吉林省長(zhǎng)市第五中學(xué)高三物理 第十五講 電磁感應(yīng)課件

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1、第第 十五講十五講 電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)【知識(shí)要點(diǎn)】 (一)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流 的發(fā)生條件 (二)感應(yīng)電流的方向:右手定則及楞次定律 (三)感應(yīng)電流的大小: 法拉第電磁感應(yīng)定律 (四) 實(shí)驗(yàn)：研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象(一)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的發(fā)生條件 1感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流其中“磁通量的變化”可能是： 導(dǎo)體所圍面積的變化； 磁場(chǎng)與導(dǎo)體相對(duì)位置的變化； 磁場(chǎng)本身強(qiáng)弱的變化。 若電路不閉合，就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，但電路中仍有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體所圍面積的變化磁場(chǎng)與導(dǎo)體相對(duì)位置的變化磁場(chǎng)本身強(qiáng)弱的變化(二)感應(yīng)電流的方向:右手定則及楞次定律 1.用右手定則

2、確定感應(yīng)電流的方向n 右手定則與楞次定律是統(tǒng)一的一般說(shuō)來(lái)在磁場(chǎng)中導(dǎo)體現(xiàn)割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，用右手定則較為方便但要注意以下幾點(diǎn)：n (1)大拇指的方向是導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向，即有可能是導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而磁場(chǎng)未動(dòng)，也可能是導(dǎo)體未動(dòng)而磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)n (2)四指表示電流方向，對(duì)切割磁感線的導(dǎo)體而言也就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，在電源內(nèi)部電流從電勢(shì)低的負(fù)極流向電勢(shì)高的正極n (3)右手定則反映了磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和電流方向三者的相互垂直關(guān)系 2楞次定律楞次定律:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的變化n 楞次定律的作用是確定感應(yīng)電流的方向n 楞次定律的核心是“阻

3、礙變化”，其含義可從以下幾方面來(lái)理解n (1)把引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)叫原磁場(chǎng)，那么阻礙變化就是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的變化n (2)原磁場(chǎng)的變化可以是增強(qiáng)的，也可以是減弱的當(dāng)原磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生與原磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)以阻礙原磁場(chǎng)的增強(qiáng)，可稱之為“來(lái)者拒”；當(dāng)原磁場(chǎng)減弱時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生與原磁場(chǎng)方向相同的磁場(chǎng)以阻礙原磁場(chǎng)的減弱，可稱之為“去者留”n (3)“阻礙變化”并不是阻止，原磁場(chǎng)的變化阻而不止，只是延綏了變化的過(guò)程用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向n確定原磁場(chǎng)(磁通量)的方向；n根據(jù)給定的條件確定原磁場(chǎng)的變化是增強(qiáng)還是減弱；n用“阻礙變化”確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)(磁通量)方向；n用安培定則確定感

4、應(yīng)電流的方向n應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向可分為四個(gè)步驟：應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向可分為四個(gè)步驟：(二二)法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比這就是法拉第電磁感應(yīng)定律 公式的含義： (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的大小無(wú)關(guān)，只與磁通量的變化率(即磁通量的變化快慢)有關(guān) (2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與磁通量發(fā)生變化的原因無(wú)關(guān)即磁通量的變化可能是BS sin ，或者是B S sin，或者是BS(sin1- sin2) ，只要0，就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(式中是線圈平面與磁場(chǎng)方向間的夾角)t. ntn如果采用國(guó)際單位制，則可寫成：n對(duì)n匝線框構(gòu)成的回

5、路其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):幾種情況的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算： 1對(duì)N匝線框構(gòu)成的回路由于磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 (2)當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向夾角為時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小sinStBntnStBntn2導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)導(dǎo)線的切割方向與磁場(chǎng)方向垂直成:設(shè)長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體ab，在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ntBLvttBLvn() 1(2)導(dǎo)線的切割方向與磁場(chǎng)方向成角:另另:電動(dòng)勢(shì)的方向(電勢(shì)的高低)由右手定則確定這時(shí)切割磁感線的導(dǎo)體等效于電源，在電源內(nèi)部其電流方向由電勢(shì)低的一端指向電勢(shì)高的一端；所以四

6、指所指的方向也就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向sinsinsinBLvttLvBtSBt關(guān)于公式的幾點(diǎn)說(shuō)明： (1)公式適用條件，導(dǎo)體上各點(diǎn)的B和v必須處處均勻(即大小、方向都相同)B，L必須相互垂直,L的運(yùn)動(dòng)方向v與B成角 (2) BLv sin由/t導(dǎo)出,但又有區(qū)別, /t表示在t時(shí)間內(nèi)回路產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)，BLv sin可以是平均電動(dòng)勢(shì)，也可以是即時(shí)電動(dòng)勢(shì)，其含義與v一一對(duì)應(yīng) (3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因是定向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體中的電子因受到洛侖茲力的作用而聚集于b端，a端聚集正電荷，切割磁感線的導(dǎo)體ab等效于一個(gè)電源，如圖所示，a端為電源的正極，b端為電源的負(fù)極，導(dǎo)體ab的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻 (4)從能量

7、守恒的角度來(lái)看，外力對(duì)導(dǎo)體做功為回路提供了機(jī)械能，克服安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，因此外力和安培力做功的過(guò)程反映了機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程3.線圈平面在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)說(shuō)明：tnBStLnBLtvnBLtnsinsin22sin2211方向垂直，要求軸的方與磁場(chǎng)最大電動(dòng)勢(shì)nBSm而與軸的位置無(wú)關(guān)（其中 ）SL L12nBStmm其中,sin中繞匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)的、如圖所示，邊長(zhǎng)分別為OOBnLL21 4自感電動(dòng)勢(shì)自感電動(dòng)勢(shì) L為自感系數(shù)，它與線圈的形狀、匝數(shù)以及鐵芯的材料有關(guān) 自感電動(dòng)勢(shì)(電流)的方向：當(dāng)導(dǎo)體回路的電流增加時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)(電流)、的方向與原電流方向相反；當(dāng)導(dǎo)體回路中的電流減小時(shí)，

8、自感電動(dòng)勢(shì)(電流)的方向與原電流方向相同ntLIt 由于回路中電流產(chǎn)生的磁通量發(fā)生變化，而在自己回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為自感電動(dòng)勢(shì)【疑難講解【疑難講解】 實(shí)驗(yàn)：研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)電路如上圖所示實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意： (1)查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向和電流方向的關(guān)系，一般的電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流流經(jīng)內(nèi)部的方向相同，如圖所示的電流表，電流從正接線柱流人負(fù)接線柱流出，指針向右偏，反之指針向左偏 (2)電流表指針偏轉(zhuǎn)說(shuō)明有感應(yīng)電流，線圈中的感應(yīng)電流方向根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向得出，然后用安培定則確定線圈B中的磁場(chǎng)方向，從而確定原磁場(chǎng)的變化是增強(qiáng)還是減弱，以驗(yàn)證楞次定律 (3)實(shí)驗(yàn)中，使得線圈B中

9、的磁通量發(fā)生變化的原因可能是A線圈與B線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也可能是通斷電流引起A線圈中的磁場(chǎng)變化而使B線圈中的磁通量發(fā)生變化，或者可以用滑動(dòng)變阻器來(lái)改變A線圈中的電流大小，而使B月線圈中的磁通量發(fā)生變化但無(wú)論哪種情況，產(chǎn)生的效果只有兩種：使B線圈中的磁通量增加；使B線圈中的磁通量減少如：A線圈向著B(niǎo)線圈運(yùn)動(dòng)和開(kāi)關(guān)從斷開(kāi)到閉合均使B線圈中的磁通量增加，反之則減少【典型例題】例例1如圖所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從圖示位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若第一次用秒拉出，外力做功為，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電量為；第二次用秒拉出，外力做功為，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電量為，則0.3Wq0.9Wq1122AWWqqBWW

10、q = q12121212，CWWq = qDWWqq12121212，答：選項(xiàng)C是正確的 分析：用 表示導(dǎo)線框豎邊長(zhǎng)， 表示線框的橫邊長(zhǎng)，線框以速度llv12拉出磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，拉出線框所用時(shí)間 這期間，線框中電流，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電量= Bl vtlvI = Bl v/ Rq = It =121Bl vRlvBl lR121 2可見(jiàn)，通過(guò)導(dǎo)線截面的電量和拉出線框所用的時(shí)間無(wú)關(guān)，則；把導(dǎo)線框拉出磁場(chǎng)區(qū)外力需克服安培力做功其做功q = q12大小為 ，把代入可得說(shuō)明做功大小和拉出線框所用的時(shí)間有關(guān)本題中 ，所以W = Fl = Il BlI =Bl vRW =(Bl l )R

11、tttWW21211 221212Bl lRt1 2結(jié)果是，WWq = q1212動(dòng)線圈引起的磁通變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電量，也適用于線圈不動(dòng)兩磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的感應(yīng)電流通過(guò)導(dǎo)線截面的電量；由W=電能 說(shuō)明：說(shuō)明：上述中的實(shí)際上是把線圈拉出磁場(chǎng)的 時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)線Bl lt1 2圈的磁通量的變化，即，這一關(guān)系不但適用于拉= Bl lq =/ R1 2的的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為線框中看出，拉力做的功消耗tlBlRlBl=Rt)l(Bl2121221 例例2如圖(1)所示，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B一個(gè)單匝線圈abcdef的電阻為R，以恒定速度v垂直于B的方 (1)畫(huà)出線圈中感應(yīng)電

12、流(以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼?I隨時(shí)間t變化的函數(shù)圖像； (2)畫(huà)出對(duì)線圈所施加的水平拉力(以向右為拉力的正向)F隨t變化的函數(shù)圖像； (3)計(jì)算拉力F所做的功試求：點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)為計(jì)時(shí)的起以、各邊邊長(zhǎng)依次為、，邊長(zhǎng)為向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，0=tabdecdbcab4321llll分析：分析：當(dāng)ab進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，就產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，從而使ab導(dǎo)線受到向左的安培力，這時(shí)要使線圈勻速運(yùn)動(dòng)，就必須有向右的拉力與安培力平衡當(dāng)ef也進(jìn)入磁場(chǎng)后，ef與ab的兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)互相抵消一些，從而使感應(yīng)電流以及安培力相應(yīng)減小當(dāng)線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)后，由于磁通量不再變化，故感應(yīng)電流為零，安培力也是零當(dāng)ab

13、離開(kāi)磁場(chǎng)后，只有cd與ef切割磁感線，產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，但所受安培力仍向左，因而拉力仍向右當(dāng)ef也離開(kāi)磁場(chǎng)后，只有cd切割磁感線，因而感應(yīng)電流以及安培力都正比減小解：解：(1)線圈以v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，線圈內(nèi)感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像如圖(2)所示圖中各量為tllvtlvtLvtLllvtLlvIBl vRIBl vR12422342452123，I = II = I3241，(2)對(duì)線圈所施加的水平拉力F隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示圖中橫坐標(biāo)各量與(1)同，縱坐標(biāo)各量為RvBF,RvBF23222121ll(3)在線圈進(jìn)、出磁場(chǎng)過(guò)程中，水平拉力F始終做正功，即R)+-v(2B=B)(

14、B2=)SFS2(FW42342122124232422122211lllllllRvlllRvl答：在線圈穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中，線圈中的感應(yīng)電流I以及拉動(dòng)線圈的水平拉力F隨時(shí)間t的變化圖像分別如圖(2)和圖(3)所示其拉力所做的功為 2B v(l l -l l +l l )R2122124324說(shuō)說(shuō)明明：(1)tt23從 這一段時(shí)間，整個(gè)線圈都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁通量為恒量，無(wú)感應(yīng)電流 但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，線圈(U = UU = UU = U )afedbcQ = 2I Rt +I R(t -t )1212221 (3)如果線圈增加到n匝，則I不變(因感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和線圈電阻都增大到n倍)，但F應(yīng)增大到原

15、來(lái)的n倍(因有n根導(dǎo)線受安培力)不受安培力，也不需要拉力線圈有慣性，以勻速度v向右運(yùn)動(dòng) (2)由于線圈始終勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，拉力F對(duì)線圈所做的功W等于感應(yīng)電流在線圈電阻R上所產(chǎn)生的熱量Q，其中Q為 例例3平行光滑的金屬導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面成角，導(dǎo)軌回路內(nèi)接有一個(gè)定值電阻R和一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為、內(nèi)電阻為r的電池(導(dǎo)軌其余電阻均不計(jì)，長(zhǎng)度足夠長(zhǎng))空間有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B一根質(zhì)量為m的金屬棒ab水平放置在導(dǎo)軌平面上，如圖所示無(wú)初速釋放ab試分析ab的運(yùn)動(dòng)情況，求出ab運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后的運(yùn)動(dòng)速度tv 分析：分析：當(dāng)ab金屬棒放置到導(dǎo)軌上后，接通電路，就有逆時(shí)針?lè)较虻碾?/p>

16、池電流由b向a 流過(guò)，這時(shí)ab在重力G沿導(dǎo)軌斜面方面的分力mgsin和安培力 的共同作用下做變加速運(yùn)動(dòng),而導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又使回路中的電流不斷地變大,金屬棒受到的安培力也不斷的增大,直到安培力與重力分力達(dá)到平衡時(shí)，ab棒的加速度才降到零，速度不再增大，此后，ab棒以最大速度沿導(dǎo)軌平面向下勻速滑動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)LrRB，則時(shí)，當(dāng)總安mgsin=LBImgsin=F0=F0=a解解：BLLBrRmgvvmgLrRBLvBmgLrRBt池池池感22sin)(sinsinmaxmax.sin)(ab22BLLBrRmg池后的運(yùn)動(dòng)速度為加速運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)答：金屬棒 說(shuō)明：說(shuō)明：對(duì)整個(gè)過(guò)程來(lái)

17、說(shuō)，電源所提供的電能與ab棒下滑過(guò)程所減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為二部分能量： ab棒所增加的動(dòng)能、在電阻R及r上所產(chǎn)生的熱能 例例4如圖所示裝置，有兩根平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的前段是傾斜的，后段是水平的，導(dǎo)軌的水平段處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中有兩個(gè)相同的金屬桿，質(zhì)量為m，桿與導(dǎo)軌垂直接觸，兩觸點(diǎn)間距為l，電阻為R一根桿靜放在水平導(dǎo)軌上，另一根放在距水平導(dǎo)軌高為h的斜軌上初速釋放該導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，桿與導(dǎo)軌始終垂直，不計(jì)桿與導(dǎo)軌的摩擦，試求： (1)兩桿最后達(dá)到的速度； (2)從開(kāi)始到達(dá)到最后速度時(shí)在電路中所產(chǎn)生的熱 分析：分析：本題的物理過(guò)程可以分為兩步：第一步，是ab桿由斜軌下滑到水平軌道這區(qū)間無(wú)磁場(chǎng)、無(wú)摩擦，

18、機(jī)械能守恒；等二步，是ab桿感應(yīng)電流，此電流經(jīng)ab桿和cd桿使這兩桿同時(shí)受到一個(gè)大小相等、方時(shí)兩桿都向右運(yùn)動(dòng)(ab桿減速、cd桿加速)，各自都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，各自產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小也在變化，回路中的電流大小也隨之變化，桿和cd桿的速度相等這時(shí)回路中的電流等于零，兩桿不再受安培力而勻速向右運(yùn)動(dòng)這個(gè)速度就是我們要求的兩桿最后達(dá)到的速度從能且轉(zhuǎn)化來(lái)看，整個(gè)過(guò)程是ab桿的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為ab桿和cd桿的動(dòng)能以及電路所產(chǎn)生的熱 具有水平初速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使回路有vabcd0向相反的安培力的作用桿受的安培力方向和方向相反使桿減速，而桿受的安培力方向和方向相同使桿沿的方向加速，此abva

19、bcdvcdV000這過(guò)程桿速度由逐漸減小，而桿速度由零逐漸增大，必有一時(shí)abvcd0ab在水平軌道上，ab桿向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流又導(dǎo)致ab桿受安培力而減速，而cd桿受安培力向右加速，直至ab桿和cd桿以相同速度v向右運(yùn)動(dòng)(這時(shí)回路中電流為零，兩桿不再受安培力而勻速運(yùn)動(dòng))用F表示ah桿及cd桿受的安培力mgh =12mv02，桿有，對(duì)于桿有：根據(jù)動(dòng)量定理，對(duì)于mv=Ftcdmv-mvFtab0v = v20由此可得解：解：ab桿下滑過(guò)程機(jī)械能守恒，有由、式可得mgh = 212mvQ2vghQmgh2212從開(kāi)始到兩桿速度為v的過(guò)程，根據(jù)能量守恒有說(shuō)明：說(shuō)明：(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)

20、象與磁場(chǎng)作用力互相聯(lián)系的問(wèn)題往往導(dǎo)致一系列互相制約、互相依存的復(fù)雜變化過(guò)程這一系列變化過(guò)程的終態(tài)往往是一種穩(wěn)定狀態(tài)，即許多物理量各自達(dá)到一個(gè)恒定數(shù)值解這一類問(wèn)題首先要學(xué)會(huì)分析物體系統(tǒng)的力學(xué)狀態(tài)、電學(xué)狀態(tài)如何逐步變化 (2)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的力學(xué)條件是，物體所受合力為零，加速度為零；系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的電學(xué)條件是，由ab、cd與導(dǎo)軌組成的閉合回路內(nèi)總面積不再改變，總通量保持恒定，電磁感現(xiàn)象終止 (3)當(dāng)系統(tǒng)處于變化過(guò)程中時(shí)，許多力學(xué)量和電學(xué)量都在變化，系統(tǒng)內(nèi)的物體通常都在做變加速運(yùn)動(dòng)，雖然牛頓定律仍然有效，但勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律已不適用力的沖量和力所做的功雖然也已經(jīng)成為變力沖量和變力做功，但動(dòng)量定理和

21、動(dòng)能定理仍然成立例例5圖(1)中abcd是一邊長(zhǎng)為l、具有質(zhì)量的剛性導(dǎo)線框，位于水平面內(nèi)，bc邊中串接有電阻R，導(dǎo)線的電阻不計(jì)，虛線表示一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的邊界，它與線框的ab邊平行，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為2l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下線框在一垂直于ab邊的水平恒定拉力作用下，沿光 滑 水 平 面 運(yùn) 動(dòng)， 直 到 通 過(guò) 磁 場(chǎng) 區(qū) 域已 知 ab 邊 試在下圖的i-x坐標(biāo)上定性畫(huà)出：從導(dǎo)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)到完全離開(kāi)磁場(chǎng)的 過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電流i的大小隨ab邊的位置坐標(biāo)x變化的曲線剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框便變?yōu)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，此時(shí)通過(guò)電阻 的電流大小為 ，Ri0分析：分析：題意指明ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框便變

22、為勻速運(yùn)動(dòng)，流過(guò)電阻 的電流為 ，這表明這段時(shí)間邊的位置坐標(biāo)從 到 之間 ，線框中電流 不變，線框受安培力和恒定拉力大小相等、方向相反所Ri(abOl)i00以，恒定拉力大小為；線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)后到邊離開(kāi)磁場(chǎng)前的F = Bliab0這段時(shí)間(即ab邊的位置坐標(biāo)從l2l之間)，線框的磁通不變，線框中無(wú)感應(yīng)電流，即i=0，這期間線框不受磁場(chǎng)力，線框在恒定拉力作用下加速，使邊離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度大于邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度 若用和分別表示邊進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)時(shí)刻和邊的位置坐標(biāo)為時(shí)刻的速度，abab(vvabab2lv022，則邊離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)線框中的感應(yīng)電流 ，由此引發(fā)的線框v0)abii20邊離開(kāi)磁邊離開(kāi)磁場(chǎng)直到而使線

23、框從恒定拉力受安培力磁cdab)F(F場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)(ab邊的位置坐標(biāo)從2l3l之間)，線框做減速運(yùn)動(dòng)這段時(shí)間線框發(fā)生的物理過(guò)程是：mFFailBFRBlviv磁磁說(shuō)明這段時(shí)間線框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，即開(kāi)始速度減小得快而后來(lái)速度減小得慢，與之對(duì)應(yīng)的是電流i的減小是開(kāi)始快而后慢，這段時(shí)間，即因減速運(yùn)動(dòng)是在線框速度減小的極限是磁Rv)Bl(FF(vv20這段時(shí)間線框通所以時(shí)就是勻速運(yùn)動(dòng)的條件下，當(dāng)磁,)FFRv)Bl(02，即，線框中又無(wú)電磁感應(yīng)線框全部離開(kāi)磁場(chǎng)后過(guò)的電流0=iii0 答：通過(guò)電阻R的電流i的大小隨ab邊位置坐標(biāo)x變化的曲線，如圖(2)所示且已知(B、l、R也已知)按題設(shè)，線框穿過(guò)

24、磁場(chǎng)過(guò)程，R產(chǎn)生的熱是多少？回答這樣的問(wèn)題就不必對(duì)過(guò)程進(jìn)行像上述那樣的詳細(xì)分析，只需說(shuō)說(shuō)明明：如果本題邊進(jìn)入磁場(chǎng)的速度等于邊離開(kāi)磁場(chǎng)的速度，abcdv0根據(jù)能量守恒就可求出 Q = WFs3l()BlvR20可以忽略下列說(shuō)法中正確的是例例6 6電路如圖所示，和是完全相同的燈泡，線圈 的電阻AAL12AKAABKAA2112合上開(kāi)關(guān) 接通電路時(shí)，先亮，后亮，最后一樣亮合上開(kāi)關(guān) 接通電路時(shí)，和始終一樣亮CKAADKAA2112、斷開(kāi)開(kāi)關(guān) 切斷電路時(shí)，立刻熄滅，過(guò)一會(huì)兒才熄滅斷開(kāi)開(kāi)關(guān) 切斷電路時(shí)，和都要過(guò)一會(huì)兒才熄滅分析：分析：電路中線圈L的電阻可以忽略，但在電流變化時(shí)它產(chǎn)生阻礙電流變化的自感電動(dòng)勢(shì)

25、合上 接通電路時(shí)，支路和支路的電流都要增大，但支路中線圈 的自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流增大，結(jié)果是KAAAL121AAKAALAAA2112112先亮，后亮；斷開(kāi) 切斷電路時(shí)，電源不再對(duì)和供電，但線圈 的自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的減小而在與形成的閉合通路中形成瞬間電流，而使和在斷開(kāi)開(kāi)關(guān) 后都要過(guò)一會(huì)兒才熄滅AAK12答：選項(xiàng)A、D正確說(shuō)明： 合上時(shí)，通過(guò)和的電流方向都是自左向右； 斷開(kāi)KAAK12后，由 的自感電動(dòng)勢(shì)在和形成的瞬間電流的方向是：的電流方向仍自左向右，的電流方向卻是自右向左LAAAA1212【反饋練習(xí)】 1a、b兩個(gè)金屬圓環(huán)靜止套在一根水平放置的絕緣光滑桿上，如圖所示一根條形磁鐵自右向左向

26、b環(huán)中心靠近時(shí)，a、b兩環(huán)將A兩環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)，且兩環(huán)互相靠近B兩環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)，且兩環(huán)互相遠(yuǎn)離C兩環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)，且兩環(huán)靠攏Da環(huán)向左運(yùn)動(dòng)，b環(huán)向右運(yùn)動(dòng)答案：答案：A2如圖所示，MN是一根固定的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向上，今將一金屬線框abcd放在導(dǎo)線上，讓線框的位置偏向?qū)Ь€的左邊，兩者彼此絕緣當(dāng)導(dǎo)線中的電流突然增大時(shí)，線框整體受力情況為A受力向右B受力向左C受力向上D受力為零答案：答案：A3如圖(1)所示，在x軸上方有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在x軸下方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)在xOy平面上有一個(gè)導(dǎo)線框，它由沿Ox 線框由圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，以恒定的角速度在xOy平面內(nèi)繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在其轉(zhuǎn)動(dòng)一周

27、的過(guò)程中，導(dǎo)線中的感應(yīng)電流(以逆時(shí)針?lè)较螂娏鳛檎?隨時(shí)間變化的規(guī)律應(yīng)是圖(2)中的哪一個(gè)？軸方向的半徑、沿軸反方向的半徑和 圓弧所組成導(dǎo)ObOyOa14ab答案：答案：B4在水平面上有一固定的U形金屬框架，框架上置一金屬桿ab，如圖所示(紙面即水平面)在垂直紙面方向有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則A若磁場(chǎng)方向垂直紙面向外并增長(zhǎng)時(shí)，桿ab將向右移動(dòng)B若磁場(chǎng)方向垂直紙面向外并減小時(shí)，桿ab將向右移動(dòng)C若磁場(chǎng)方向垂直紙面向里并增長(zhǎng)時(shí)，桿ab將向右移動(dòng)D若磁場(chǎng)方向垂直紙面向里并減小時(shí)，桿ab將向右移動(dòng)答案：答案：BD 5如圖所示，有一個(gè)回路豎直放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直回路所在平面(回路豎直部分足夠長(zhǎng))，導(dǎo)線ab

28、套在回路導(dǎo)線上可無(wú)摩擦地滑動(dòng)而保持接觸良好，設(shè)回路總電阻集中在R(其余電阻均不計(jì))，當(dāng)ab由靜止開(kāi)始下落后，下面說(shuō)法中正確的是 A導(dǎo)線ab向下做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng)，直到以最大速度向下勻速運(yùn)動(dòng) B導(dǎo)線ab運(yùn)動(dòng)的最大加速度為g，運(yùn)動(dòng)的最大速度為mgR/B2L2 C導(dǎo)線ab下落過(guò)程中機(jī)械能守恒 D導(dǎo)線ab下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線增加的動(dòng)能和電阻R上所產(chǎn)生的熱答案：答案：ABD6在回字形鐵芯上左、右兩側(cè)各繞有一個(gè)線圈，左側(cè)線圈接一個(gè)燈泡L，右側(cè)線圈接平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上有一根金屬滑桿ab，導(dǎo)軌范圍內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示下列敘述中正確的是A當(dāng)ab向右勻速滑動(dòng)時(shí)，燈L亮，有從

29、c向d的電流通過(guò)LB當(dāng)ab向左減速滑動(dòng)時(shí)，燈L亮，有從d向c的電流通過(guò)LC當(dāng)ab向右加速滑動(dòng)時(shí)，燈L亮，有從d向c的電流通過(guò)LD當(dāng)ab向左加速滑動(dòng)時(shí)，燈L亮，有從d向c的電流通過(guò)L答案：答案：BC 7一個(gè)閉合鐵芯的兩個(gè)線圈連線上各連結(jié)一根可滑動(dòng)的、接觸良好的結(jié)論是的金屬棒，、磁場(chǎng)，的方向及線圈繞向如圖所示，那么正確LLBB1212ALLBLL2121當(dāng)勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)向左勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng)勻加速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)向右運(yùn)動(dòng)CLLDLL1212當(dāng)勻加速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)向右運(yùn)動(dòng)當(dāng)減速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)向左運(yùn)動(dòng)答案：答案：BCD 8完全相同的兩個(gè)磁電式靈敏電流表a和b、零點(diǎn)在中央，指針可兩側(cè)偏轉(zhuǎn)現(xiàn)將兩表如圖所示的方式

30、連接起來(lái)，當(dāng)將a表指針向逆時(shí)針?lè)较驌軇?dòng)時(shí)，b表指針將會(huì) A向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) B不動(dòng) C向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) D指針會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)方向無(wú)法判定答案：答案：C 9電路如圖所示，a、b是兩個(gè)完全相同的燈泡，L是一個(gè)直流電阻很小而自感系數(shù)很大的自感線圈下列說(shuō)法中不正確的是 A閉合S時(shí)，a、b同時(shí)亮，而且亮度相同 B閉合S時(shí)，b始終不亮，a逐漸亮起來(lái)后保持亮度不變 C斷開(kāi)S時(shí)，a燈立即滅，b燈亮一下就滅 D斷開(kāi)S時(shí)，a、b兩燈都立即滅答案：答案：AC 10如圖所示的電路，多匝線圈的電阻和電池的內(nèi)電阻可以忽略，上電鍵將一電阻器短路，于是線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)這個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)兩個(gè)電阻器的阻值都是 電鍵 原來(lái)打開(kāi)著，

31、電流今合RKI =2R0AIBICID2I0000有阻礙電流的作用，最后電流由 減小為零有阻礙電流的作用，最后電流總小于有阻礙電流增大的作用，因而電流保持 不變有阻礙電流增大的作用，但電流最后還是要增大到答案：答案：D反饋練習(xí)答案：反饋練習(xí)答案：1A 2A 3B 4BD 5ABD6BC 7BCD 8C 9AC 10D【課后練習(xí)】 1如圖所示，金屬棒L在金屬導(dǎo)軌MN，PQ上以O(shè)O為平衡位置，AA，BB為最大位移作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌間有如圖方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其兩端跟一個(gè)變壓器相連，原、副線圈分別串接電流表， 下述結(jié)論中正確的是： A金屬棒L運(yùn)動(dòng)到平衡位置OO時(shí)，通過(guò)電流表 的讀數(shù)為零，電流表 的讀數(shù)為零

32、B當(dāng)金屬棒L運(yùn)動(dòng)到AA或BB位置時(shí)，通過(guò)電流表 的讀數(shù)為零，電流表 的讀數(shù)為零 C當(dāng)金屬棒L由AA向OO運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)電流表 的電流方向?yàn)閎 a D當(dāng)金屬棒L由AA向OO運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)電流表 的電流方向?yàn)閍 b答案：答案： C 2垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，折形直導(dǎo)線ab=bc=2m，ab段與bc段夾角=30，如圖所示，導(dǎo)線以v=4ms的速 (1)沿紙面向上運(yùn)動(dòng)； (2)沿紙面向左運(yùn)動(dòng)； (3)垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)兩點(diǎn)間的電勢(shì)差試求度按下列方向勻速運(yùn)動(dòng)acUac伏；伏；答案0=(3)V-2=(2)V7.46=(1)V:acacac 3豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的磁感應(yīng)強(qiáng)度正在隨時(shí)間線性增

33、長(zhǎng)， A匝數(shù)增大到2匝(其余條件不變) B半徑增大到2R(其余條件不變) C面積增大到2S(其余條件不變) Da增大到2a(其余條件不變) Fk增大到2k(其余條件不變)B= Bkt(Bk)RSnBa200、 均為正的常數(shù) 在磁場(chǎng)中有一個(gè)單匝圓形線圈，線圈半徑為 ，圓面積為 ，圓面的法線 方向與磁感線 夾角，如圖所，可行辦法是增大到電流現(xiàn)欲使線圈內(nèi)的感應(yīng)針?lè)较蚋袘?yīng)電流為示，線圈內(nèi)產(chǎn)生的順時(shí)002IIEB2B (00增大到其余條件不變答案：答案：BF 4空間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B水平放置的光滑金屬圓環(huán)，圓心為O點(diǎn)、半徑為r，從圓心O和圓環(huán)上a點(diǎn)接出導(dǎo)線，經(jīng)電動(dòng)勢(shì)為的電池、電鍵S和電

34、阻R(回路中其余電阻均不計(jì))形成回路一根金屬棍OP一端位于圓心O，另一端可與圓環(huán)密切接觸，且可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示閉合S，有電流從圓環(huán)經(jīng)金屬棍流向O點(diǎn)，從而使金屬棍在磁場(chǎng)力作用下順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，試求：PO轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度max答案池22:maxB 5兩金屬桿ab和cd長(zhǎng)均為l，電阻均為R，質(zhì)量分別為M和m，且Mm用兩根質(zhì)量和電阻均可忽略的不可伸長(zhǎng)的柔軟導(dǎo)線將它們連成閉合回路，并懸掛在水平、光滑、不導(dǎo)電的圓棒兩側(cè)，兩金屬桿都處在水平位置，如圖所示整個(gè)裝置處在一與回路平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B若金屬桿ab正好勻速向下運(yùn)動(dòng)，求其運(yùn)動(dòng)的速度答案2)(2)(:BLgRmMV 6如圖所示，兩條

35、水平導(dǎo)軌成角度，導(dǎo)體EF以恒定速度v沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體EF每單位長(zhǎng)度的電阻為r，導(dǎo)軌AC、AD的電阻不計(jì)，令EFAC，運(yùn)動(dòng)方向垂直EF導(dǎo)體，AC=d，求導(dǎo)體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)電路釋放的總熱量答案2:22vtgadBQ 7如圖所示，兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌組成一個(gè)傾角為30的斜面，B=5特的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向上穿過(guò)導(dǎo)軌平面在導(dǎo)軌的另一端接上=12伏(r0)的電源，將導(dǎo)體桿ab放在兩導(dǎo)軌上(ab垂直于導(dǎo)軌)，桿的質(zhì)量為m=0.1千克，電阻為2歐導(dǎo)軌間距l(xiāng)=0.5米(1)求導(dǎo)體桿ab的最大加速度、最大速度(2)討論速度最大時(shí)的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系(2)導(dǎo)體達(dá)最大速

36、度后作勻速運(yùn)動(dòng)電池消耗的電能一部分通過(guò)電流秒米，秒米/5.33=V/125=(1)7maxmax2瓦瓦，瓦，為重力勢(shì)能。部分克服重力做功轉(zhuǎn)化做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一動(dòng)熱電2.66=P0.105=P2.76=P 8如圖所示，在半徑為R的圓柱體內(nèi)，充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻 勻變化時(shí)，求金屬桿上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)強(qiáng)磁場(chǎng)，有一長(zhǎng)為 的金屬桿放于磁場(chǎng)中。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度以的變化率均LBt答案桿tBLRL42:22 9如圖所示，有一半徑為r的光滑金屬圓盤，可繞過(guò)圓心的軸無(wú)磨擦地轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤邊緣的槽內(nèi)纏繞著一根長(zhǎng)繩，繩端掛一個(gè)質(zhì)量為m的物體圓盤處在跟它垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B有一電阻R一端接于軸O，另一端與圓盤邊緣

37、接觸釋放物體后，圓盤開(kāi)始繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，若不計(jì)圓盤的電阻，求圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度答案324:maxBmgR 10如圖所示，豎直放置的光滑平等金屬導(dǎo)軌，相距L，導(dǎo)軌一端接有一個(gè)電容器，電容量為C，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m的金屬棒ab可緊貼導(dǎo)軌自由滑動(dòng)現(xiàn)讓ab棒靜止下滑，試求金屬棒的加速度并討論金屬棒ab的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不考慮任何部分電阻及自感作用加速小于作均加速直線運(yùn)動(dòng)，且金屬棒，答案gabCL22B+mmg=:課后練習(xí)答案：課后練習(xí)答案：伏；伏；0=(3)V-2=(2)V7.46=(1)V2acacac池2B24max56VMm gRBLQB d vtga()()222223BF1C(2)導(dǎo)體達(dá)最大速度后作勻速運(yùn)動(dòng)電池消耗的電能一部分通過(guò)電流秒米，秒米/5.33=V/125=(1)7maxmax2瓦瓦，瓦，為重力勢(shì)能。部分克服重力做功轉(zhuǎn)化做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一動(dòng)熱電2.66=P0.105=P2.76=P桿3222BmgR49tB4LR2L8max10=mgm+ B2，金屬棒作均加速直線運(yùn)動(dòng)，且加速小于 L Cabg2