电磁感应综合应用四大综合问题ppt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四种题型 1 电磁感应中的力学问题 2 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 电动式 发电式 阻尼式 运动特点 最终特征 a逐渐减小的减速运动 静止 a逐渐减小的加速运动 匀速 a逐渐减小的加速运动 匀速 基本模型 I 0 或恒定 I恒定 I 0 单棒问题 1 力学问题 动态分析 阻尼式单棒 1 电路特点 导体棒相当于电源 2 安培力的特点 安培力为阻力 并随速度减小而减小 3 加速度特点 加速度随速度减小而减小 v0 4 运动特点 a减小的减速运动 5 最终状态 静止 电动式单棒 1 电路特点 导体为电动边 运动后产生反电动势 等效于电机 2 安培力的特点 安培力为运动动力 并随速度增大而减小 3 加速度特点 加速度随速度增大而减小 4 运动特点 a减小的加速运动 t vm 反电动势 5 最终特征 匀速运动 6 两个极值 1 最大加速度 2 最大速度 v 0时 E反 0 电流 加速度最大 稳定时 速度最大 电流最小 电动式单棒 7 稳定后的能量转化规律 8 起动过程中的两个规律 1 能量关系 2 瞬时加速度 还成立吗 电动式单棒 9 几种变化 1 导轨不光滑 2 倾斜导轨 3 有初速度 4 磁场方向变化 电动式单棒 例1 如图所示 水平放置的足够长平行导轨MN PQ的间距为L 0 1m 电源的电动势E 10V 内阻r 0 1 金属杆EF的质量为m 1kg 其有效电阻为R 0 4 其与导轨间的动摩擦因数为 0 1 整个装置处于竖直向上的匀强磁场中 磁感应强度B 1T 现在闭合开关 求 1 闭合开关瞬间 金属杆的加速度 2 金属杆所能达到的最大速度 3 当其速度为v 20m s时杆的加速度为多大 忽略其它一切电阻 g 10m s2 1 a 1m s2 2 v 50m s 3 a 0 6m s2 发电式单棒 1 电路特点 导体棒相当于电源 当速度为v时 电动势E Blv 2 安培力的特点 安培力为阻力 并随速度增大而增大 3 加速度特点 加速度随速度增大而减小 4 运动特点 a减小的加速运动 t vm 5 最终特征 匀速运动 6 两个极值 1 v 0时 有最大加速度 2 a 0时 有最大速度 发电式单棒 7 稳定后的能量转化规律 8 起动过程中的两个规律 1 能量关系 2 瞬时加速度 是否成立 发电式单棒 问 9 几种变化 3 拉力变化 4 导轨面变化 竖直或倾斜 1 电路变化 2 磁场方向变化 加沿斜面恒力 通过定滑轮挂一重物 若匀加速拉杆则F大小恒定吗 加一开关 发电式单棒 例2 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 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 m 1kg a 1m s2 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 2 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 1 I 4Bav 3R由N到M 2 P 8B2a2v2 3R 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 I 0 1A 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 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 功能关系 1 合外力做功等于动能改变 2 安培力做功等于电能的改变 安培力做正功 电能向其他形式能转化 安培力做负功 其他形式能向电能转化 即 克服安培力做了多少功就有多少其他形式能向电能转化 3 除了重力以外的其他外力做功等于机械能的改变 电磁感应中的能量问题 1 思路 从能量转化和守恒着手 运用动能定理或能量守恒定律 基本思路 受力分析 弄清哪些力做功 正功还是负功 明确有哪些形式的能量参与转化 哪些增哪些减 由动能定理或能量守恒定律列方程求解 能量转化特点 其它能 如 机械能 电能 内能 焦耳热 安培力做负功 电流做功 其他形式能 2 电能求解的三种方法 功能关系 Q W安 能量守恒 Q E其他 利用电流做功 Q I2Rt 例1 如图所示 一宽40cm的匀强磁场区域 磁场方向垂直纸面向里 一边长为20cm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v 20cm s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 取它刚进入磁场的时刻t 0 在下列图线中 正确反映感应电流随时间变化规律的是 思考 你能作出ad间电压与时间的关系图象吗 c 4 电磁感应中的图象问题 例2 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3 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4 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5 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i随时间t变化的图象是 设导线框中电流沿abcdef为正方向 D 例6 如图所示 一闭合直角三角形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域 从BC边进入磁场区开始计时 到A点离开磁场区止的