电磁感应的几种问题探究

1、PAGE 教学方法PAGE PAGE 62电磁感应的几种问题一、法拉弟电磁感应定律的应用1、感应电动势的计算（1）导体棒平动切割磁感线产生的感应电动势G练习1、如图所示，导轨与电流表相连，导轨的宽度为d,处于向里的大小为B的匀强磁场中,一根导线沿着导轨以速度v向右运动,求导线上产生的感应电动势.考点：感应电动势有效长的计算（2）导体棒转动产生的感应电动势rB 练习2、若导体棒半径为r，处于匀强磁场B中，以角速度匀速转动，则导线产生的感应电动势的大小是多少？考点：导体转动切割磁感线产生的感应电动势法一：根据求解法二：根据求解（3）线圈转动产生的感应电动势B练习3、矩形线圈在匀强磁场中以角速度转动

2、，设线圈的边长分别是L1和L2，磁感应强度为B，线圈的匝数为N，从图示位置开始计时， （1）图示位置，磁通量为 ，感应电动势为 （2）线圈转过900时，磁通量为 ， 线圈产生的感应电动势为 ，这个过程中磁通量的变化量为 ，线圈的电动势为 （3）线圈转过1800时，磁通量为 ， 线圈产生的感应电动势为 ，这个过程磁通量的变化量为 ，线圈的电动势为 （4）从中性面开始计时，转过角度时，线圈产生的感应电动势为 从BS开始计时，转过角度时，线圈产生的感应电动势为 考点：线圈切割磁感线的平均感应电动势；瞬时感应电动势的计算 法一、规律法；法二：截面矢量图法有势无流与有势有流问题 （1）有势无流abcdv

3、 从两个角度去分析： Uab=Udc0 感应电流I=0 （2）有势有流abcdv 相当于两电源并联，然后通过外电路工作形成一种思想闭合电路全部切割磁感线，无感应电流，部分切割有电流学习一种方法引导推理法感应电流大小计算问题Bab练习4、由两个同种材料,同样粗细的导线制成圆环a、b已知其半径之比为2：1，在B中充满了匀强磁场，当匀强磁场随着时间均匀变化时，圆环a、b的感应电流之比为多少？注意电阻对电流的影响；注意注意量的分析练习5、匀强磁场中固定一个金属框架ABC，导体棒在框架上沿着角平分线匀速平移，且移动中构成闭合等势腰三角形，导体棒与框架的材料、粗细相同，接触电阻不计，试证明电路中的感应电流

4、恒定。vABBCPFE证明：设导体棒从B点开始运动，导线单位长度的电阻为r，则导体棒运动到P点时，距离BP=x=vt切割边的长度为：L=2vttanBF=BE=2vt/cos闭合电路的感应电动势为E=B2v2ttan回路的总电阻为R=r2vt（tan+1/cos）回路中的总电流为I=E/R=2Bvtan/r（tan+1/cos）与时间无关。注意：解决本题的关键是设时间变量t，都用时间变量表示电动势与电阻则问题顺利解决。电磁感应的能量问题 练习6、如图所示，导体棒向右匀速运动切割磁感线，已知匀强磁场为B，轨道宽度为L，切割速度RBvL为v，外电阻为R，导体棒的电阻为R/，求：安培力及所做的功。

5、解析：导体棒切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv 回路中的总电流为 安培力方向向左，大小为：F=BIL=安培力所做的功是：可见，当安培力完全是阻力时，安培力做功完全发热。即机械能转变成电能，电能又转变成内能。考察电磁感应的能量转化，深化安培力做功特点BvdL练习7、如图所示，有界匀强磁场的宽度为d，磁感应强度的大小为B，连长为L的矩形线圈以恒定速度v匀速从磁场中进入，最后又从磁场中穿出。设线圈的电阻为R，求下列两种情况外力做功的数值（1）Ld思考：从能量角度，你能得出什么结论？通过计算回答。考察能量守恒；平衡观点；功的定义电磁感应的电量问题练习8、求上题两种情况下，求线圈进入磁场的过程中流过

6、导体横截面积的电荷量。电量的计算用平均感应电动势；同时要注意最后结论电磁感应作图题Bv3LLxL练习9、（高考题）如图所示，有界匀强磁场的宽度为3L，正方形金属线框的边长这L，开始距离磁场边界L，若线框以恒定的速率由此进入并穿出磁场区域，（1）作出感应电流随时间的变化图线（规定逆时针方向为电流正方向）（2）作出安培力随时间的变化图线（3）思考：若将矩形线圈换为直角三角形线圈，电流如何随着时间变化？Ft0it0三角形线框：it0电磁感应中的力学问题练习10、（高考题）如图所示，MN、PQ是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角为，在整个轨道平面都有垂直于导轨平面

7、向上的匀强磁场，磁感应强度为B，在导轨的MP上有电阻R，其它电阻不计。一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为M，从静止开始沿着导轨滑下，求金属棒ab的最大速度。设棒ab与导轨之间的滑动摩擦因数为BabMPRQN考点提示：电磁感应与力学综合方法点拔：画截面图，通过分析受力，列牛顿定律方程，当加速度a=0时，速度最大MNPQabdc练习11、如图所示,MN、PQ为水平水平的平行光滑金属导轨，导轨的电阻不计，ab、cd为两根质量均为m的导体棒，垂直于导轨导轨放置，导体棒的电阻分别是R和2R，整个装置处于垂直于导轨平面向下的匀强磁场中，原来两导体棒均处于静止状态，当ab棒受到瞬时冲量向右以速度v0运动

8、时，（设导轨足够长，磁场范围足够大，两棒不相碰）则：（1）分析ab、cd为两棒的受力、运动情况（2）求最终两棒的速度（3）最终两棒上消耗的电能练习12、光滑绝缘水平面上，电阻为0.1，质量为0.05kg的长方形金属框，以10m/s的初速度向磁感应强度为B的0.5T、方向垂直于水平面向下的范围足够大的匀强磁场中滑去，当滑到图示位置时，已产生了1.6J的热量，求（1）图示位置时金属框的速度B（2）图示位置时金属框中感应电流的功率BRL练习13、如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B0=0.5T，且以0.1T/s均匀增加，水平导轨宽d=0.5m，在导轨上L=0.8m处搁一导体，电阻为r=0.1

9、，并用水平细绳通过定滑轮吊着质量为M=2kg的物体，物理静置于地面上，外电阻R=0.4，其它电阻不计，不考虑摩擦。问通过多长时间能把物体吊起？练习14、（03高考）两两金属导轨固定在同一水平面上，磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场与导轨所在的平面垂直，导轨的电阻很小可不计，导轨的间距为l=0.2m。两质量均为m=0.1kg的平等金属杆甲、乙可以在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻为R=0.5，在t=0时刻两杆均处于静止状态。现有一个与导轨平行、大小为0.2N的恒力F作用在金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动，经过t=0.5s，金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2，问两

10、金属杆的速度各为多少？甲乙F讨论:（1）上题中当甲匀速运动乙固定不动时,乙上的电流、电压如何?（2）甲、乙以相同的速度向右匀速运动的过程中，乙上的电流、电压又如何？（3）甲、乙以方向相反、大小大小相等的速度做匀速运动时，乙上的电流、电压又如何？物理量单位的推导证明：（1）1V=1Wb/s （2）1V=1T1m1m/s方法：根据物理公式去推证二、椤次定律的应用1、“阻碍”的含义“阻碍”就是反抗，即：原磁场的磁通量增加，感应电流的磁场方向与它反向原磁场的磁通量减弱，感应电流的磁场方向与它同向2、“椤次定律”的解题步骤（1）（2）（3）（4）3、椤次定律的推广应用阻碍“磁通量的变化”G_+原磁场的磁

11、通量增加，感应电流的磁场方向与它反向原磁场的磁通量减弱，感应电流的磁场方向与它同向 练习1、如图所示，当磁铁从磁场中拨出时，判定感应电流的方向。 练习2、如图所示，试判定下列各种情况下小灯泡是否有感应电流，若有则标明电流的方向（1）K闭合，电路稳定时abk（2）K打开时，（3）K刚闭合，（4）滑动变阻器向右移动时你能总结规律吗？练习3、已知通电直导线有恒定的电流强度，矩形线框从直导线左侧匀速通过导线右侧的过程中，用椤次定律判定感应电流的方向abcdabcd练习4、判定下列各种情况下灯泡中是否有感应电流，若有则标明感应电流的方向（高考题）abvMN（1）导体棒匀速向右运动（2）导体棒匀加速向右运

12、动（3）导体棒匀减速向右运动（4）导体棒匀减速向左运动方法提示：研究对象：副线圈（右边的线圈）注意事项：变压器铁芯内部磁通量环绕，不损耗感应电流的磁场方向判定：椤次定律或右手定则磁通量的变化情况（大小）用：E=BLv，或E=n/t来研究用逻辑推理法研究（2）阻碍电流的变化方法：先用椤次定律判定，再小结规律。在规律下重新认识。练习5、（1）当线圈a中的电流均匀增加时，判定线圈b中的感应电流方向。（2）当线圈a中的电流均匀增加时，判定线圈b中的感应电流方向。ab规律小结：练习6、判定下面各种情况下，下面线圈的感应电流的方向（1）开关闭合时（2）开关打开时（3）若电阻增大 （3）阻碍导体的相对运动“跟着走”练习7、桌子上放一铝质圆环，当条形磁铁N极向下从上面很快插入圆环时，圆环对桌子的压力将 ；当条形磁铁S极向下从上面很快插入圆环时，圆环对桌子的压力将 ；当条形磁铁S极向下从桌面很快拔出圆环时，圆环对桌子的压力将 。AB练习8