高中物理解題模型高中物理

一輪復習電磁感應（2/9）高中物理

一輪復習電磁感應（2/9）1楞次定律2電磁感應定律3電路分析4線框模型5單桿模型6雙桿模型7功能及動量8圖像問題9電磁感應應用相關(guān)知識：1.動生電動勢：平均速度：平均感應電動勢；瞬時速度：瞬時感應電動勢；××××v+qvBF洛1εLF電v合vv′F洛1F洛2F洛非靜電力：洛倫茲力沿導棒分力（正功）；安培力：洛倫茲力垂直導棒分力（負功）；電路中電功率：安培力功率：安培力做功：①正功：消耗電能；②負功：產(chǎn)生電能；電磁感應

—電磁感應定律（中）相關(guān)知識：2.動生電動勢：速度方向與磁場方向成θ角時：速度方向與導棒方向成θ角時：如果導線是彎曲的，取與B、V垂直的等效直線長度；方法一：××××vBθL方法二：拓廣：旋轉(zhuǎn)切割磁感線，取導棒中點速度；××××vBθLω××××OBL電磁感應

—電磁感應定律（中）【例題1】（1）求解下列各圖中導體兩端的動生電動勢大小?？偨Y(jié)：1.理解動生電動勢有效長度的計算；2.當磁感應強度恒定，有效長度從零均勻增大，末狀態(tài)感生電動勢是平均值的兩倍；電磁感應

—電磁感應定律（中）××××Bvθ1L1θ2L2××××Bvθ1L1θ2L2（2）如圖所示，導軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導體AB可在導軌上無摩擦滑動，AB⊥ON，若AB以5m/s的速度從O點開始沿導軌勻速右滑，導體與導軌都足夠長，勻強磁場的磁感應強度為0.2T。問：①第3s末夾在導軌間的導體長度是多少？此時導體切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為多大？②3s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過程中的平均感應電動勢為多少？××××Bθvrv××××Bθr①②【例題2】（1）求解下列各圖中導體兩端的動生電動勢大小?？偨Y(jié)：1.旋轉(zhuǎn)切割磁感線有效速度的選取可取棒的中點速度；2.感應電動勢的產(chǎn)生可分成動生電動勢和感生電動勢；（2）如圖所示，勻強磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應強度大小為B0。使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動半周，線框中產(chǎn)生感應電流。現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應強度大小隨時間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流，磁感應強度隨時間變化的變化率ΔB/Δt的大小應為多大？電磁感應

—電磁感應定律（中）ω××××OBLrωOBLr××××ω××××OBLr1r2LθωB【例題3】（1）如圖1所示，固定于水平面上的金屬框架abcd，處在豎直向下的勻強磁場中。金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動?？蚣艿腶b與dc平行，bc與ab、dc垂直。MN與bc的長度均為l，在運動過程中MN始終與bc平行，且與框架保持良好接觸。磁場的磁感強度為B。a.請根據(jù)法拉第電磁感應定律E=⊿φ/⊿t，推導金屬棒MN中的感應電動勢E；b.在上述情景中，金屬棒MN相當于一個電源，這時的非靜電力與棒中自由電子所受洛倫茲力有關(guān)。請根據(jù)電動勢的定義，推導金屬棒MN中的感應電動勢E。（2）為進一步研究導線做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電動勢的過程，現(xiàn)構(gòu)建如下情景：如圖2所示，在垂直于紙面向里的勻強磁場中，一內(nèi)壁光滑長為l的絕緣細管MN，沿紙面以速度v向右做勻速運動。在管的N端固定一個電量為q的帶正電小球（可看作質(zhì)點）。某時刻將小球釋放，小球?qū)毓苓\動。已知磁感應強度大小為B，小球的重力可或略。在小球沿管從N運動到M的過程中，求小球所受各力分別對小球做的功?？偨Y(jié)：1.理解動生電動勢的兩種推理方式；2.理解動生電動勢微觀解釋，洛倫茲力不做功，但洛倫茲力的分力做功；電磁感應

—電磁感應定律（中）××××abcdvBMN××××vBMN圖1圖2（1）（2）v合vv′F洛1F洛2F洛【例題4】如圖所示是圓盤發(fā)電機的示意圖：銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸。使銅盤轉(zhuǎn)動，電阻R中就有電流通過。①說明圓盤發(fā)電機的原理；②圓盤如圖所示方向轉(zhuǎn)動，請判斷通過R的電流方向；總結(jié)：1.圓盤發(fā)電機感應電動勢的三種處理方法；2.思想方法：微元法，平均值法，積分法；電磁感應

—電磁感應定律（中）①ωRωRωr-e方法一：方法二：方法三：v合vv′F洛1F洛2F洛F洛1xOrqωRB②D點為高電勢，電流方向向左流過電阻R。例題1例題2例題3例題4電磁感應

—電磁感應定律（中）【例題1】（1）求解下列各圖中導體兩端的動生電動勢大小?！痢痢痢罛vθ1L1θ2L2××××Bvθ1L1θ2L2（2）如圖所示，導軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導體AB可在導軌上無摩擦滑動，AB⊥ON，若AB以5m/s的速度從O點開始沿導軌勻速右滑，導體與導軌都足夠長，勻強磁場的磁感應強度為0.2T。問：①第3s末夾在導軌間的導體長度是多少？此時導體切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為多大？②3s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過程中的平均感應電動勢為多少？××××Bθvrv××××Bθr①②例題1例題2例題3例題4電磁感應

—電磁感應定律（中）【例題2】（1）求解下列各圖中導體兩端的動生電動勢大小。（2）如圖所示，勻強磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應強度大小為B0。使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動半周，線框中產(chǎn)生感應電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應強度大小隨時間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流，磁感應強度隨時間變化的變化率ΔB/Δt的大小應為多大？ω××××OBLrωOBLr××××ω××××OBLr1r2LθωB例題1例題2例題3例題4電磁感應

—電磁感應定律（中）【例題3】（1）如圖1所示，固定于水平面上的金屬框架abcd，處在豎直向下的勻強磁場中。金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動。框架的ab與dc平行，bc與ab、dc垂直。MN與bc的長度均為l，在運動過程中MN始終與bc平行，且與框架保持良好接觸。磁場的磁感強度為B。a.請根據(jù)法拉第電磁感應定律E=⊿φ/⊿t，推導金屬棒MN中的感應電動勢E；b.在上述情景中，金屬棒MN相當于一個電源，這時的非靜電力與棒中自由電子所受洛倫茲力有關(guān)。請根據(jù)電動勢的定義，推導金屬棒MN中的感應電動勢E。（2）為進一步研究導線做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電動勢的過程，現(xiàn)構(gòu)建如下情景：如圖2所示，在垂直于紙面向里的勻強磁場中，一內(nèi)壁光滑長為l的絕緣細管MN，沿紙面以速度v向右做勻速運動。在管的N端固定一個電量為q的帶正電小球（可看作質(zhì)點）。某時刻將小球釋放，小球?qū)毓苓\動。已知磁感應強度大小為B，小球的重力可或略。在小球沿管從N運動到M的過程中，求小球所受各力分別對小球做的功?！痢痢痢羇bcdvBMN××××vBMN圖1圖2（1）（2）v合vv′F洛1F洛2F洛例題1例題2例題3例題4電磁感應

—電磁感應定律（中）【例題4】如圖所示是圓盤發(fā)電機的示意圖：銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸。使銅盤轉(zhuǎn)動，電阻R中就有電流通過。①說明圓盤發(fā)電機的原理；②圓盤如圖所示方向轉(zhuǎn)動，請判斷通過R的電流方向；①ωRωRωr-e方法一：方法二：方法三：v合vv′F洛1F洛2F洛F洛1xOrqωRB②D點為高電勢，電流方向向左流過電阻R。本節(jié)重點：1.動生電動勢：磁感應強度不變，線圈面積變化。2.功能關(guān)系：洛倫茲力不做功，兩個分力一個做正功，另一個做