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1、关于电磁感应现象的应用常见四种应用现在学习的是第1页，共30页EIr Blv 电源电源 外电路外电路 内阻内阻 一、电磁感应现象中的电路问题一、电磁感应现象中的电路问题现在学习的是第2页，共30页 例例1 1、如图所示，在宽为、如图所示，在宽为0.5m0.5m的平行导轨上垂的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为直导轨放置一个有效电阻为r=0.6r=0.6的导体棒，的导体棒，在导轨的两端分别连接两个电阻在导轨的两端分别连接两个电阻R1=4R1=4、R2=6R2=6，其他电阻不计整个装置处在垂直导，其他电阻不计整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，如图所示，磁感应强轨向里的匀强磁场中，如图所示，磁
2、感应强度度 B=0.1TB=0.1T当直导当直导 体棒在导轨上以体棒在导轨上以v=6m/sv=6m/s的的速度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和流速度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和流过电阻过电阻R1R1和和R2R2的电流大小？的电流大小？现在学习的是第3页，共30页总结：求解电路问题的思路：求解电路问题的思路：求感应电动势求感应电动势E画等效电路图画等效电路图求感应电流求感应电流电压电压功率功率现在学习的是第4页，共30页 练习练习1：如图所示，磁感应强度：如图所示，磁感应强度B=0.2T的匀强的匀强磁场中有一折成磁场中有一折成30角的足够长的金属导轨角的足够长的金属导轨，导轨平面垂直
3、于磁场方向。一条长度导轨平面垂直于磁场方向。一条长度 的直导的直导线线MN垂直垂直ob方向放置在轨道上并接触良好。方向放置在轨道上并接触良好。当当MN以以v=4m/s从导轨从导轨O点开始向右平动时，点开始向右平动时，若所有导线单位长度的电阻若所有导线单位长度的电阻r=0.1/m。求：。求：经过时间经过时间t=2s 后：后：（1）闭合回路的感应电动势的瞬时值）闭合回路的感应电动势的瞬时值?（2）闭合回路中的电流大小和方向）闭合回路中的电流大小和方向?（3）2s内，闭合回路的感应内，闭合回路的感应 电动势平均值电动势平均值现在学习的是第5页，共30页 练习练习2 2：两根光滑的长直金属导轨：两根光
4、滑的长直金属导轨M NM N、MNMN平行置于同一水平面内，导轨间距为平行置于同一水平面内，导轨间距为l l，电阻不计，电阻不计，M M、MM处接有如图所示的电路，处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为电路中各电阻的阻值均为R R，电容器的电容为，电容器的电容为C C长度也为长度也为l l、阻值同为、阻值同为R R的金属棒的金属棒a ba b垂直垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B 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a ba b在外力作用下向在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在右匀速运动且与导轨保持良好接触，在abab运运
5、动距离为动距离为s s的过程中，整个回路中产生的焦耳的过程中，整个回路中产生的焦耳热为热为Q Q求求（1 1）abab运动速度运动速度v v的大小；的大小；（2 2）电容器所带的电荷量）电容器所带的电荷量q q v=4QRB2l2sq=CQRBls 现在学习的是第6页，共30页感应电流感应电流电磁感应现象电磁感应现象通电导线在磁场中受到安培力通电导线在磁场中受到安培力二、电磁感应现象中的力学问题二、电磁感应现象中的力学问题现在学习的是第7页，共30页 练习练习1.如图所示如图所示,U形导线框固定在水平面上形导线框固定在水平面上,右端放有质量为右端放有质量为m的金属棒的金属棒ab,ab与导轨间的
6、与导轨间的动摩擦因数为动摩擦因数为,它们围成的矩形边长分别为它们围成的矩形边长分别为L1、L2,回路的总电阻为回路的总电阻为R.从从t=0时刻起时刻起,在竖在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场场B=kt,（k0）那么在）那么在t 为多大时为多大时,金属棒开金属棒开始移动？始移动？现在学习的是第8页，共30页 练习练习2.均匀导线制成的单匝正方形闭合线框均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为，每边长为L，总电阻为，总电阻为R，总质量为，总质量为m。将其置于磁感应强度为将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方的水平匀强磁场上方h处，如图所示
7、。线框由静止自由下落，线框平处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁边始终与水平的磁场边界面平行。当场边界面平行。当cd边刚进入磁场时：边刚进入磁场时：（1）求线框中产生的感应电动势大小；）求线框中产生的感应电动势大小；（2）求）求cd两点间的电势差大小；两点间的电势差大小；（3）若此时线框加速度恰好为零，）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度求线框下落的高度h所应满足的条件。所应满足的条件。现在学习的是第9页，共30页电能电能其他形式能其他形式能焦耳热焦耳热三、电磁感应现象中的能量问题三、电磁感应现象中的能量问题外力克服安
8、培力做功外力克服安培力做功感应电流做功感应电流做功现在学习的是第10页，共30页 练习练习:如图所示，将边长为如图所示，将边长为a、质量为、质量为m、电阻为、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里线框向上离开磁场时的速度刚好是进人面向里线框向上离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进人磁场整个运动过段高度，然后落下并匀速进人磁场整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气
9、阻力程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不且线框不发生转动求：发生转动求：(1)线框在下落阶段匀速进人磁场线框在下落阶段匀速进人磁场 时的速度时的速度V2；(2)线框在上升阶段刚离开磁场时线框在上升阶段刚离开磁场时 的速度的速度V1；(3)线框在上升阶段通过磁场过程线框在上升阶段通过磁场过程 中产生的焦耳热中产生的焦耳热Q现在学习的是第11页，共30页 练习练习、如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水、如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距平面内，导轨间距l=0.5m，左端接有阻值，左端接有阻值R=0.3的电阻。的电阻。一质量一质量m=0.1kg，电阻，电阻r=
10、0.1的金属棒的金属棒MN放置在导轨上，放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=9m时撤去外力，时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比的焦耳热之比Q1：Q2=2:1。导轨足够长且电阻不计，棒在运动。导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中时钟与导轨垂直且两端与导
11、轨保持良好接触。求过程中时钟与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求1、棒在匀加速过程中，通过电阻、棒在匀加速过程中，通过电阻R的电荷量的电荷量q：2、撤去外力后回路中产生的焦耳热、撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2：3、外力做的功、外力做的功WF现在学习的是第12页，共30页四、电磁感应现象中的图像问题四、电磁感应现象中的图像问题现在学习的是第13页，共30页图140cm40cm vist/oist/oist/oist/o12 345123451 23 4512345ABCD图图2现在学习的是第14页，共30页bcadefDitoitoitoitoCAB首先将运动过程分段首先将运动过程分段处理在
12、每一段运动处理在每一段运动过程中确定哪一段导过程中确定哪一段导线切割磁感线，它就线切割磁感线，它就相当于电源，然后确相当于电源，然后确定切割磁感线的有效定切割磁感线的有效长度，再根据长度，再根据E=BLvE=BLv和右手定则判定感和右手定则判定感应电流的大小和方应电流的大小和方向向现在学习的是第15页，共30页AABCitoABCitoitoitoD首先将运动过程分段处理在每一段运动过程中确定哪一段导线首先将运动过程分段处理在每一段运动过程中确定哪一段导线切割磁感线，它就相当于电源，然后确定切割磁感线的有效长度切割磁感线，它就相当于电源，然后确定切割磁感线的有效长度，再根据，再根据E=BLvE
13、=BLv和右手定则判定感应电流的大小和方向和右手定则判定感应电流的大小和方向现在学习的是第16页，共30页例例4如图，一个边长为如图，一个边长为l 的正方形虚线框内有垂直于纸的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直与导线框的一条边垂直，ba 的延长线平分导线框。在的延长线平分导线框。在t0时，使导线框从图示位时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区方向移动，直到整个导线框
14、离开磁场区域。以域。以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示。下列表示it关系的图示中，可能正确的是（关系的图示中，可能正确的是（）0it0it0it0itA.D.C.B.ba现在学习的是第17页，共30页现在学习的是第18页，共30页现在学习的是第19页，共30页现在学习的是第20页，共30页现在学习的是第21页，共30页badcef解：解：cd边从开始到位置边从开始到位置,cd切割的有效长度均匀增大切割的有效长度均匀增大cd边从到位置，边从到位置，cd切割的有效长度不变，切割的有效长度不变，cd边从边从 到位置，到位置，cd切割
15、的有效长度均匀减小，切割的有效长度均匀减小，cd边从边从 到位置，到位置，cd和和ef边都切割，总有效长度很边都切割，总有效长度很快减小到快减小到0，由对称性，接下来的由对称性，接下来的过程与前对称。过程与前对称。可见图线可见图线C正确。正确。现在学习的是第22页，共30页例例4如图，一个边长为如图，一个边长为l 的正方形虚线框内有垂直于纸面的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，与导线框的一条边垂直，ba 的延长线平分导线
16、框。在的延长线平分导线框。在t0时，使导线框从图示位置开时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区方向移动，直到整个导线框离开磁场区域。以域。以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示。下列表示it关系的图示中，可能正确的是（关系的图示中，可能正确的是（）0it0it0it0itA.D.C.B.Cba解见下页解见下页现在学习的是第23页，共30页lAl图1xl3lBF图2)(vltoooo1234512 3451234512345ABCDFFF)(vlt)(vlt)(vlt现在学习的是第
17、24页，共30页 6、现使线框以速度现使线框以速度v匀速穿过磁场区域匀速穿过磁场区域,若以初始位置为计若以初始位置为计时起点，规定时起点，规定电流逆时针方向电流逆时针方向时的电动势方向为时的电动势方向为正正，B垂直纸垂直纸面向里面向里为正，则以下关于线框中的感应电动势、磁通量、感为正，则以下关于线框中的感应电动势、磁通量、感应电流及电功率的四个图象正确的是应电流及电功率的四个图象正确的是()CD现在学习的是第25页，共30页题型二题型二.图象的关联图象的关联(变换变换)现在学习的是第26页，共30页例例1矩形导线框矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向固定在匀强磁场中，磁感线的方向与
18、导线框所在平面垂直，规定与导线框所在平面垂直，规定 磁场的正方向垂直纸面向磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所随时间变化的规律如图所0B/Tt/sB0-B01234dabc0i/At/sI0-I01 2 3 40i/At/sI0-I01 2 3 40i/At/sI0-I01 2 3 40i/At/sI0-I01 2 3 4CABD示。若规定顺时针方示。若规定顺时针方向为感应电流向为感应电流i的正的正方向，下列方向，下列i-t图中正图中正确的是（确的是（）D现在学习的是第27页，共30页 例例2：磁感应强度：磁感应强度B的正方向，线圈中的箭头为电流的正方向，
19、线圈中的箭头为电流i的的正方向（如图所示），已知线圈中感生电流正方向（如图所示），已知线圈中感生电流i随时间随时间而变化的图象如图所示，则磁感应强度而变化的图象如图所示，则磁感应强度B随时间而变随时间而变化的图象可能是（化的图象可能是（）BiitBBBBttttABCDCD现在学习的是第28页，共30页例3、在竖直向上的匀强磁场中，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图所示，当磁场流的正方向如图所示，当磁场的磁感应强度的磁感应强度B随时间随时间t如图变如图变化时，在图中正确表示线圈感化时，在图中正确表示线圈感应电动势应电动势E变化的是（变化的是（）BIBt/sO2 3 4 5E2E0E0-E0-2E0O1 2 345t/sE2E0E0-E0-2E0O1 2 345t/sE2E0E0-E0-2E0O1 2 345t/sE2E0E0-E0-2E0O1 2 345t/sABCDA现在学习的是第29页，共30页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第30页，共30页