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1、关于电磁感应现象的应用常见四种应用第1页，讲稿共30张，创作于星期二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第2页，讲稿共30张，创作于星期二例例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，磁感应强度轨向里的匀强磁场中，如图所
2、示，磁感应强度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的速的速度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和流过度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和流过电阻电阻R1R1和和R2R2的电流大小？的电流大小？第3页，讲稿共30张，创作于星期二总结：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第4页，讲稿共30张，创作于星期二练习练习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
3、轨平面垂直于磁场方向。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第5页，讲稿共30张，创作于星期二练习练习2 2：两根光滑的长直金属导轨
4、：两根光滑的长直金属导轨MNMN、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abab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abab在外力作用下在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在abab运动距离
5、为运动距离为s s的过程中，整个回路中产生的焦的过程中，整个回路中产生的焦耳热为耳热为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 第6页，讲稿共30张，创作于星期二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第7页，讲稿共30张，创作于星期二练习练习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
6、轨间的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,在竖直在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt,（k0）那么在）那么在t为多大时为多大时,金属棒开始金属棒开始移动？移动？第8页，讲稿共30张，创作于星期二练习练习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，
7、如图所示。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。第9页，讲稿共30张，创作于星期二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
8、问题外力克服安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第10页，讲稿共30张，创作于星期二练习练习: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
9、在着大小恒定的空气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第11页，讲稿共30张，创作于星期二练习练习、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
10、，电阻，电阻r=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，磁场的磁感应强整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度度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的焦耳热之比后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2=2:1。导轨足够长且。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轨
11、电阻不计，棒在运动过程中时钟与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求保持良好接触。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第12页，讲稿共30张，创作于星期二题目中有对物理过程或物理规律的叙述，题目中有对物理过程或物理规律的叙述，给出备选图象，让考生选出符合题意的图像。给出备选图象，让考生选出符合题意的图像。解决这类问题可以有两种方法：一种是解决这类问题可以有两种方法：一种是“排排除法除法”，即排除与题目要求相违背的图象，即排除与题目要求相违背的图象，选出正
12、确图象；另一种是选出正确图象；另一种是“对照法对照法”，即按照即按照题目要求应用相关规律画出正确的草图，再与题目要求应用相关规律画出正确的草图，再与选项对照解决。选项对照解决。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第13页，讲稿共30张，创作于星期二1.1.如图如图如图如图1 1所示，一宽所示，一宽所示，一宽所示，一宽40cm40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直的匀强磁场区域，磁场方向垂直的匀强磁场区域，磁场方向垂直的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向。一边长为纸面向。一边长为纸面向。一边长为纸面向。一边长为20cm20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直的正方形导线框位于纸面
13、内，以垂直的正方形导线框位于纸面内，以垂直的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度于磁场边界的恒定速度于磁场边界的恒定速度于磁场边界的恒定速度v=20cm/sv=20cm/s通过磁场区域，在运动过程中，通过磁场区域，在运动过程中，通过磁场区域，在运动过程中，通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。线框有一边始终与磁场区域的边界平行。线框有一边始终与磁场区域的边界平行。线框有一边始终与磁场区域的边界平行。(以逆时针方向为电流以逆时针方向为电流以逆时针方向为电流以逆时针方向为电流的正方向的正方向的正方向的正方向)取它刚进入磁场的时刻取它刚进入磁场的时刻取它刚进入
14、磁场的时刻取它刚进入磁场的时刻t=0t=0，在图，在图，在图，在图2 2所示的图线中，所示的图线中，所示的图线中，所示的图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是正确反映感应电流随时间变化规律的是正确反映感应电流随时间变化规律的是正确反映感应电流随时间变化规律的是图140cm40cm 12 345123451 23 4512345ABCD图图2C C第14页，讲稿共30张，创作于星期二2.2.如图所示的异形导线框，匀速穿过一匀强磁场区，导如图所示的异形导线框，匀速穿过一匀强磁场区，导如图所示的异形导线框，匀速穿过一匀强磁场区，导如图所示的异形导线框，匀速穿过一匀强磁场区，导线框中的感应电流线框
15、中的感应电流线框中的感应电流线框中的感应电流i i随时间随时间随时间随时间t t变化的图象是（设导线框中电变化的图象是（设导线框中电变化的图象是（设导线框中电变化的图象是（设导线框中电流沿流沿流沿流沿abcdefabcdef为正方向）为正方向）为正方向）为正方向）D DbcadefDCAB首先将运动过程分段首先将运动过程分段处理在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和右手定则判定感应和右手定则判定感应电流的大小和方向电
16、流的大小和方向第15页，讲稿共30张，创作于星期二3.3.如图所示，一闭合直角三角形线框以速度如图所示，一闭合直角三角形线框以速度如图所示，一闭合直角三角形线框以速度如图所示，一闭合直角三角形线框以速度v v匀速穿过匀速穿过匀速穿过匀速穿过匀强磁场区域从匀强磁场区域从匀强磁场区域从匀强磁场区域从BCBC边进入磁场区开始计时，到边进入磁场区开始计时，到边进入磁场区开始计时，到边进入磁场区开始计时，到A A点离开点离开点离开点离开磁场区止的过程中，线框内感应电流的情况磁场区止的过程中，线框内感应电流的情况磁场区止的过程中，线框内感应电流的情况磁场区止的过程中，线框内感应电流的情况(以逆时针方向以逆
17、时针方向以逆时针方向以逆时针方向为电流的正方向为电流的正方向为电流的正方向为电流的正方向)是如下图所示中的是如下图所示中的是如下图所示中的是如下图所示中的AABCABCD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，再根据长度，再根据E=BLvE=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第16页，讲稿共30张，创作于星期二例例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
18、向的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面与的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线磁场方向垂直；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，使导线框从图示位置时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁方向移动，直到整个导线框离开磁场区域。以场区域。以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示为正。下列表示it关系的图示中，可能正确的是（关系的图示
19、中，可能正确的是（）0it0it0it0itA.D.C.B.ba第17页，讲稿共30张，创作于星期二第18页，讲稿共30张，创作于星期二第19页，讲稿共30张，创作于星期二第20页，讲稿共30张，创作于星期二第21页，讲稿共30张，创作于星期二badcef解：解：cd边从开始到边从开始到位置位置,cd切割的有效长度均匀增大切割的有效长度均匀增大cd边从边从到到位置，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 到到位置，位置，cd切割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 到到位置，位置，cd和和ef边都切割，总有效长度边都切割，总有效长度很快减小到很快减小
20、到0，由对称性，接下来的过由对称性，接下来的过程与前对称。程与前对称。可见图线可见图线C正确。正确。第22页，讲稿共30张，创作于星期二例例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向的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面与的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线磁场方向垂直；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
21、开磁场方向移动，直到整个导线框离开磁场区域。以区域。以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示为正。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解见下页解见下页第23页，讲稿共30张，创作于星期二注意题注意题注意题注意题中规定中规定中规定中规定的力的的力的的力的的力的正方向正方向正方向正方向5.5.图图图图1 1中中中中A A是一边长为是一边长为是一边长为是一边长为的方形线框的方形线框的方形线框的方形线框,电阻为电阻为电阻为电阻为R R。以恒定的速度。以恒定的速度。以
22、恒定的速度。以恒定的速度v v沿沿沿沿x x轴运动，轴运动，轴运动，轴运动，并穿过匀强磁场并穿过匀强磁场并穿过匀强磁场并穿过匀强磁场B B区域。若以区域。若以区域。若以区域。若以x x轴正轴正轴正轴正方向作为力的正方向，线框在图示位方向作为力的正方向，线框在图示位方向作为力的正方向，线框在图示位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置的时刻作为时间的零点置的时刻作为时间的零点置的时刻作为时间的零点,则磁场对线则磁场对线则磁场对线则磁场对线框的作用力框的作用力框的作用力框的作用力F F随时间随时间随时间随时间t t的变化图线为的变化图线为的变化图线为的变化图线为lAl图1xl3l
23、BF图21234512 34512 34512345ABCDFFFB B第24页，讲稿共30张，创作于星期二6、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垂直垂直纸面向里纸面向里为正，则以下关于线框中的感应电动势、磁通量、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感应电流及电功率的四个图象正确的是()CD第25页，讲稿共30张，创作于星期二题型二题型二.图象的关联图象的关联(变换变换)所谓图像的关联（变换）指的是两
24、个图象之所谓图像的关联（变换）指的是两个图象之间有一定的内在联系，也可以是互为因果关系，间有一定的内在联系，也可以是互为因果关系，可以通过相关规律由一个图象推知另一个图象。可以通过相关规律由一个图象推知另一个图象。处理这类问题，首先要读懂已知图象表示的处理这类问题，首先要读懂已知图象表示的物理物理规律或物理过程规律或物理过程，特别要注意两个对应时间段各物，特别要注意两个对应时间段各物理量的分析理量的分析（如斜率）（如斜率），然后再根据所求图象与，然后再根据所求图象与已知图象的联系，进行判断。已知图象的联系，进行判断。第26页，讲稿共30张，创作于星期二例例1矩形导线框矩形导线框abcd固定在匀
25、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磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度向里，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的正方的正方向，下列向，下列i-t图中正确图中正确的是（的是（）D第27页，讲稿共30张，创作于星期二 例例2：磁
26、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，线圈中的箭头为电流i的正方向（如图所示），已知线圈中感生电流的正方向（如图所示），已知线圈中感生电流i随时随时间而变化的图象如图所示，则磁感应强度间而变化的图象如图所示，则磁感应强度B随时间随时间而变化的图象可能是（而变化的图象可能是（）BiitBBBBttttABCDCD第28页，讲稿共30张，创作于星期二例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 3 4 5t/sE2E0E0-E0-2E0O1 2 3 4 5t/sE2E0E0-E0-2E0O1 2 3 4 5t/sE2E0E0-E0-2E0O1 2 3 4 5t/sABCDA第29页，讲稿共30张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第30页，讲稿共30张，创作于星期二