第課時

電磁感應定律的應用二重點難點突破一、電磁感應現(xiàn)象中的力學問題通體的感應電流在磁場中受到安培力作用感問題往往和力學問題聯(lián)系在一起，基本步驟是：用第電磁感應定律和楞次律求感應電動勢的大小和方向回路中的電流強度.究導體受力情安培力手定則確定其方)力方程或平衡方程求.對感應現(xiàn)象中的力學問題抓受力情況和運動情況的動態(tài)分析體運動產(chǎn)生感應電動勢→感應電流→通導體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→周而復始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時，加度等于零，導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)，要抓?。?時，度v最大值的特二、電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化問題導體切割磁感線或閉合回路中磁量發(fā)生變化中產(chǎn)生感應電流或其他形式的能量便轉(zhuǎn)化為電能感電流的導體在磁場中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱使電能轉(zhuǎn)化為機能或電阻的內(nèi)能因此，電磁感應過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化，用能量轉(zhuǎn)化觀點研究電磁感應問題常是導體的定運速線運動或勻速轉(zhuǎn)的受力特點是合外力為零，能量轉(zhuǎn)化過程常常是機能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，解決這類問題的基本步驟是：用第電磁感應定律和楞次律確定電動勢的大小和方.畫效電路，求出回路中電消耗電功率的表達.分體機械能的變化量恒關系得到機械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方.三、電能求解的思路主要有三種利培力的功求解：電磁感中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；利量守恒求解：若只有電與機械能的轉(zhuǎn)化，則機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能；利路特征求解：根據(jù)電路構(gòu)直接計算電路中所產(chǎn)生的電.四、線圈穿越磁場的四種基本形恒穿越；恒用穿越；無作用穿越；特場穿.典例精析恒穿越【例所度差h的行虛線區(qū)域內(nèi)有磁感應強度為1/7

2E方向水平向里的勻強磁形框的為，長為，為，平面與豎直平面平行，靜止于位置“”時cd邊與磁場下邊緣有一段距離用直向上的恒力F提，線框由位置“Ⅰ無初速度向上運動，穿過磁場區(qū)域最后到達位置“Ⅱ邊恰好出磁線面在運中保持在豎直平面內(nèi)，且ab邊水cd邊進入磁場時，線框恰好開始勻速運氣不計＝10m/s2E線入磁場前距磁場下邊界距離；線位置“Ⅰ”到位置“Ⅱ的過程中，恒力F的功為多少？線框產(chǎn)生的熱量為多少？【解析】線入磁場做勻速動，設速度為，有1E＝BLv

1

＝，F(xiàn)R

安

＝BIL根據(jù)線框在磁場中的受力，有F

安H＝

在恒力作用下，線框從位“”由靜止開始向上做勻加速直線運且v由以上各式解得

mR2BL

)線位Ⅰ到位Ⅱ”過程中，恒力F做為W

F

＋h只有線框在穿越磁場的過程中才產(chǎn)生熱量cd進入磁場到ab邊開磁場的過程中有，Q－mg＋h)【思維提升類問題F

安

為恒力，但外力是變.恒用穿越【例2】質(zhì)量為m邊為L的方線，圈ab邊磁場邊界為，線圈從靜止開始在水平恒力作用下，穿如圖所示的有界勻強磁場，磁場寬度為它與水平面間沒有摩擦力的作用邊剛?cè)雸鏊倥cab邊剛離開磁場時的速度相列法正確的是)線圈進入磁場和離開磁場的過通過線圈的電荷量不相等穿場的過程中線圈的最小度為穿場的過程中線圈的最大度為

2Fd)mFRB穿越磁場的中線圈耗的能為【解析】q＝

ΦR

，可知線圈進入磁場和離開磁場過程中通過線圈的電荷量相.2/7

FF2－22Fx11311線圈ab邊磁場邊界前做勻速直線運動，加速，到邊界時＝2FF2－22Fx11311mmab邊入磁場的速度與離開磁場時的速度相等，根據(jù)動能定理，有

安

＝0，得線圈進入磁場時做功為W

安

且可圈的速度是先增后減小，當線圈全部進入磁場中后速度又增圈剛部進入磁場中時速度達到最小值，根據(jù)動能定11mvmv22x解得vsdm

＝安當a＝0，線圈速度最大，有F

安

＝

BLR即v＝m

FRB由于邊剛磁場的速度與邊剛開場的度等圈入磁場和離開磁場時安培力做功相等能相等的程圈中消耗的電能電安

正項為、C.【答案BC【思維提升類問題F為但F

可能是變力.安無作用穿越【例如示，在光滑水平上有一豎直向下的勻強磁場，分布在寬度為L區(qū)域內(nèi)為的方形閉合線框以垂直于磁場邊界的初速度滑過，框剛好穿過磁線滑進磁場的過0程中產(chǎn)生的熱量Q與出磁場過程中產(chǎn)生的熱量之比(12∶1B.2【解析】框剛開始要離開磁時的速度為由于線圈滑進磁場和滑出磁場的程中安培力的沖量相有mv－mv＝00即＝20因為無外力作用，根據(jù)能量守恒滑進磁場時產(chǎn)生的熱量為＝mv2－mv2mv12028

20滑出磁場時產(chǎn)生的熱量為Qmvmv28

20所以Q

∶Q12

＝3【答案C3/7

EE有效x【思維提升類問題僅是機械與電能之間的轉(zhuǎn).EE有效x穿殊磁場區(qū)域【例】圖所示，一個方向垂紙面向外的磁場位于以軸一為邊界的空間中，曲線方程＝0.5sin強度＝0.2金屬線框abcd邊長框電R邊軸合在F的作用下，線框1.0度平向右勻速運線框拉過該磁場區(qū)域的過程，拉力的最大瞬時功率是多少？線過該磁場區(qū)域拉力做的為多少？【解析】正方形金屬線框進入離開磁場時切割磁感線均產(chǎn)生感應電動勢，電動勢E與切割磁感線的有效長度有關，＝BLv正方形金屬線框通過該磁場區(qū)域割磁感線的有效長度為L＝0.5sin當＝0.1m時，L＝L

m

＝0.5m此時E＝Emm勻速切割時，拉力F的最大瞬時率等于此時的電功率，即P＝PF在內(nèi)應電動的有效值為＝mVE2線框進入到離開磁場的時間＝0.2sv線框勻速通過磁場時，拉力所做功等于消耗的能

電

＝m＝0.1WRW

F

＝W

＝電

E

2有效R

【思維提升類問題需先判斷應電動勢隨時間變化的圖.電應中的力學問題【例相距為L＝0.20m的夠的屬角軌圖所放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平量m＝0.1的屬桿與垂直接觸形成閉合回路，桿與導軌之間的動擦因數(shù)均為電阻不計，回路總電阻為R＝1.0個裝置處于磁感應強度大小為BT向豎直向上的勻強磁場ab桿在平行于水平4/7

222＝＝22導軌的拉力作用下從靜止開始沿軌勻加速運動時cd桿時從靜止開始沿導軌向下運.測得拉力F時間t的如圖2所＝10m/s，：222＝＝22桿ab的度a和擦因桿cd從開始沿導軌向下動達到最大速度所需的時間t；0畫cd在個運動過程中加速度隨時間變化的圖，標明坐標要求寫出推導過).【解析】經(jīng)＝at

ab的速此時，回路中的感

應電流為

ER＝

BLR對桿由牛二定律得F－BIL－由以上各式整理得BF＝ma＋atR在圖線上取兩點t，F(xiàn)＝1.5N11t2

＝302代入上式解得＝102，cd桿力情況如圖，當cd桿重力與滑動摩擦力相等時，速度最大，則mg＝μFN又F＝FN

安F

安

＝BIL

ERR＝at聯(lián)立解得t＝0

mgRBL

a

＝20如示【思維提升】力

學中的整體法與隔離法在電磁感中仍5/7

22PBLv－ΦBLsEBLsR－BLsqR12經(jīng)常用到關鍵是對兩根導棒的受力分析合定律得出F與的關22PBLv－ΦBLsEBLsR－BLsqR12【拓展1如圖所示角m的足長U形光滑金屬框固定在磁感應強度B、足夠大的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面斜向用于導軌的牽引力牽引一根質(zhì)量＝0.2阻R金棒ab由靜止開始沿導軌向上移動屬ab與導軌接觸良且垂直，不計導軌電阻及一切摩若力是恒力，大小為9，金棒到穩(wěn)速v多1若力的功率，大小則金屬棒達到的穩(wěn)定速度多2若金屬棒受到向上的拉力在斜導軌上達到某一速度時，突然撤去拉力，從撤去拉力到棒的速度為零時止，通過金屬的電荷量為0.48屬發(fā)熱量為1.12力棒的速度多3【解析】屬棒達到穩(wěn)定速1

時，由受力分析及力的平衡條件

BLvR

1代入數(shù)據(jù)解得v＝8m/s1當棒達到穩(wěn)定速度v2

時，由受力分析及力的平衡條件vR代入數(shù)據(jù)解得v＝8m/s2設棒在撤去外力后還能沿面向上運動的最大距離為需間為－時間內(nèi)的平均感應電動勢＝均感應電流I＝通過金屬棒的電荷tt量q＝I，＝＝0.48由守恒定律有mvRBL23代入數(shù)據(jù)解得v＝4m/s3易錯門診【例如圖所示，豎直平面內(nèi)足夠長的金屬導軌，軌距為0.2屬導體ab在導軌上無摩擦地上滑動為.4阻，導軌的量為0.2紙向的強場磁應度0.2場區(qū)域足夠大，當ab導體落0.4s時突接電S，說出S接通后ab導體動情.取m/s)【錯解】閉后，ab受直下的重力和豎直向上的安培力作力直向下ab仍處于豎直向下的加速運動狀向下速度的增大，安培力增大ab受向下的合力減6/7

BLvRBL小，直至減為0時ab處速直下BLvRBL【錯因述法是受平常做時總有安培力小于重力的影響對速度和加速度之間的關系作認真地分于用定量計算的方法分析問.【正解】導體自