电磁感应规律的综合应用

1、专题：电磁感应定律的综合应用，电磁感应定律综合应用的四个问题，3。电磁感应中的机械问题，2。电磁感应中的电路问题。电磁感应中的能量问题。图像问题在电磁感应中，“排除法”可以用来解决物理图像的选择问题，即排除与主题要求相反的图像，留下正确的图像；您也可以使用“比较方法”，即根据主题的要求绘制正确的草图，然后将其与选项进行比较，以选择正确的选项。解决这些问题的关键是掌握图像的特征，分析相关物理量的函数关系，分析物理过程或关键物理状态的变化规律。如图所示，在空间中有两个相邻的具有相同磁感应强度和相反方向的有界均匀磁场，这两个磁场都具有宽度L。现在，宽度L的矩形闭合线圈以垂直于磁场方向的恒定速度从图示

2、位置被拉动通过磁场区域，并且在该过程中，能够正确反映线圈中产生的感应电流或其接收的安培力随时间变化的图像是()，D，1。如图所示。在x0的区域有一个均匀的磁场，磁场的方向垂直于纸面向内。矩形线框abcd从t=0的时刻开始沿x轴的正方向均匀加速运动，线框中感应电流I(以逆时针电流为正)随时间t变化的曲线图为()，d，例3。如a所示，圆形金属框架与平行的金属导轨连接，并放置在水平桌面上。有一个垂直于线框平面的磁场，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图B所示。磁场方向垂直于线框平面，在0 1 s内向内。长度为L，电阻为R的导体棒放置在平行的金属导轨上，与导轨接触良好。导轨和导体棒处于另一个均匀磁场中

3、，它们的磁感应强度总是B2，方向垂直于导轨平面并向内。如果不考虑其他地方的阻力，当导体棒始终保持静止时，静摩擦力f(右为力的正方向)随时间变化的图像是()、(a)、(I)图像绘制问题。实施例2，如图所示，两个平行的金属导轨水平放置，距离l=0.3m。导轨的左端连接有电阻r=0.6，在区域abcd中存在垂直于导轨平面b=0.6t的均匀磁场。磁场区域的宽度为d=0.2 m。薄金属棒A1和A2由长度为2d=0.4 m的轻质绝缘棒连接，它们放置在导轨平面上并垂直于导轨。导轨之间的每个金属杆的电阻r=0.3，导轨的电阻被忽略，因此金属杆以恒定的速度v=1.0 m/s沿着导轨向右穿过磁场，并且计算从金属杆

4、A1 (t=0)进入A2的磁场，0-t1 (0-0.2s) a1产生感应电动势：并且电阻器r和A2的电阻值为：因此电阻器r两端的电压和通过电阻器r的电流：t1-T2(0.2-0.4秒)E=0，I2=0；T2-T3 (0.4-0.6s)相同：I3=0.12A。电流和时间的关系如图5所示。解决物理图像描述问题的方法是仔细分析物理现象，澄清物理过程，然后求解相关物理量或分析相关物理量之间的函数关系，最后正确地制作图像。在绘制图像时，应注意物理量的单位、功能图像的特征，以便正确选择坐标轴刻度等。2.电磁感应中的电路问题典型示例1如图所示，固定电阻R连接在两个平行的直线导轨ab、cd、B和D之间，距离为

5、L，导轨电阻可以忽略。MN是放置在ab和cd上的导体棒，垂直于ab，它的电阻也是r。整个装置处于均匀磁场中，磁感应强度为B，磁场方向垂直于导向平面让u代表MN两端的电压，然后()A，流过固定电阻器R的感应电流是从B到D，从D到B到C，从B到D，从D到B，例2，环是水平的，半径为A，总电阻为2r；磁场垂直向下，磁感应强度为b；导体棒MN具有2a的长度、r的电阻、均匀的厚度以及始终与环良好的电接触。当金属棒以恒定速度V通过环中心O向右移动时，找到：(1)棒上电流的大小和方向以及电压UMN(2)棒两端；(2)环和金属棒上消耗的总热功率。2.对于电磁感应中的电路问题，用E=BLV求出电动势，用右手定则

6、判断方向，分析电路并画出等效电路图，例2，线圈50匝，截面积20cm2，电阻1；电阻r=99是已知的；磁场垂直向下，磁感应强度均匀下降，变化程度为100T/s.在这个过程中，流经电阻R的电流的大小和方向是什么？用楞次定律判断方向，画出等效电路图，用闭合欧姆定律计算电流，例3:如图所示，在绝缘光滑的水平面上，有一个边长为L的单圈正方形线框abcd。 其在外力的作用下以恒定的速率V向右移动，并以磁感应强度B进入有界的均匀磁场区域。当线框被完全拉入磁场中时，线框平面保持垂直于磁场方向，线框的ab侧总是平行于磁场的边界。 众所周知，线框的四个边的电阻值是相等的，它们都是r。找到：(1)当ab边缘刚刚进

7、入磁场区域时，线框中的电流；(2)当ab边缘刚刚进入磁场区时，ab边缘两端的电压；(3)在线框被拉入磁场的整个过程中，线框中的电流产生的热量。(4)线圈中产生的电荷量是多少？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.画出等效电路。3.利用闭合电路的欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式同时求解。电磁感应中的动力学问题，2。安培力的方向(1) 首先通过_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

8、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _确定感应电流的方向是导体棒ab，它以恒定的力F作用在ab上，静止时开始移动。 回路的总阻力为r。分析ab的运动，找出ab的最大速度。分析：ab在F的作用下向右加速，切断磁感应线，产生感应电流，感应电流受到磁场力F的作用，并画出应力图：a=(F-f)/m v E=BLv I=E/R f=BIL、最后，当F=Vm=FR/B2 L2时，Vm称为终止速度。发电型单杆，1。电路特性，导体棒相当于电源，当速度为V时，电动势E=BLV，2。安培力是电阻，它随着速度而增加。加速度特性，加速度

9、随速度而减小，4。运动特性，加速度随着加速度的减小而减小。6.两个极值：(1)当V=0时，有最大加速度；(2)当A=0时，有最大速度；(7)启动时的两条规则；(1)能量关系；(2)瞬时加速度；(8)几个变化；(3)生成型单杆，(4)轨面变化(垂直或倾斜)，例2，已知AB和CD足够长，l，b和R.金属杆ab垂直于导轨放置，具有动摩擦系数和质量m，从静止状态沿导轨向下滑动，导轨和金属杆的阻力不计算在内。找出ab杆的最大滑动速度，当速度达到最大时，匀速移动。力分析，动力学方程、典型示例1广东卷2012如图9所示，质量为m的导体棒ab垂直放置在平行的光滑金属导轨上，距离为l，导轨平面与水平面的夹角为，

10、处于磁感应强度为b且方向垂直于导轨平面的均匀磁场中。左侧是水平放置的平行金属板，距离为D，R和Rx分别代表恒定电阻和滑动变阻器的电阻，不包括其他电阻。(1)调节Rx=R以释放导体棒，当棒以恒定速度滑下导轨时，找到通过棒的电流I和棒的速度V。(2)改变RX，当棒再次匀速滑下导轨后，将质量为m、电荷为Q的粒子水平注入金属板之间。寻找Rx。这时，图a，图b，1。判断安培力的方向，2。两种状态的处理：(1)导体处于平衡状态，静止或匀速直线运动。处理方法：根据平衡条件方程分析。(2)导体处于非平衡状态，加速度不为零。处理方法：根据牛顿第二定律的动态分析或函数关系分析。3.问题解决步骤(1)利用法拉第电磁

11、感应定律、楞次定律、右手定则确定感应电动势的大小和方向。(2)应用闭合电路欧姆定律计算电路中感应电流的大小。(3)分析和研究导体的应力，特别要注意安培力方向的确定。(4)列出动力学方程或平衡方程的解。【跟踪训练1】如图所示，在磁场上固定一个足够长的U形平行光滑金属导轨，倾角=30，宽度L=1m。在宽范围的均匀磁场中，磁场方向垂直于导轨平面。质量m=0.2千克、电阻r=1 的金属杆ab放置在导轨上，由平行于导轨的牵引力F以6W的恒定功率拉动，并从静止状态沿导轨向上移动(ab始终与导轨垂直接触良好)。当ab移动2.8米时，它获得稳定的速度。在此过程中，金属棒产生的热量为5.8J(.(2)从静止到稳

12、定速度所需的时间。例1，=30，L=1m，B=1T，忽略导轨的平滑阻力，F的功率不变，为6W，m=0.2kg，r=1，ab从静止开始移动，当s=2.8m时，获得稳定的速度，其间ab产生的热量为Q=(贵阳，2008)如图所示，金属棒AB放置在平滑的水平金属导轨上，与导轨形成封闭的矩形回路。 长度L1=0.8m，宽度L2=0.5m，总回路电阻R=0.2，电路处于垂直磁场中，金属杆通过天车由水平绳与质量m=0.04kg的木块连接，磁感应强度为B0。在5 s结束时，木块将离开水平面，不考虑任何摩擦，g取为10 m/s2，计算回路中的电流强度。 如示例3的图中所示，电阻Rab=0.1的导体ab沿着平滑引

13、线框以恒定速度向右移动，并且引线框以电阻r=0.4连接。线框放置在磁感应强度为0.1T的均匀磁场中，磁场方向垂直于线框所在的平面。导体ab的长度为L=0.4m，移动速度为v=5m/s.线框的阻力不计算在内。寻求：(1)感应电流的功率。(2)使导体以匀速运动所需的外力和做功的能力。，r，上一页，下一页，求解(1)电动势E=BLv=0.2V，内阻r=rab=0.1，(2)安培力F=BIL=0.016N，外力f =F =F=0.016N向左；功率p=f v=0.08 w，感应电流的功率等于外力的功率。电流I=e/(r=0.4a；感应电流的功率是电源的功率P=EI=0.08W，上一页，下一页，例4在具

14、有磁感应强度b的水平均匀磁场中，垂直放置一个U形金属框架ABCD，框架表面垂直于磁场，宽度BC=1，质量m的金属杆PQ用光滑的金属套筒连接到框架AB和CD，如图所示。当(2)框架中感应电流的方向是什么时，金属杆PQ的电阻是R？(3)金属杆下滑的最大速度是多少？(4)从下降开始到最大速度，重力势能转换成什么能量，在：中分析。(1)开始时，PQ受到mg的应力，因此a=g，(2)PQ向下加速，产生感应电流，并受到向上的磁场力f的作用。(3)当达到最大速度时，f=bil=b2l2vm/r=mg，VM=mgr/b2l 2；(4)根据能量守恒定律，重力功降低的重力势能转化为动能，加速回路中的电能质量和内能

15、；(2)如图所示，两个足够长的光滑金属导轨垂直放置，距离为L，这是理想的。均匀磁场垂直于导轨平面。具有质量m和有效电阻r的导体棒在静止时从磁场的上边界释放。导体棒进入磁场后，流过电流表的电流逐渐减小，最终稳定在I。在整个运动过程中，导体棒很好地接触导轨，并始终保持水平，而不管导轨的电阻如何。(2)电流稳定后，导体棒的速度为V；(3)流经电流表Im的电流的最大值。5。如图所示，垂直放置的平滑平行金属导轨MN和PQ被l分开，并且在M点和P点之间存在电阻值为R的电阻。在两个导轨之间的矩形区域OO101O中，有一个均匀的磁场，垂直导轨平面向内，宽度为D，磁感应强度为B.具有质量m和电阻r的导体棒ab垂

16、直放置在导轨上，与磁场的上边界相距距离d0。现在，酒吧ab停在南部，并开始释放。在离开磁场之前，棒ab已经做了均匀的线性运动(棒ab总是与导轨保持良好的接触，并且在下落过程中保持水平。导轨的阻力不计算在内。(1)计算条形ab离开磁场下边界时的速度。(2)计算条形ab通过磁场区时产生的焦耳热。(3)试着分析和讨论在磁场中ab条可能的运动。【夯实基础1】如图所示，水平均匀磁场宽度为B，矩形导线架宽度为A。当该闭合导线架从静止磁场上方落下时，进入磁场时，它只是匀速运动。当线框的下边缘离开磁场时，线框的运动是匀速直线运动加速直线运动减速直线运动匀速变速运动。典型示例2图中显示了光滑的金属导轨。水平平行导轨MN和ST之间的距离为L=0.5 m。垂直半圆形轨道NP和TQ的直径均为D=0.8 m。轨道的左端连接有电阻r=0.4。在水平导轨的某处，有一个垂直均匀磁场，磁感应强度b=0.06t。光滑金属杆ab的质量m=0.2kg，电阻r=0.1。当它以5米/秒的初始速度从左端沿着水平导轨冲进磁场时，它刚好可以到达垂直半圆形轨道的最高点p和q。让金属杆ab与履带保持良好接触。(2)到达p和q时的速度