高二物理选修3 电磁感应综合应用 课件.ppt

专题 电磁感应规律的综合应用 电磁感应规律综合应用的常见题型 2 电磁感应中的力学问题 1 电磁感应中的电路问题 3 电磁感应中的能量问题 4 电磁感应中的图象问题 例1 圆环水平 半径为a 总电阻为2r 磁场竖直向下 磁感强度为b 导体棒mn长为2a 电阻为r 粗细均匀 与圆环始终保持良好的电接触 当金属棒以恒定的速度v向右移动经过环心o时 求 1 棒上电流的大小和方向及棒两端的电压umn 2 在圆环和金属棒上消耗的总的热功率 1电磁感应中的电路问题 利用e blv求电动势 右手定则判断方向 分析电路画等效电路图 例2 线圈50匝 横截面积20cm2 电阻为1 已知电阻r 99 磁场竖直向下 磁感应强度以100t s的变化度均匀减小 在这一过程中通过电阻r的电流多大小和方向 利用楞次定律判断方向 画等效电路图利用闭合欧姆定律求电流 基本方法 1 用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向 2 画等效电路 3 运用闭合电路欧姆定律 串并联电路性质 电功率等公式联立求解 例1 已知 ab cd足够长 l b r 金属棒ab垂直于导轨放置 与导轨间的动摩擦因数为 质量为m 从静止开始沿导轨下滑 导轨和金属棒的电阻阻都不计 求ab棒下滑的最大速度 速度最大时做匀速运动 受力分析 列动力学方程 2 电磁感应中的力学问题 例2 如图b 0 2t 金属棒ab向右匀速运动 v 5m s l 40cm 电阻r 0 5 其余电阻不计 摩擦也不计 试求 感应电动势的大小 感应电流的大小和方向 使金属棒匀速运动所需的拉力 感应电流的功率 拉力的功率 右手定则 基本方法 1 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向 2 求回路中的电流强度3 分析导体受力情况 包含安培力 用左手定则 4 列动力学方程求解 例3 导轨光滑 水平 电阻不计 间距l 0 20m 导体棒长也为l 电阻不计 垂直静止于导轨上 磁场竖直向下且b 0 5t 已知电阻r 1 0 现有一个外力f沿轨道拉杆 使之做匀加速运动 测得f与时间t的关系如图所示 求杆的质量和加速度a 30s末功率 例1 30 l 1m b 1t 导轨光滑电阻不计 f功率恒定且为6w m 0 2kg r 1 ab由由静止开始运动 当s 2 8m时 获得稳定速度 在此过程中ab产生的热量q 5 8j g 10m s2 求 1 ab棒的稳定速度 2 ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间 3 电磁感应中的能量问题 例2 水平面光滑 金属环r 10cm r 1 m 1kg v 10m s向右匀速滑向有界磁场 匀强磁场b 0 5t 从环刚进入磁场算起 到刚好有一半进入磁场时 圆环释放了32j的热量 求 1 此时圆环中电流的即时功率 2 此时圆环运动的加速度 能量转化特点 导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流 机械能或其他形式的能量便转化为电能 具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热 又可使电能转化为机械能或电阻的内能 因此电磁感应过程总是伴随着能量的转化 基本方法 用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应动势的大小和方向 画出等效电路 求回路中电阻消耗电功率的表达式 分析导体机械能的变化 用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程 1 常见的图象有 b t te tu ti tf te xu xi xf x等图象 1 以上b e u i f等各矢量是有方向的 通常用正负表示 具体由楞次定律判断 2 以上各物理量的大小由法拉第电磁感应定律判断 3 需注意的问题 磁通量是否变化以及变化是否均匀 感应电动势 感应电流 大小以及是否恒定 感应电动势 感应电流 的方向 电磁感应现象产生的过程以及时间段 从图像上获取已知条件 分析物理过程 从抽象的图像出发 建立实际的物理模型 4 电磁感应中的图象问题 例1 磁感应强度b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i随时间而变化的图象如图所示 则磁感应强度b随时间而变化的图象可能是 cd 例2 匀强磁场的磁感应强度为b 0 2t 磁场宽度l 3m 一正方形金属框连长ab d 1m 每边电阻r 0 2 金属框以v 10m s的速度匀速穿过磁场区 其平面始终一磁感线方向垂直 如图所示 1 画出金属框穿过磁场区的过程中 金属框内感应电流的 i t 图线 以顺时针方向电流为正 2 画出ab两端电压的u t图线 例3 如图 甲 中 a是一边长为l的正方形导线框 电阻为r 今维持以恒定的速度v沿x轴运动 穿过如图所示的匀强磁场的有界区域 若沿x轴的方向为力的正方向 框在图示位置的时刻作为计时起点 则磁场对线框的作用力f随时间t的变化图线为图 乙 中的 b 例4 如图所示 半径为r的闭合金属环处于垂直于环的匀强磁场中 现用平行环现的拉力f 欲将金属环从磁场的边界匀速拉出 则拉力f随