,,① 4v; ② 2A,b-a; ③ 1.6N; ④ 8w; ④ 8w,3、電磁感應中的能量問題,4、電磁感應中的圖象問題,能量轉化特點：①導體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化在回路中產生感應電流，機械能或其他形式的能量便轉化為電能。 ②具有感應電流的導體在磁場中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱，又可使電能轉化為機械能或電阻的內能，因此電磁感應過程總是伴隨著能量的轉化。,[例1] 在磁感應強度為B=1T的水平均強磁場中，豎直放置一個冂形金屬框ABCD，框面垂直于磁場，寬度BC＝1m ，質量1kg的金屬桿PQ用光滑金屬套連接在框架AB和CD上如圖.金屬桿PQ電阻為1Ω，當桿自靜止開始沿框架下滑時： （1）從開始下滑到達到最大速度過程中重力勢能轉化為什么能量？ （2）若達到最大速度時下落了10m，安培力做了多少功？,解:（1）由能量守恒定律,重力做功減小的重力勢能轉化為使PQ加速增大的動能和熱能 （2）50J,,3、電磁感應中的能量問題,例2、θ=30o，L=1m，B=1T，導軌光滑電阻不計，F功率 恒定且為6W，m=0.2kg、R=1Ω，ab由由靜止開始運動， 當s=2.8m時，獲得穩(wěn)定速度，在此過程中ab產生的熱量 Q=5.8J，g=10m/s2，求：（1）ab棒的穩(wěn)定速度 （2）ab棒從靜止開始達到穩(wěn)定速度所需時間。,,,基本方法：①用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應動勢的大小和方向。 ②畫出等效電路，求回路中電阻消耗電功率的表達式。 ③分析導體機械能的變化，用能量守恒關系得到機械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程。,3、電磁感應中的能量問題,1.如圖所示，一寬40cm的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里．一邊長為20cm的正方形導線框位于紙面內，以垂直于磁場邊界的恒定速度v＝20cm/s通過磁場區(qū)域，在運動過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行．取它剛進入磁場的時刻t＝0. 在下列圖線中，正確反映感應電流隨時間變化規(guī)律的是,思考:你能作出ad間電壓與時間的關系圖象嗎?,[ c ],4、電磁感應中的圖象問題,2、如圖所示豎直放置的螺線管和導線abcd構成回路，螺線管下方水平桌面上有一導體環(huán)。當導線abcd所圍區(qū)域內的磁場按下列哪一圖示方式變化時，導體環(huán)將受到向上的磁場力作用？,B,[ A ],