電磁感應(yīng)中的綜合問題

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1、沂水四中2011-2012學(xué)年度第一學(xué)期高二、物理*選修3-1*講案編寫：審核：周次上課時(shí)間2012-2-21課型新授課課題電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1．熟練運(yùn)用右手定則和楞次定律判斷感應(yīng)電流及感應(yīng)電動勢的方向2．掌握電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用3．綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)等電學(xué)知識解決力、電綜合問題4．能夠處理電磁感應(yīng)圖象問題學(xué)習(xí)重點(diǎn)1．電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用2．綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)等電學(xué)知識解決力、電綜合問題學(xué)習(xí)難點(diǎn)綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)等電學(xué)知識解決力、電綜合問題·教學(xué)過程※問題探究一、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題（1）基本方法：通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力作用

2、，電磁感應(yīng)往往和力學(xué)問題結(jié)合在一起。①用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向，②求回路中的電流大??；③分析研究導(dǎo)體受力情況（包含安培力，用左手定則確定其方向）④列動力學(xué)方程或平衡方程求解。（2）電磁感應(yīng)力學(xué)問題中，要抓好受力情況，運(yùn)動情況的動態(tài)分析導(dǎo)體受力運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化，周而復(fù)始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，抓住a=0時(shí)，速度v達(dá)最大值?！纠?】如圖所示，AB、CD是兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的距離為L，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都

3、有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在導(dǎo)軌的AC端連接一個(gè)阻值為R的電阻，一根質(zhì)量為m、垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，求此過程中ab棒的最大速度。已知ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻都不計(jì)。7第頁變式訓(xùn)練1如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，并且以=0.1T/s在變化，水平軌道電阻不計(jì)，且不計(jì)摩擦阻力，寬0.5m的導(dǎo)軌上放一電阻R0=0.1Ω的導(dǎo)體棒，并用水平線通過定滑輪吊著質(zhì)量M=0.2kg的重物，軌道左端連接的電阻R=0.4Ω，圖中的l=0.8m，求至少經(jīng)過多長時(shí)間才能吊起重物?！鶈栴}探究

4、二電磁感應(yīng)中的電路問題在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于電源。因此，電磁感應(yīng)問題往往又和電路問題聯(lián)系在一起，解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法是：①用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動勢的大小和方向②畫等效電路圖③運(yùn)用全電路歐姆定律，串并聯(lián)電路性質(zhì)，電功率等公式聯(lián)立求解【例2】半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場，磁感強(qiáng)度為B=0.2T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R=2Ω，一金屬棒

5、MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計(jì)（1）若棒以v0=5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑OO′的瞬時(shí)（如圖所示）MN中的電動勢和流過燈L1的電流。（2）撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O′以O(shè)O′為軸向上翻轉(zhuǎn)90o，若此時(shí)磁場隨時(shí)間均勻變化，其變化率為ΔB/Δt=4T/s，求L1的功率?！鶈栴}探究三、電磁感應(yīng)中的圖象問題電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E、感應(yīng)電流I、安培力F安或外力F外隨時(shí)間t變化的圖象，即B—t圖、Φ—t圖、E—t圖、I—t圖、F—t圖。對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況，還常涉及

6、感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨位移x變化的圖象，即7第頁E—x圖、I—x圖等。這些圖象問題大體上可分類兩類：①由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確圖象。②由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量。不管是何種類型，電磁感應(yīng)中的圖象問題常需利用右手定則、左手定則，楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析解決?！纠?】勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，磁場寬度L=3rn，一正方形金屬框邊長ab==1m，每邊電阻r=0.2Ω，金屬框以v=10m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖所示，求：（1）畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的I

7、-t圖線（2）畫出ab兩端電壓的U-t圖線OIt變式訓(xùn)練2圖中兩條平行虛線間存在勻強(qiáng)磁場，虛線間的距離為，磁場方向垂直紙面向里。是位于紙面內(nèi)的梯開線圈，與間的距離也為。時(shí)刻，邊與磁場區(qū)域邊界重合（如圖）?，F(xiàn)令線圈以恒定的速度沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域。取沿的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖線可能是OItA．B．OItOItC．D．7第頁※問題探究四電磁感應(yīng)中的能量問題產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，就是能量轉(zhuǎn)化的過程。電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到安培力的作用,因此,要維持感應(yīng)電流的存在,必須有“外力”克服安培力做

8、功。此過程中,其他形式的