电磁感应中的电路问题2电磁感应和力学规律的综合应用电磁感应课件

1.电磁感应中的电路问题2.电磁感应和力学规律的综合应用电磁感应综合专题复习1.电磁感应中的电路问题2.电磁感应和力学规律的综合应用电磁12.电磁感应现象中

那部分电路

相当于闭合电路中的电源，这种等效电源通常包括

电源和

电源两类。1．闭合电路通常由两大部分组成，一是

，二是

。温故而知新：电源外电路产生感应电动势的动生感生一.电磁感应中的电路问题2.电磁感应现象中那部分电路2例1.两根光滑的长直金属导轨MN、M′N′平行置于同一水平面内，导轨间距为L，电阻不计，M、M′处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。长度也为L、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q。求：（1）ab运动速度v的大小；（2）电容器所带的电荷量q。请先思考，然后说出你的思路即可，课后做计算。例1.两根光滑的长直金属导轨MN、M′N′平行置于同一水平面3引申：（3）如图所示，假设原电路右端连有一部分形状与正弦函数形状相同的电路，且满足y=Lsinx。假设金属棒电阻和正弦状电路的电阻不计，其它条件不变，在金属棒以速度v匀速滑过正弦段电路的过程中，求整个电路中产生的焦耳热。（思考，说思路。）

提醒1：动生电源情形可以较复杂；内外电路的电阻连接也要仔细分析。xy引申：提醒1：动生电源情形可以较复杂；内外电路的电阻连接也要4例2.如图所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场、磁场方向均垂直于纸面。一导线框abcdefa位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P重合，导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t＝0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域。已知导线框的总电阻为R，运动速度为v。求导线框位于如图两位置时回路中的感应电流。提醒2：仔细分析等效电源：个数、正负极、变化答案：(1)i=0

（2）i=3Blv/R例2.如图所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小均5×××××××l×××××××××××llvLOO/L/45°例3（07上海）如图所示，LOO/L/为一折线，它所形成两个角∠LOO/和∠OO/L/均为45°。折线的右边有一匀强磁场，其方向垂直于纸面向里，一边长为l的正方形导线框沿垂直于OO/的方向以速度v作匀速直线运动，在t＝0的刻恰好位于图中所示位置。以逆时针方向为导线框中电流的正方向，定性画出线框中感应电流随时间变化的图象。提醒3：当心电动势的突变！I0123×××××××l×××××××××××llvLOO/L/456例4．如图所示，半径为r的金属圆环上接有两只小灯泡L1和L3，圆环上的A点和圆心之间又接有小灯泡L2，三个小灯泡L1、L2、L3的电阻依次为3R、3R和6R。一半径也为r的金属棒一端与圆心连接，一端搁在金属圆环上，可以绕圆心旋转而保持和圆心及圆环的良好接触。在圆环的直径MN一侧分布有按图示规律变化的均匀磁场。除三个小灯泡的电阻外，其余电阻均不计。t=0时刻使金属棒从N点开始以角速度ω顺时针匀速转动，当其转动到M处时迫使其停止。求：（1）金属棒转过90°时小灯泡L3的电功率；（2）在0―π/ω和π/ω―2π/ω两时段中小灯泡L2消耗的电能之比。tπ/ω2π/ω3B0B0OB提醒4：电源类型的转换电路结构变化重点分析电源和电路结构，不必计算。例4．如图所示，半径为r的金属圆环上接有两只小灯泡L1和L37电磁感应中的电路问题等效电源外电路：类型：动生还是感生？个数及连接方式变化：类型、正负极、个数结构及其变化课时小结：电磁感应中的电路问题等效电源外电路：类型：动生还是感生？个数8预备题：1.两条彼此平行间距l=0.5m

的光滑金属导轨水平固定放置，导轨左端接阻值R=2Ω的电阻，右端接阻值RL=4Ω的小灯泡，如图（a）所示．在导轨的MNQP矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，MP的长d=2m,MNQP区域内磁场的磁感应强度B随时间t变化如图（b）所示．垂直导轨跨接一金属杆，金属杆的电阻r=2Ω，两导轨电阻不计．在t=0时，用水平恒力F拉金属杆，使金属杆由静止开始从GH位置向右运动，当金属杆从GH位置运动到PQ位置的过程中，小灯泡的亮度一直没有变化．求：(1）通过小灯泡的电流I.(2）水平恒力F的大小．(3）金属杆的质量m.提醒：电源类型变化了！外电路结构也变化了！预备题：提醒：电源类型变化了！外电路结构也变化了！9预备题：2.把总电阻为2R和R的两个粗细均匀的电阻丝焊成直径分别为2d和d的两个同心圆环，，水平固定在绝缘桌面上，在大小两环之间的区域穿过一个竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场。一长度为2d、电阻等于R的粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，与两环保持良好接触，如图所示。当金属棒以恒定的速度v向右运动并经过环心O时，试求（1）金属棒中产生的感应电动势；（2）金属棒中EF段的电流强度；（3）EF两点间的电势差。提醒：当电路非常复杂时，最好画出规范的等效电路图。R/2R/2R/4R/4RRR/2预备题：2.把总电阻为2R和R的两个粗细均匀的电阻丝焊成直径10电磁感应

电磁感应现象感应电流的产生条件法拉第电磁感应定律楞次定律电磁感应的应用自感互感涡流高考要求ⅠⅡⅡⅡⅠE=BLv

【知识回顾】二.电磁感应和力学规律的综合应用电磁感应电磁感应现象感应电流的产生条件法拉第电磁感应定11【热身训练】水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，磁感应强度为B，导轨间距为l，有一根导体棒ab，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分析ab的运动情况，并求ab的最大速度。【热身训练】12电磁感应中的力学问题，基本思路是：源路力力学规律求解电磁感应中的力学问题，基本思路是：源路力力学规律求解13【例1】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1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直向下．质量为0.2kg、电阻不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0.25．求：(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；(g=10m／s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)【例1】如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行14物体动能的变化讨论：上题中所涉及的功、能问题：问题1：上题中几个力做功？重力做正功、摩擦力做负功安培力做负功、支持力不做功问题2：各力所做的功与什么能量相对应？重力势能的增量①重力做的功④合外力做的功②摩擦力做的功摩擦生热电路中转化的电能③克服安培力做的功物体动能的变化讨论：上题中所涉及的功、能问题：问题1：上题中15【巩固训练】两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨的电阻可忽略不计。斜面处在匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度。如图所示，在这过程中（）A．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热AD【巩固训练】两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，16【例2】

如图所示，足够长的金属导轨ABC和FED，二者相互平行且相距为L，其中AB、FE是光滑弧形导轨，BC、ED是水平放置的粗糙直导轨，在矩形区域BCDE内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，金属棒MN质量为m、电阻为r，它与水平导轨间的动摩擦因数为μ，导轨上A与F、C与D之间分别接有电阻R1、R2，且R1=R2=r，其余电阻忽略不计。现将金属棒MN从弧形导轨上离水平部分高为h处由静止释放，最后棒在导轨水平部分上前进了距离s后静止。(金属棒MN在通过轨道B、E交接处时不考虑能量损失，金属棒MN始终与两导轨垂直，重力加速度为g)求：(1)金属棒在导轨水平部分运动时的最大加速度；(2)整个过程中电阻R1产生的焦耳热。思考:1.该图景包含几个过程？２．每个过程你能得出什么结论？３．ＭＮ切割磁感线形成感应电动势时，电路是怎么样的？【例2】如图所示，足够长的金属导轨ABC和FED，二者相互17【例3】如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R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B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入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场．整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动．求：（1）线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2；(2）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；（3）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q．【例3】如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线18（1）找准主动运动（即切割磁感线）者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解