(A)4.4法拉第电磁感应定律的应用

1、 1.知道什么叫感应电动势知道什么叫感应电动势 2.知道磁通量的变化率是表示磁通量变知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别化快慢的物理量，并能区别、和和 3.理解法拉第电磁感应定律的内容及数学理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式表达式 4.知道公式知道公式E=Blvsin的推导过程，会用的推导过程，会用E=Blvsin和和 解决问题解决问题. 5.感悟从不同物理现象中抽象出个性和共感悟从不同物理现象中抽象出个性和共性问题的方法。性问题的方法。tnE t tnE NS+-GGG等效电路图等效电路图 产生电动势的那部分产生电动势的那部分导体导体相当于相当于电源电源要求：做题时

2、必须画等要求：做题时必须画等效电路！效电路！NS+-GGG等效电路等效电路图图探究探究：感应电动势的大小与哪些因素有关？感应电动势的大小与哪些因素有关？ 在电磁感应现象中产生在电磁感应现象中产生的电动势叫的电动势叫感应电动势（感应电动势（E） 如果电路是断开的，电路如果电路是断开的，电路中就没有感应电流，但感应电中就没有感应电流，但感应电动势仍然存在动势仍然存在.rREIGSN+ +G方法：电流表指针偏转大小来表示方法：电流表指针偏转大小来表示感应感应 电动势的大小电动势的大小总电阻一定时总电阻一定时,E,E越大越大,I,I越大越大, ,指针偏转越大指针偏转越大. .变化的快慢不同变化的快慢不

3、同 00产生了产生了I II I大小不等大小不等结论：磁通量变化越快，感应电动势越大。结论：磁通量变化越快，感应电动势越大。 磁通量的变化快慢磁通量的变化快慢; ;)(t磁通量磁通量感应电流感应电流相同相同不同不同观察与思考：观察与思考： 在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入中同一位置，快插入和慢插入磁通量、磁通量、感应电流感应电流有什么相同和不同有什么相同和不同? ? 磁通量的变化率磁通量的变化率法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

4、电路的磁通量的变化率成正比。 1.1.内容内容: :tnEtE2.2.公式公式: :ln n为线圈的匝数为线圈的匝数 （若闭合电路是一个（若闭合电路是一个n n匝线圈，则相当于匝线圈，则相当于n n个相同的电个相同的电源串联源串联, ,且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同）且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同） 实际工作中实际工作中, ,为了获得较大的感应电动势为了获得较大的感应电动势, ,常常采常常采用几百匝甚至几千匝的线圈用几百匝甚至几千匝的线圈l公式中公式中取绝对值，不涉及正负，感应电流的方取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断向另行判断。物理量都取国际单位物理量都取国际单位 。 1

5、1、关于电磁感应，下述说法中正确的是、关于电磁感应，下述说法中正确的是A A 穿过线圈的磁通量越大穿过线圈的磁通量越大, ,感应电动势越大感应电动势越大B B 穿过线圈的磁通量为零穿过线圈的磁通量为零, ,感应电动势一定为零感应电动势一定为零C C 穿过线圈的磁通量的变化越大穿过线圈的磁通量的变化越大, ,感应电动势越大感应电动势越大D D 穿过线圈的磁通量变化越快穿过线圈的磁通量变化越快, ,感应电动势越大感应电动势越大Dl区别区别、/t t- -/10- -2Wbt/s0.1 0.2 0.30120.6l理解理解 （/t） /t：平均值；平均值；t 0，/表示瞬时值表示瞬时值-类比加速度类

6、比加速度l区别区别、/t t- -/10- -2Wbt/s0.1 0.2 0.30120.6-类比加速度类比加速度t图中：斜率大小？斜率大小？斜率正负？斜率正负？NSG 2 2、一个匝数为、一个匝数为100100、面积为、面积为10cm10cm2 2的线圈的线圈垂直磁场放置垂直磁场放置, , 在在0.5s0.5s内穿过它的磁场从内穿过它的磁场从3T3T随时间均匀增加到随时间均匀增加到9T9T。求磁通量的变化率及。求磁通量的变化率及线圈中的感应电动势。线圈中的感应电动势。1.2VB/Tt/s390.51.2102 T/slB随时间随时间t均均 匀变化的含义匀变化的含义 B=3+12t0.70.8

7、4.5Bt图中(S不变时)：斜率大小？斜率大小？斜率正负？斜率正负？tE ttBLv BLv （V V是杆相对于磁场的速度）是杆相对于磁场的速度）导体导体切割切割磁感线时的磁感线时的感应电动势感应电动势如图所示闭合线框一部分导体长如图所示闭合线框一部分导体长L,L,处于处于匀强磁场中，磁感应强度是匀强磁场中，磁感应强度是B B，导体以速度导体以速度v v匀速切割磁感线，求产生感应电动势的大小。匀速切割磁感线，求产生感应电动势的大小。 GabvoabG垂直切割时E=nBLvE的范围？等效电路图？等效电路图？ 例题（重点题）例题（重点题）一个水平放置的导体框架一个水平放置的导体框架,宽度宽度L=1

8、.50m,接有电阻接有电阻R=4, 磁感应强度磁感应强度B=0.40T,方向如图方向如图.今有一导体棒今有一导体棒ab跨放在框架上跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动并能无摩擦地沿框滑动,框架导体均不计框架导体均不计, ab电阻为电阻为2.以以v=4.0m/s的速度匀速运的速度匀速运动动,求求 (1) 电源的电动势的大小？电源的电动势的大小？ a、b哪点电势高？哪点电势高？ (2) a、b两点间的电势差及回路上感应电流的大小？两点间的电势差及回路上感应电流的大小？ (3)电源内阻消耗功率多大电源内阻消耗功率多大?电阻电阻R上消耗功率多大上消耗功率多大? (4)导体导体ab所受的安培力方向及大小所

9、受的安培力方向及大小? 2.4V a； 1.6V 0.4A；0.32w 0.64w; 水平向左水平向左 0.24N；badcRBvCl等效电路图等效电路图l有感应电动势不一定存在感应电流。有感应电流一有感应电动势不一定存在感应电流。有感应电流一定存在感应电动势。定存在感应电动势。cos1VV cosBLVE 若导体运动方向跟磁感应强度方向有若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角。夹角。V V不垂直不垂直B B、B、LV、L等效电路图等效电路图RE、r体会切割含义体会切割含义V是相对于磁场的速度是相对于磁场的速度；B 、V、 L两两垂直；两两垂直；L为切割有效长度。为切割有效长度。) ) )abB

10、V等效等效电路电路图图RE、rabrRELVIcosrRRELVUabcosBLVVVV)12341、3、4：L有效有效=ELV2: L有效有效=ELV / sin *B * 4、导体、导体ab长长 ,在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,以角速度以角速度 绕绕a端转动端转动,转动平面与磁场垂直转动平面与磁场垂直,则则ab的电势差为的电势差为_.abLbBLE 2LBL221BL 5、边长为、边长为L正方形线框正方形线框,以速度以速度v在有在有界的匀强磁场界的匀强磁场B中运动中运动,确定在确定在1、2、3位位置回路中感应电动势及置回路中感应电动势及a、b两端的电压。两端的电压

11、。vabcdvabcdvabcd132E=BLV、Uab=BLV/4E=BLV、Uab=3BLV/4E=0、Uab=BLVl在确定那部分导体是电源的基础上画出等效电路图在确定那部分导体是电源的基础上画出等效电路图l回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应 电动势不一定为零。电动势不一定为零。 电源在电动机线圈中产电源在电动机线圈中产生电流的方向怎样生电流的方向怎样?AB边、边、CD边受力方向怎样边受力方向怎样?线圈的运动方向怎样线圈的运动方向怎样? 直流电动机的原理：直流电动机的原理：通电导线在磁场中受安培通电导线在磁场中受安培力而运动。力而运动

12、。 感应电动势总要削感应电动势总要削弱电源产生的电流弱电源产生的电流,这个这个电动势叫电动势叫反电动势反电动势.电动机转动时，线圈中也会产生感电动机转动时，线圈中也会产生感应电动势，方向怎样？应电动势，方向怎样？ 反电动势作用是阻碍线圈的转动，反电动势作用是阻碍线圈的转动，如果要使线圈维持原来的转动，电源如果要使线圈维持原来的转动，电源就要向电动机提供能量，这正电能转就要向电动机提供能量，这正电能转化为其他形式的能的过程。化为其他形式的能的过程。线圈电阻线圈电阻E-E反反= I (R + r)E、rE反反I E反反即机械即机械功率功率 I E = I E反反+I2 (R+ r)I E = I

13、E反反+I2 R+ I2 r电动机：电动机：IUM=I E反反+I2 R演示实验演示实验 电动机启动时的电流表读数的变化。电动机启动时的电流表读数的变化。 电动机空载时与负载时电流表读数的变化。电动机空载时与负载时电流表读数的变化。分析依据分析依据E-E反反= I (R + r)阻力大阻力大速度小速度小反电动势小反电动势小电动机的电流大电动机的电流大思考：电动机在使用中应注意什么？思考：电动机在使用中应注意什么？ 1、在电磁感应现象中，下列说法正确在电磁感应现象中，下列说法正确的是（的是（ ）A导体相对磁场运动，导体内一定会产导体相对磁场运动，导体内一定会产 生感应电流生感应电流B导体做切割磁

14、感线的运动，导体内一定导体做切割磁感线的运动，导体内一定 会产生感应电流会产生感应电流C闭合电路在磁场内做切割磁感线运动闭合电路在磁场内做切割磁感线运动 导体内一定会产生感应电流导体内一定会产生感应电流D穿过闭合电路的磁通量发生变化，在穿过闭合电路的磁通量发生变化，在 电路内一定会产生感应电流电路内一定会产生感应电流D巩固练习巩固练习 2 2（重点题）（重点题）一个水平放置的导体框架一个水平放置的导体框架,宽度宽度L=1.50m,接有电阻接有电阻R=4, 磁感应强度磁感应强度B=0.40T,方向如图方向如图.今有一导体棒今有一导体棒ab跨放在框架上跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动并能无摩擦地

15、沿框滑动,框架导体均不计框架导体均不计, ab电阻为电阻为2.以以v=4.0m/s的速度匀速运的速度匀速运动动,求求 (1) 电源的电动势的大小？电源的电动势的大小？ a、b哪点电势高？哪点电势高？ (2) a、b两点间的电势差及回路上感应电流的大小？两点间的电势差及回路上感应电流的大小？ (3)电源内阻消耗功率多大电源内阻消耗功率多大?电阻电阻R上消耗功率多大上消耗功率多大? (4)导体导体ab所受的安培力方向及大小所受的安培力方向及大小? 2.4V a； 1.6V 0.4A；0.32w 0.64w; 水平向左水平向左 0.24N；badcRBvCl等效电路图等效电路图l有感应电动势不一定存

16、在感应电流。有感应电流一有感应电动势不一定存在感应电流。有感应电流一定存在感应电动势。定存在感应电动势。 3、如图所示，面积为、如图所示，面积为0.2m2的的100匝线圈匝线圈处于的垂直指向纸内的匀强磁场中处于的垂直指向纸内的匀强磁场中,与电阻与电阻R组组成的闭合电路。已知，磁感应强度随时间变化成的闭合电路。已知，磁感应强度随时间变化的规律为的规律为B=(2+0.2t)T,线圈的电阻为线圈的电阻为4 ，R=6，求，求 （1）a、b两点间的电压。两点间的电压。 （2）010s内通过线圈内通过线圈 某截面的电量某截面的电量 。 bRaB-2.4V4C cBdOOabRLBL21212LLBn21L

17、LnB 4、在磁感应强度为、在磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,有一个匝有一个匝数为数为n的矩形线圈的矩形线圈,边长边长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴线圈绕中心轴OO以角速度以角速度由图示位置逆时针方向转动。求由图示位置逆时针方向转动。求 (1) 如图所示的位置如图所示的位置中中线圈线圈产生感应电动势产生感应电动势; (2) 线圈转过线圈转过 1/4 周的过程中的平均感应电动势。周的过程中的平均感应电动势。(3) 设线圈的总电阻为设线圈的总电阻为R，线圈转过，线圈转过1/4周的过程周的过程中通过某一截面的电量。中通过某一截面的电量。tnEBLvE l公式公式 的选取的选取l=0 ，

18、=0 ，E感 由由 决定决定t l电量的求法电量的求法 t * *5 5、如图所示很长的固定导轨，置于竖直向、如图所示很长的固定导轨，置于竖直向下的匀强磁场下的匀强磁场B中。导体中。导体abab静止。不计电源内阻及静止。不计电源内阻及导轨、导轨、ab的电阻和摩擦。的电阻和摩擦。（1 1）导体）导体ab从静止开始从静止开始受到安培力的作用会向右受到安培力的作用会向右运动，分析运动，分析ab的运动状态。的运动状态。（2）导体杆从静止拉起重物。导体杆从静止拉起重物。在带动重物运动过程中，在带动重物运动过程中，分析电路的能量关系。分析电路的能量关系。 导体杆运动时产生的感应电动势导体杆运动时产生的感应

19、电动势, ,总要削弱电源总要削弱电源电动势的作用，这个电动势称为反电动势电动势的作用，这个电动势称为反电动势. .RBEab加速度减小的加速运动，加速度减小的加速运动，最终匀速匀速运动。最终匀速匀速运动。电能电能电路焦耳热电路焦耳热+ab和重物的机械能和重物的机械能法拉第的创新（法拉第的创新（18311831年年1010月月2828日）日） 圆盘发电机，首先圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。化为电能的序幕。研究一个回路研究一个回路研究磁场中运动研究磁场中运动的一段导体的一段导体t t时间内的平时间内的平均电动势均电动势一般求解某时刻的一般求解某时刻的瞬时电

20、动势瞬时电动势公式本质上是统一的公式本质上是统一的 中的时间趋近于中的时间趋近于0时，则时，则E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势当导体做切割磁感线运动时，用当导体做切割磁感线运动时，用求求E比较方便；比较方便； 当穿过电路的磁通量发生变化时，用当穿过电路的磁通量发生变化时，用 比较方便。比较方便。两个公式的比较两个公式的比较tnEBLvE 区区别别联联系系 1.了解感生电场，知道感生电动势产生了解感生电场，知道感生电动势产生的原因，会判断感生电动势的方向，并会计的原因，会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。算它的大小。 2.了解动生电动势的产生以及与洛仑兹了解动生电动势的产生以及与洛仑兹力

21、的关系，会判断动生电动势的方向，并会力的关系，会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小。计算它的大小。 3.了解电磁感应规律的一般应用，会联了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析。系科技实例进行分析。4.5电磁感应现象的两种情况电磁感应现象的两种情况感生电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场。感生电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场。 (英国物理学学家麦克斯韦提出）英国物理学学家麦克斯韦提出）l静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场电场线是由静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场电场线是由正电荷出发，终于负电荷，电场线是不闭合的，而感应正电荷出发，终于负电荷，电场线是不闭合的，而感应

22、电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。 哪一种作用扮演了哪一种作用扮演了非静电力的角色？非静电力的角色？感应电动势：由感生电场使导体感应电动势：由感生电场使导体 产生的电动势叫感产生的电动势叫感 生电动势。生电动势。非静电力就是感生电场对自由电荷的作用非静电力就是感生电场对自由电荷的作用tBSnE1rE baBttnE12ab 1、如图内壁光滑的塑料管弯成的圆环平、如图内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将

23、增大时，小球将( )A.沿顺时针方向运动沿顺时针方向运动B.沿逆时针方向运动沿逆时针方向运动C.在原位置附近往复运动在原位置附近往复运动D.仍然保持静止状态仍然保持静止状态l由楞次定律判断感应电流的方向由楞次定律判断感应电流的方向感生电场的方感生电场的方 向向带负电小球的运方向带负电小球的运方向 。 l感生电场的产生条件感生电场的产生条件:变化的磁场，与是否有闭合回变化的磁场，与是否有闭合回 路无关。路无关。A 2 2、现代科学研究需要用到、现代科学研究需要用到高速电子，电子感应加速器就是高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场对电子加速度的设利用感生电场对电子加速度的设备，它的基本原理如图所

24、示，上备，它的基本原理如图所示，上下为电磁铁的两个磁极，磁极之下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真间有一个环形真空室，电子在真空室中作圆周运动。电磁铁线圈空室中作圆周运动。电磁铁线圈电流的大小方向可以变化，产生电流的大小方向可以变化，产生感生电场是电子加速。感生电场是电子加速。 当电磁铁线圈的电流方向与当电磁铁线圈的电流方向与图示方向一致时，电流的大小如图示方向一致时，电流的大小如何变化才能使电子加速何变化才能使电子加速? ? 电磁铁中电流由小到大电磁铁中电流由小到大侧侧视视图图俯俯视视图图电子感应加速器电子感应加速器能否加速质子等其它粒子能否加速质子等其它粒子?应用实例应

25、用实例电子感应加速器电子感应加速器RBrPMNCQDv 3 、如图水平面上有两根相距如图水平面上有两根相距L的足够长的平行金属导轨的足够长的平行金属导轨MN和和PQ，它们的电阻可忽略不计，在，它们的电阻可忽略不计，在M和和 P之间接电阻之间接电阻R，导体棒，导体棒CD其电阻为其电阻为r ，与导轨接触良好，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场强磁场B中，现使中，现使CD以速度以速度v向右匀速运动。向右匀速运动。C、 D哪端电势高哪端电势高?l分析分析C C点电势高的原因点电势高的原因 自由电荷会随着导线棒运动，并因此受自由电荷会随着导线棒运动，并因此受到

26、洛伦兹力。到洛伦兹力。 导体中自由移动的是电子，分析电子受导体中自由移动的是电子，分析电子受到的洛伦兹力。到的洛伦兹力。 电子向电子向D D运动，运动， D D端出现过剩的负电荷，端出现过剩的负电荷，C C端将出现过剩正电荷，结果导体端将出现过剩正电荷，结果导体C C端电势高。端电势高。 由于由于C C端电势高于端电势高于D D端，形成端，形成C C指向指向D D的静的静电场，电子受到静电力的力向上，与洛仑兹电场，电子受到静电力的力向上，与洛仑兹力方向相反，当力方向相反，当F F静静= F= F洛洛时，两端便产时，两端便产生一个稳定的电势差生一个稳定的电势差电源的电动势电源的电动势E E感感l

27、电源电源CDCD产生的感应电动势（动生电动势）产生的感应电动势（动生电动势）BLvE BLvEevBLEe电磁感应中的洛仑兹力电磁感应中的洛仑兹力磁流磁流体发体发电机电机 *洛仑兹力在这里起着电源内部非静电力作用，洛仑兹力在这里起着电源内部非静电力作用，以前曾学过，由于洛仑兹力总和电荷运动的方向垂以前曾学过，由于洛仑兹力总和电荷运动的方向垂直，所以洛仑兹力不做功在这里又说洛仑兹力所直，所以洛仑兹力不做功在这里又说洛仑兹力所做的功，似乎有些矛盾？做的功，似乎有些矛盾？ 导体中自由电荷的合运动在空导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向运动？间大致沿什么方向运动？ 则分力则分力 f 所做正功，分

28、力所做正功，分力 f所做负功，所做负功，洛仑兹力洛仑兹力F并不做功。并不做功。 电能的来源是外力的功，而洛仑兹电能的来源是外力的功，而洛仑兹力起的是中介作用。力起的是中介作用。 不矛盾。洛仑兹力的一个分力在不矛盾。洛仑兹力的一个分力在这里起着电源内部非静电力作用。这里起着电源内部非静电力作用。 4 、如图水平面上有两根相距如图水平面上有两根相距L的足够长的平行金属的足够长的平行金属导轨导轨MN和和PQ，它们的电阻可忽略不计，在，它们的电阻可忽略不计，在M和和 P之间之间接电阻接电阻R，导体棒，导体棒CD其电阻为其电阻为r ，与导轨接触良好，与导轨接触良好.整个整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场

29、装置处于方向竖直向上的匀强磁场B中，现使中，现使CD以速度以速度v向右匀速运动。如何将其它形式的能转化为电能的向右匀速运动。如何将其它形式的能转化为电能的? RBrPMNCQDv产生动生电动势（切割类）电路的能量转化产生动生电动势（切割类）电路的能量转化RErPMCDIEt=IBLvt = F安安 vt =w克安克安CDF安安F外外系统克服系统克服安培力做安培力做的功转化的功转化为电能为电能W外外- W克克=0 外力做的功转化为电能外力做的功转化为电能若若CD做做加速运动加速运动W外外- W克克=Ek 外力做的功转化为电能和动能。外力做的功转化为电能和动能。 、如图所示，一根足够长的水平滑杆、

30、如图所示，一根足够长的水平滑杆SS上套上套有一质量为有一质量为m的光滑金属圆环，在滑杆的正下方与其的光滑金属圆环，在滑杆的正下方与其平行放置一足够长的光滑水平的木制轨道平行放置一足够长的光滑水平的木制轨道PP，PP穿过金属环的圆心，现使质量为穿过金属环的圆心，现使质量为M的条形磁铁以水平的条形磁铁以水平速度速度v0沿木制轨道向右运动。则（沿木制轨道向右运动。则（ ）A. 磁铁穿过金属环后，两者将先后停下来磁铁穿过金属环后，两者将先后停下来B. 磁铁将推动滑环一起运动磁铁将推动滑环一起运动C. 磁铁与圆环的最终速度磁铁与圆环的最终速度D. 整个过程最多能产生焦耳热整个过程最多能产生焦耳热MvMm

31、0MmMmv202()BCDl系统克服安培力做的功转化为电能系统克服安培力做的功转化为电能l电能（纯电阻电路）转化焦耳热电能（纯电阻电路）转化焦耳热l求某一过程电阻产生焦耳热的方法求某一过程电阻产生焦耳热的方法 Q=I2Rt（I不变）不变）Q=W克安克安（纯电阻电路）（纯电阻电路）Q=E系统能量减少量系统能量减少量 6、在闭合线圈上方有一条形磁铁、在闭合线圈上方有一条形磁铁自由下落，直至穿过线圈过程中，下列自由下落，直至穿过线圈过程中，下列说法正确的是说法正确的是( )A.磁铁下落过程机械能守恒；磁铁下落过程机械能守恒；B.磁铁的机械能增加；磁铁的机械能增加；C.磁铁的机械能减小；磁铁的机械能

32、减小； D.线圈增加的热能是由磁铁减小的机械线圈增加的热能是由磁铁减小的机械能转化而来的。能转化而来的。CD 电磁感应中的电路问题是解决电磁感应问题电磁感应中的电路问题是解决电磁感应问题的基础，分析的基本思路：的基础，分析的基本思路： 确定电源，以确定内外电路确定电源，以确定内外电路 选公式（法选公式（法拉第电磁感应定律）求电源的电动势（区分平均拉第电磁感应定律）求电源的电动势（区分平均电动势与瞬时电动势）电动势与瞬时电动势）画出等效电路图（感画出等效电路图（感应电流的方向确定：楞次定律或右手定则）应电流的方向确定：楞次定律或右手定则）应用全电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功应用全电路欧姆定

33、律、串并联电路的性质、电功率列方程。率列方程。l在计算某一过程通过某一导体横截面积的电量在计算某一过程通过某一导体横截面积的电量 时，是用平均感应电动势。时，是用平均感应电动势。l*公式公式E= BLv中的中的v是指杆相对磁场中的速度。是指杆相对磁场中的速度。l*两个电源求感应电流，需先求电路的总电动势。两个电源求感应电流，需先求电路的总电动势。电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题 BR 1、线圈、线圈50匝、横截面积匝、横截面积20cm2、电、电阻为阻为1；已知电阻；已知电阻R=99；磁场竖直向；磁场竖直向下，磁感应强度以下，磁感应强度以100T/s的变化度均匀减的变化度均匀减小。在这一

34、过程中通过电阻小。在这一过程中通过电阻R的电流多的电流多大小和方向？大小和方向？求电动势由tBSntnEl确定电源，画等效电路图，确定电源，画等效电路图，利用闭合欧姆定律求电流利用闭合欧姆定律求电流0.1A 、向下、向下 2、一矩形线圈位于一随时间、一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，如图磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，如图1所所示。磁感应强度示。磁感应强度B随随 t的变化规律如图的变化规律如图2所示。以所示。以l表示表示线圈中的感应电流，以图线圈中的感应电流，以图1中中线圈上箭头所示方向的线圈上箭头所示方向的电流为正，则

35、以下的电流为正，则以下的It图中正确的是图中正确的是 （ ）A AD 3、如图，水平放置的光滑导轨上有可自由、如图，水平放置的光滑导轨上有可自由移动的金属棒移动的金属棒PQ、MN，导轨与绕在同一铁芯，导轨与绕在同一铁芯上的两线圈相连，加如图所示的匀强磁场，当上的两线圈相连，加如图所示的匀强磁场，当PQ在外力作用下运动时，在外力作用下运动时，MN在磁场力的作用在磁场力的作用下向右运动，则下向右运动，则PQ所作的运动可能是（所作的运动可能是（ ）A.向右匀加速运动向右匀加速运动B.向左匀加速运动向左匀加速运动C.向右匀减速运动向右匀减速运动D.向左匀减速运动向左匀减速运动l确定因果关系确定因果关系

36、确定电源，画等效电路图确定电源，画等效电路图 4、矩形线框长为、矩形线框长为2L,宽为宽为L,总电阻为总电阻为6R；磁场竖；磁场竖直向下、磁感强度为直向下、磁感强度为B；导体棒；导体棒MN长为长为L、电阻为、电阻为R、粗细均匀、与矩形导体始终保持良好的接触；当导体粗细均匀、与矩形导体始终保持良好的接触；当导体棒以恒定的速度棒以恒定的速度v由由ab向右移动经过线框中心时，求：向右移动经过线框中心时，求：（1）棒上电流的大小和方向及棒两端的电压）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。）在圆环和金属棒上消耗的总的热功率。计算功率的方法计算功率的方法MN由由a

37、b匀速移到匀速移到cd通过通过MN的电流如何变化？的电流如何变化？BvMNabdc 5 、如图所示，一宽如图所示，一宽3L的匀强磁场区的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一边长为域，磁场方向垂直纸面向里。一边长为L的的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度界的恒定速度v通过磁场区域，在运动过程通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。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取它刚进入磁场的时刻t=0,画出感应电流随画出感应电流随时间变化的图像。时间变化的图像。 Badcb*Uab随时间变化的图像随时间

38、变化的图像l分过程讨论分过程讨论、注意横纵坐标的标注注意横纵坐标的标注adcbadcbabB 7、如图所示，磁感应强度、如图所示，磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中的匀强磁场中有一折成有一折成30角的金属导轨角的金属导轨aob，导轨平面垂直于磁，导轨平面垂直于磁场方向场方向.一条直线一条直线MN垂直垂直ob方向放置在轨道上并接触方向放置在轨道上并接触良好良好.当当MN以以v=4m/s从导轨从导轨O点开始向右平动时，若点开始向右平动时，若所有导线单位长度的电阻所有导线单位长度的电阻r=0.1/m.求求(1)经过时间经过时间t后，闭合回路的感应电动势的瞬时值和后，闭合回路的感应电动势的瞬时值和 平

39、均值平均值 (2)闭合回路中的电流大小闭合回路中的电流大小 与时间的图像。与时间的图像。1.84tV 、0.92tVI/At/s1.69 8、目前世界上正在研究的一种新型发电机叫做、目前世界上正在研究的一种新型发电机叫做磁流体发电机。这种发电机与一般发电机不同，它可磁流体发电机。这种发电机与一般发电机不同，它可以直接把内能转化为电能，它的发电原理是：将一束以直接把内能转化为电能，它的发电原理是：将一束等离子体（既高温下电离的气体，含有大量带正电和等离子体（既高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性）喷射入磁场，带负电的微粒，而从整体来说呈中性）喷射入磁场，如图所示磁场

40、中如图所示磁场中A,B金属板上会聚集电荷，产生电压。金属板上会聚集电荷，产生电压。设设A,B两平行金属板的面积为两平行金属板的面积为S，彼此相距，彼此相距L，等离子，等离子体的导电率为体的导电率为P（即电阻率的倒数），喷入速度为（即电阻率的倒数），喷入速度为v，板间磁感应强度板间磁感应强度B与气流方向垂直，与板相连的电阻与气流方向垂直，与板相连的电阻的阻值为的阻值为R。问流过。问流过R的电流为多少？的电流为多少？PSLRBLv 电磁感应的动力学问题电磁感应的动力学问题 解决电磁感应的动力学问题的关键是解决电磁感应的动力学问题的关键是某状态感应电流所对应的安培力的确定，某状态感应电流所对应的安培

41、力的确定，然后然后抓典型状态列牛顿第二定律方程、平衡抓典型状态列牛顿第二定律方程、平衡方程，分析思路：方程，分析思路： 电磁感应现象中感应电动势电磁感应现象中感应电动势等效电路等效电路感应电流感应电流通电导线受安培力通电导线受安培力合外力变合外力变化化加速度变化加速度变化速度变化速度变化感应电动势变感应电动势变化化周而复始地循环，循环结束时，加周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定状态速度等于零，导体达到稳定状态 1、如图所示在竖直向下的匀强磁场、如图所示在竖直向下的匀强磁场B的区域内的区域内,有有一个水平放置的金属框架一个水平放置的金属框架, 框架宽度为框架宽度为L,电阻为电

42、阻为R,质量质量为为m电阻为电阻为r的金属杆的金属杆ab能与框架良好接触能与框架良好接触,以初速度以初速度v0开始水平向右运动。求：开始水平向右运动。求：(2)金属杆运动过程中的最金属杆运动过程中的最大加速度大加速度(3)金属杆运动速度为金属杆运动速度为v时的加速度时的加速度(4)金属杆运动过程中的最大速度和最小速度金属杆运动过程中的最大速度和最小速度(5) 整个过程中两个电阻上产生的焦耳热整个过程中两个电阻上产生的焦耳热(1)分析分析ab杆的受力情况杆的受力情况和运动情况和运动情况v0baBR 2、如图甲所示，足够长的金属导轨竖直、如图甲所示，足够长的金属导轨竖直放在水平方向的匀强磁场中，导

43、体棒放在水平方向的匀强磁场中，导体棒MN可以在可以在导轨上无摩擦的滑动。已知匀强磁场的磁感应导轨上无摩擦的滑动。已知匀强磁场的磁感应强度强度B0.4T，导轨间距为，导轨间距为L0.1m，导体棒，导体棒MN的质量为的质量为m=6g且电阻且电阻r=0.1,电阻电阻R0.3,其它电阻不计，（其它电阻不计，（g取取10m/s2)求：求：（1）导体棒）导体棒MN下滑的最大速度多大？下滑的最大速度多大？（2)导体棒导体棒MN下滑达到最大速度后，棒克服安下滑达到最大速度后，棒克服安培力做功的功率，电阻培力做功的功率，电阻R消耗的功率和电阻消耗的功率和电阻r消消耗的功率为多大？耗的功率为多大？ RNMv15m

44、/s0.9W 、 0.675W 、 0.225WlMN在恒力（重力）作用下做什么运动？在恒力（重力）作用下做什么运动？l若若MN在导轨上滑动一段时间后闭合电键在导轨上滑动一段时间后闭合电键 S，MN做什么运动？做什么运动？l验证了克服安培力做功的功率等于电源的电功率验证了克服安培力做功的功率等于电源的电功率S 3、如图、如图1所示，两根足够长的直金属导轨所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为的绝缘斜面上，两导轨间距为L, M、P两点间接有阻值为两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为的电阻。一根质量为m的均匀直金的均匀直金属杆属杆ab放在两

45、导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。（1）由）由b向向a方向看到的装置如图方向看到的装置如图2所示，请在此图中画所示，请在此图中画出出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；杆下滑过程中某时刻的受力示意图；（2）在加速下滑过程中，当）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为杆的

46、速度大小为v时，求时，求此时此时ab杆中的电流及其加速度的大小；杆中的电流及其加速度的大小；（3）求在下滑过程中，）求在下滑过程中， ab杆可以达到的速度最杆可以达到的速度最 大值。大值。RabBLNMQPbB图图1图图2mgFNFmRvLBgsin(2)a2222mLBmgRsin (3)v 4、如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距电阻不计的平行金属导轨相距lm，导轨平面与水，导轨平面与水平面成平面成=37角，下端连接阻值为角，下端连接阻值为R的电阻匀强的电阻匀强磁场方向与导轨平面垂直质量为磁场方向与导轨平面垂直质量为0.2k

47、g、电阻不、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小大小;(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗消耗的功率为的功率为8W，求该速度的大小；，求该速度的大小；(g=10m/s2，sin370.6， cos370.8)abR4m/s210m/s 5、如图所示，在方向竖直向上的磁感应强度为如图所示，在方向竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，有两条足够长的平

48、行金属导轨，其电的匀强磁场中，有两条足够长的平行金属导轨，其电阻不计，间距为阻不计，间距为L，导轨平面与磁场方向垂直。，导轨平面与磁场方向垂直。ab、cd为两根垂直导轨放置的、电阻都为为两根垂直导轨放置的、电阻都为R、质量都为、质量都为m的金属棒。棒的金属棒。棒cd用能承受最大拉力为用能承受最大拉力为T0的水平细线拉的水平细线拉住，住，棒棒cd与导轨间的最大静摩擦力为与导轨间的最大静摩擦力为f 。棒棒ab与与导轨导轨间的摩擦不计，间的摩擦不计，在水平拉力在水平拉力F的作用下以加速度的作用下以加速度a由静由静止开始向右做匀加速直线运动，求：止开始向右做匀加速直线运动，求：（1）线断以前线断以前水

49、平拉力水平拉力F随随时间时间t 的变化规律；的变化规律；（2）经多长时间细线将被拉断。）经多长时间细线将被拉断。adcbFB （1）F= B2L2a t 2R +maaLBTfR220)(2)2(l画出画出Ft 、 Ucd t 、Itl若若F为恒力，为恒力，ab由静止开始由静止开始 向右做什么运动。向右做什么运动。Mdcbam 6、两金属杆、两金属杆ab和和cd长均为长均为 l , 电阻均为电阻均为R, 质质量分别为量分别为M和和m, Mm. 用两根质量和电阻均可忽用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路, 并悬挂在水平、光滑、不导

50、电的圆棒两侧并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧. 两金两金属杆都处在水平位置属杆都处在水平位置, 如图所示如图所示. 整个装置处在一整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中与回路平面相垂直的匀强磁场中, 磁感应强度为磁感应强度为B. 若金属杆若金属杆ab正好匀速向下运动正好匀速向下运动, 求运动的速度求运动的速度.v =(M-m)gR/ 2B2l 2 l两个电源，用右手定则判断电两个电源，用右手定则判断电动势的电势高低动势的电势高低 l确定合适的研究对象分析受力确定合适的研究对象分析受力 7 7、两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水、两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导

51、轨间距离为平面内，两导轨间距离为L L，导轨上面横放着两根导体，导轨上面横放着两根导体棒棒abab和和cdcd，构成如图所示的矩形回路，构成如图所示的矩形回路. .两根导体棒的质两根导体棒的质量均为量均为m m，电阻均为，电阻均为R R，回路中其余部分的电阻可不计在，回路中其余部分的电阻可不计在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为为B.B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行. .开始时，棒开始时，棒cdcd静止，棒静止，棒abab有指向棒有指向棒cdcd的初速的初速v v0 0，若两导体棒在运动，若两导

52、体棒在运动过程中始终不接触，求：过程中始终不接触，求：(1)(1)在运动中产生的热在运动中产生的热量最多是多少量最多是多少? ?(2)(2)当当abab棒的速度为初棒的速度为初速度的速度的3/43/4时，时，cdcd棒的加速度是多少棒的加速度是多少? ?(1/4)mv(1/4)mv0 02 2B B2 2L L2 2v v0 0/(4mR)./(4mR). *8、 在图甲、乙、丙三图中，除导体棒在图甲、乙、丙三图中，除导体棒ab可动外，可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器其余部分均固定不动，甲图中的电容器C原来不带电。原来不带电。设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和设导体棒、

53、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计。图中装置均在水平面内，且都处导轨间的摩擦也不计。图中装置均在水平面内，且都处于如图所示的匀强磁场中，导轨足够长。今给导体棒于如图所示的匀强磁场中，导轨足够长。今给导体棒ab一个向右的初速度一个向右的初速度v0，在甲、乙、丙三种情形下导体棒，在甲、乙、丙三种情形下导体棒ab的最终运动状态是的最终运动状态是 ( )A. 三种情形下导体棒三种情形下导体棒ab最终均做匀速运动最终均做匀速运动B. 甲、丙中，甲、丙中，ab棒最终将以不同的速度做匀速运动；棒最终将以不同的速度做匀速运动； 乙中，乙中，ab棒最终静止棒最终静止C. 甲、丙中，甲、丙中

54、，ab棒最终将以相同的速度做匀速运动；棒最终将以相同的速度做匀速运动； 乙中，乙中，ab棒最终静止棒最终静止D. 三种情形下导体棒三种情形下导体棒ab 最终均静止最终均静止aRBv0aRBv0aRBv0乙乙甲甲丙丙bbbB纯电阻纯电阻 1、如图所示，矩形线框先后以不同的速度如图所示，矩形线框先后以不同的速度v1和和 v 2匀速地完全拉出有界匀强磁场设线框匀速地完全拉出有界匀强磁场设线框电阻为电阻为R，且两次的始末位置相同，且两次的始末位置相同,求求(1)通过导线截面的电量之比通过导线截面的电量之比(2)两次拉出过程外力做功之比两次拉出过程外力做功之比(3)两次拉出过程中电流的功率之比两次拉出过

55、程中电流的功率之比 1v1v2 v12 v22Bv 2、如图所示、如图所示,电阻为电阻为R的矩形线框的矩形线框,长为长为l,宽宽为为a，在外力作用下，在外力作用下,以速度以速度v向右运动向右运动,通过宽度通过宽度为为d,磁感应强度为磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,在下列两种情在下列两种情况下求外力做的功：况下求外力做的功：(a) l d 时。时。dBlaW=2B2a2 l v/RW=2B2a2 d v/RdBla 3、如图所示，矩形线圈、如图所示，矩形线圈ABCD质量为质量为m，宽度宽度ad为为l，在竖直平面内由静止自由下落。，在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场，磁

56、场上、下其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、下边界水平，宽度也为边界水平，宽度也为l，线圈，线圈ab边刚进入磁场边刚进入磁场就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程，产生了多少电热？全过程，产生了多少电热？Q =2mgdBDACllabcdLL2LhB 4 4、如图所示，质量为、如图所示，质量为m m，边长为，边长为L L的正方的正方形线框，在有界匀强磁场上方形线框，在有界匀强磁场上方h h高处由静止自高处由静止自由下落，线框的总电阻为由下落，线框的总电阻为R R，磁感应强度为，磁感应强度为B B的的匀强磁场宽度为匀强磁场宽度为2L2L。线框下落过程中

57、，。线框下落过程中，abab边始边始终与磁场边界平行且处于水平方向，已知终与磁场边界平行且处于水平方向，已知abab边边刚穿出磁场时线框恰好作匀速运动，求：刚穿出磁场时线框恰好作匀速运动，求：（1 1）cdcd边刚进入磁场时线框的边刚进入磁场时线框的速度。速度。（2 2）线框穿过磁场的过程中，）线框穿过磁场的过程中，产生的焦耳热。产生的焦耳热。3224 4(3 )2m g RQmg hLB LgLLBRgm244222 5、（、（99年上海高考）如图所示，两根光滑的金属年上海高考）如图所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的左端连接的斜面上，导轨的左端连

58、接有一阻值为的电阻，导轨自身的电阻可忽略不计。有一阻值为的电阻，导轨自身的电阻可忽略不计。斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。一根质量，电阻可不计的金属棒，在沿着斜面一根质量，电阻可不计的金属棒，在沿着斜面向上而与金属棒垂直的恒力的作用下沿导轨匀速上向上而与金属棒垂直的恒力的作用下沿导轨匀速上滑，并上升到高度处。则在这个过程中（滑，并上升到高度处。则在这个过程中（ ）A作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于 与上

59、发出的焦耳热之和与上发出的焦耳热之和C恒力与安培力的合恒力与安培力的合 力所做的功等于零力所做的功等于零D恒力与重力的合力所恒力与重力的合力所 做的功等于电阻上发出的焦耳热做的功等于电阻上发出的焦耳热F FN N F FB B F F安安 G G)abBFDl分析受力后判断个个力的做功情况及所对应的能量变化；动能定理应用分析受力后判断个个力的做功情况及所对应的能量变化；动能定理应用 6 6、如图所示，平行金属导轨与水平面成、如图所示，平行金属导轨与水平面成角，导角，导轨与两相同的固定电阻轨与两相同的固定电阻R R1 1和和R R2 2相连，匀强磁场垂直穿过相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导

60、体棒导轨平面。有一导体棒abab，质量为，质量为m m，导体棒的电阻，导体棒的电阻R=2RR=2R1 1 ，与导轨之间的动摩擦因数为，与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒，导体棒abab沿沿导轨向上滑动，当上滑的速度为导轨向上滑动，当上滑的速度为v v时，固定电阻时，固定电阻R R1 1消耗消耗的热功率为的热功率为P, P, 此时此时 （ ） A A整个装置因摩擦而产生的热功率为整个装置因摩擦而产生的热功率为mgcosmgcos v v B. B. 整个装置消耗的机械功率为整个装置消耗的机械功率为 mgcosmgcos v v C C导体棒受到的安培力导体棒受到的安培力 的大小为的大小为 8P/V