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1、電磁感應電磁感應知識要求知識要求 類類 自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象 日光燈日光燈 類類 電磁感應現(xiàn)象，電磁感應現(xiàn)象， 感應電流的方向感應電流的方向 楞次定律楞次定律 右手定則右手定則 法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律 技能要求技能要求 1、電磁感應現(xiàn)象中的能量轉化與守恒、電磁感應現(xiàn)象中的能量轉化與守恒楞次定律及其應楞次定律及其應用用 2、電磁感應現(xiàn)象中的全電路問題、電磁感應現(xiàn)象中的全電路問題法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律的應用的應用 3、用圖象表示電磁感應的規(guī)律、用圖象表示電磁感應的規(guī)律 例題一例題一 如圖所示，如圖所示，AB、CD是兩極足夠長的固定平行是兩極足夠長的固定平行金屬導軌，兩導軌間
2、的距離為金屬導軌，兩導軌間的距離為L，導軌平面與，導軌平面與水平面的夾角是水平面的夾角是。在整個導軌平面內都有垂。在整個導軌平面內都有垂直于導軌平面斜向上方的勻強磁場，磁感應強直于導軌平面斜向上方的勻強磁場，磁感應強度為度為B，在導軌的，在導軌的AC端連接一個阻值為端連接一個阻值為R的電的電阻。一根垂直于導軌放置的金屬棒阻。一根垂直于導軌放置的金屬棒ab，質量，質量為為m，從靜止開始沿導軌下滑，求，從靜止開始沿導軌下滑，求ab棒的最大棒的最大速度。要求畫速度。要求畫出出ab棒的受力圖。已知棒的受力圖。已知ab與導與導軌間的滑動摩擦系數(shù)軌間的滑動摩擦系數(shù)，導軌和金屬棒的電阻，導軌和金屬棒的電阻都
3、不計。都不計。 mgNfF受力圖如右受力圖如右例題分析與解答例題分析與解答 導體棒的受力圖以及它的速度加速度的導體棒的受力圖以及它的速度加速度的方向如圖所示。方向如圖所示。 當a=0時速度最大。mgsin=mgcos+ILB I=LVmB/RVm=mgR(sin-cos)/L2B2。例題二例題二 兩根相距兩根相距d=0.20m的平行金屬導軌固定在同一的平行金屬導軌固定在同一水平面內，并處于豎直方向的勻強磁場中，磁水平面內，并處于豎直方向的勻強磁場中，磁場的磁感應強度場的磁感應強度B=0.20T。導軌上面橫放著兩。導軌上面橫放著兩根金屬細桿，構成矩形回路，每條金屬細桿的根金屬細桿，構成矩形回路，
4、每條金屬細桿的電阻電阻r=0.25，回路中其余部分的電阻可不計。，回路中其余部分的電阻可不計。已知兩金屬細桿在平行于導軌的拉力的作用下已知兩金屬細桿在平行于導軌的拉力的作用下沿導軌朝相反方向勻速平移，速度大小都是沿導軌朝相反方向勻速平移，速度大小都是v=5.0m/s，如圖所示。不計導軌上的摩擦。，如圖所示。不計導軌上的摩擦。（1）求作用于每條金屬細桿的拉力的大??；）求作用于每條金屬細桿的拉力的大??；（2）求兩金屬細桿在間距增加）求兩金屬細桿在間距增加0.40m的滑動的滑動過程中共產生的熱量。過程中共產生的熱量。 例題分析與解答例題分析與解答 （1）E=LVB2=0.4V，I=0.8A ，F(xiàn)=I
5、dB=0.032N。 （2）Q=I2Rt=0.0128J 本題中外力做的功等于電流產生的熱量，故：本題中外力做的功等于電流產生的熱量，故： Q=2FX=2 0.2 0.032=0.0128J例題三例題三 兩金屬桿兩金屬桿ab和和cd長均為長均為L，電阻均，電阻均為為R，質量分別為，質量分別為M和和m，Mm。用兩根質量和電阻均可忽略的不可用兩根質量和電阻均可忽略的不可伸長的柔軟導線將它們連成閉合回伸長的柔軟導線將它們連成閉合回路，并懸掛在水平、光滑、不導電路，并懸掛在水平、光滑、不導電的圓棒兩側。兩金屬桿都處在水平的圓棒兩側。兩金屬桿都處在水平位置（如圖所示）。整個裝置處在位置（如圖所示）。整個
6、裝置處在一與回路平面相垂直的勻強磁場中，一與回路平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為磁感應強度為B。若金屬桿。若金屬桿ab正好正好勻速向下運動，求運動速度。勻速向下運動，求運動速度。 例題分析與解答例題分析與解答 設磁場方向向外設磁場方向向外 先研究先研究MMgTTIF=ILBIF=ILBmgTTMg=2T+ILB 再研究mmg+ILB=2T I=2LVB/2R V=(M-m)g/2L2B2。I怎么求？例題四例題四 把總電阻為把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一的均勻電阻絲焊接成一半徑為半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應強度為的磁感應強度為B的勻強磁場中，如圖的
7、勻強磁場中，如圖所示，一長度為所示，一長度為2a，電阻為，電阻為R的粗細均的粗細均勻金屬棒勻金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保護良好的電接觸。當金屬棒以恒定終保護良好的電接觸。當金屬棒以恒定的速度的速度v垂直于棒向右運動到圖示位置垂直于棒向右運動到圖示位置時，求：（時，求：（1）棒中電流的大小和方向）棒中電流的大小和方向及金屬棒兩端的電壓及金屬棒兩端的電壓UMN；（；（2）金屬）金屬棒所受磁場力的大小和方向。棒所受磁場力的大小和方向。 例題分析與解答例題分析與解答 這類問題的關鍵是找出電源，分清內外電路。這類問題的關鍵是找出電源，分清內外電路。 VIRR,Rr,aVBl
8、VBE94233外電阻外電阻內電阻內電阻3538aVBIrEU.RBVaaBRaVBIlBF355433531822 F方向向左（1）（2）RaVBI35318 例題五例題五 圖為一個直流發(fā)電機及其給負載輸電的電路，圖為一個直流發(fā)電機及其給負載輸電的電路，導體滑軌為兩個半徑為導體滑軌為兩個半徑為L1=0.3m以及以及L2=1.3m的同心圓軌，水平放置，其電阻可略去，滑線的同心圓軌，水平放置，其電阻可略去，滑線可繞過圓心且垂直軌面的軸可繞過圓心且垂直軌面的軸OO自由轉動，并自由轉動，并且與滑軌接觸良好，滑線單位長度的電阻為且與滑軌接觸良好，滑線單位長度的電阻為=1/m，整個裝置處在垂直軌面、磁感
9、應，整個裝置處在垂直軌面、磁感應強度為強度為B的勻強磁場中，滑軌上的勻強磁場中，滑軌上a、b兩點為發(fā)兩點為發(fā)電機的輸出端，電機的輸出端，R0=1，L為為“2V1W”燈泡，燈泡，不計其電阻的變化。當不計其電阻的變化。當K斷開時，斷開時，L剛好發(fā)正常剛好發(fā)正常發(fā)光，發(fā)光，B=0.5T。求：（。求：（1）滑線的轉數(shù)；（）滑線的轉數(shù)；（2）當當K閉合時，閉合時，L與與R兩者的功率之和正好等于兩者的功率之和正好等于L的的額定功率，求額定功率，求R。 例題分析與解答例題分析與解答 （1）燈正常發(fā)光時電流）燈正常發(fā)光時電流I1=0.5A Uab=2.5V E=UabIr=3V min/r.s/r.f,f ,
10、s.,BrrE671212573212122（2）EI=I2（r+R0）+1, 3I=2I2+1， I=1AU并=1V,R并=1.R并=RRL/（R+RL）=4R/（4+R）=1R=4/3=1.33 。例題六例題六 一閉合線圈固定在垂直于紙面一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強磁場中，設向里為磁感的勻強磁場中，設向里為磁感應強度應強度B的正方向，線圈中的箭的正方向，線圈中的箭頭為電流頭為電流i的正方向的正方向如圖如圖(1)所所示示。已知線圈中感生電流。已知線圈中感生電流i隨時隨時間而變化的圖象間而變化的圖象如圖如圖(2)所示所示，則磁感應強度則磁感應強度B隨時間而變化的隨時間而變化的圖象可能是圖象
11、可能是 例題分析與解答例題分析與解答 在已知感生電流的情況下，原磁場的變化一般有兩種可能。由圖在已知感生電流的情況下，原磁場的變化一般有兩種可能。由圖2知知 00.5s內感生電流是負值，即感生電流產生內感生電流是負值，即感生電流產生“點點” 原磁場可能是原磁場可能是“點點”減少或者減少或者“叉叉”增加；增加； 0.5s1.5s內感生電流是正值，即感生電流產生內感生電流是正值，即感生電流產生“叉叉”， 原磁場可能是原磁場可能是“叉叉”減少或者減少或者“點點”增加；增加； 1.5s2.5s內感生電流是負值，感生電流又產生內感生電流是負值，感生電流又產生“點點”， 原磁場又可能是原磁場又可能是“點點
12、”減少或者減少或者“叉叉”增加；增加； 這里這里“叉叉”增的意義就是增的意義就是B0且增大；且增大； “點點”減的意義是減的意義是B0且絕對值減小，且絕對值減小， 所以正確選項是所以正確選項是CD。 作業(yè)作業(yè)1、 如圖所示，如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內壁為大小、形狀均相同且內壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度。兩個相同的磁性小球，同時從在相同高度。兩個相同的磁性小球，同時從A、B管上端的管口無初速釋放，穿過管上端的管口無初速釋放，穿過A管的管的小球比穿過小球比穿過B管的小球先落到地面。下面對于管的小球先落到地面。下面對于兩管的描述
13、中可能正確的是兩管的描述中可能正確的是 A A管是用塑料制成的，管是用塑料制成的，B管是用銅制成的管是用銅制成的 B A管是用鋁制成的，管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的管是用膠木制成的 C A管是用膠木制成的，管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的管是用塑料制成的 D A管是用膠木制成的，管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的管是用鋁制成的 B中的小球阻力較大，可能發(fā)生了電磁感應現(xiàn)象AD作業(yè)作業(yè)2、 如圖所示，有兩根和水平方向成如圖所示，有兩根和水平方向成角的光滑平角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁夠長，
14、空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感強度為感強度為B，有一根質量為，有一根質量為m的金屬桿從軌道的金屬桿從軌道上由靜止滑下。經過足夠長的時間后金屬桿的上由靜止滑下。經過足夠長的時間后金屬桿的速度會趨近于一個最大速度則速度會趨近于一個最大速度則 A、如果、如果B增大，增大，vm將變大將變大 B、如果、如果變大，變大，vm將變大將變大 C、如果、如果R變大，變大，vm將變大將變大 D、如果、如果m變小，變小，vm將變大將變大 RBLVLBRBLVsinmgmm2222BL/sinmgRVmB C作業(yè)作業(yè)3、 如圖所示是一種延時開關，當如圖所示是一種延時開關，當S1閉合閉合時，電磁鐵時，電磁鐵F將銜
15、鐵將銜鐵D吸下，吸下，C線路接線路接通。當通。當S1斷開時，由于電磁感應作用，斷開時，由于電磁感應作用，D將延遲一段時間才被釋放。則將延遲一段時間才被釋放。則 A、由于、由于A線圈的電磁感應作用，才產線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放生延時釋放D的作用的作用 B、由于、由于B線圈的電磁感應作用，才產線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放生延時釋放D的作用的作用 C、如果斷開、如果斷開B線圈的電鍵線圈的電鍵S2無延時作無延時作用用 D、如果斷開、如果斷開B線圈的電鍵線圈的電鍵S2延時將變延時將變長長 B C作業(yè)作業(yè)4、 如圖（如圖（a），圓形線圈），圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上靜止在水平桌面上
16、，其正上方懸掛一相同的線圈方懸掛一相同的線圈Q，P和和Q共軸，共軸，Q中通有變化中通有變化電流，電流隨時間變化的規(guī)律如圖（電流，電流隨時間變化的規(guī)律如圖（b）所示，）所示，P所所受的重力為受的重力為G，桌面對，桌面對P的支持力為的支持力為N，則，則 A、t t1 1時刻時刻NG。 B、t t2 2時刻時刻NG。 C、t t3 3時刻時刻NG。 D、t t4 4時刻時刻N=G。 Q中電流增大相當于Q向P靠近，P中感應電流要排斥Q。AC作業(yè)作業(yè)5、 如圖所示，一寬如圖所示，一寬40cm的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里。一邊長為直紙面向里。一邊長為20cm的正方形導線框
17、位于紙的正方形導線框位于紙面內，以垂直于磁場邊界的恒定速度面內，以垂直于磁場邊界的恒定速度v=20cm/s通過通過磁場區(qū)域，在運動過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)磁場區(qū)域，在運動過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行。取它剛進入磁場的時刻域的邊界平行。取它剛進入磁場的時刻t=0，在下列圖，在下列圖線中，正確反映感生電流強度隨時間變化規(guī)律的是線中，正確反映感生電流強度隨時間變化規(guī)律的是 磁通量先增大，再不變，最后減少C作業(yè)作業(yè)6、 M和和N是繞在一個環(huán)形鐵心上的兩個線圈，繞是繞在一個環(huán)形鐵心上的兩個線圈，繞法和線路如圖所示?，F(xiàn)將開關法和線路如圖所示?，F(xiàn)將開關K從從a處斷開，處斷開，然后合向然后
18、合向b處，在此過程中，通過電阻處，在此過程中，通過電阻R2的電的電流方向是：流方向是： A、先由、先由c流向流向d，后又由，后又由c流向流向d B、先由、先由c流向流向d，后又由，后又由d流向流向c C、先由、先由d流向流向c，后又由，后又由d流向流向c D、先由、先由d流向流向c，后又由，后又由c流向流向d 對線圈N來說，a斷開則順時針的磁通量減少，b接通則逆進針的磁通量增大。A作業(yè)作業(yè)7、 圖示電路中圖示電路中A1和和A2是完全相同的燈泡，線圈是完全相同的燈泡，線圈L的的電阻電阻為零下列說法中正確的是：為零下列說法中正確的是： A、合上開關、合上開關K接通電路時接通電路時A2先亮，先亮，A
19、1后亮最后一樣亮后亮最后一樣亮 B、合上開關、合上開關K接通電路時，接通電路時，A1和和A2始終一樣亮始終一樣亮 C、斷開開關、斷開開關K切斷電路時，切斷電路時，A2立刻熄滅，立刻熄滅，A1過一會兒熄滅過一會兒熄滅 D、斷開開關、斷開開關K切斷電路時，切斷電路時，A1和和A2都要過一會兒才熄滅都要過一會兒才熄滅 合上電鍵時L阻礙電流增大，A2先亮斷開電鍵時L是個電源，LA1A2是個新回路AD作業(yè)作業(yè)8、 在圖中的自感現(xiàn)象中，發(fā)現(xiàn)當斷開電鍵在圖中的自感現(xiàn)象中，發(fā)現(xiàn)當斷開電鍵K時，燈泡時，燈泡A會更會更亮一些再熄滅此現(xiàn)象表明亮一些再熄滅此現(xiàn)象表明 A、線圈、線圈L中電流增大中電流增大 B、線圈、線
20、圈L中電流減小中電流減小 C、線圈、線圈L中電流先增大后減小中電流先增大后減小 D、 線圈線圈L中電流變化無法判斷中電流變化無法判斷 L的作用是阻礙電流的減少，但電流肯定在減少因為阻礙不是阻止。B燈變亮是因為A 中電流比原來的電流大燈為何變亮？作業(yè)作業(yè)9、 如圖所示，兩條互相平行的光滑金屬導軌位于水平面內，距離為如圖所示，兩條互相平行的光滑金屬導軌位于水平面內，距離為l0.2米，在導軌的一端接有阻值為米，在導軌的一端接有阻值為R0.5歐的電阻，在歐的電阻，在X0處有一與處有一與水平面垂直的均勻磁場，磁感強度水平面垂直的均勻磁場，磁感強度B0.5特斯拉。一質量為特斯拉。一質量為m0.1千千克的金
21、屬直桿垂直放置在導軌上，并以克的金屬直桿垂直放置在導軌上，并以v02米米/秒的初速度進入磁場，秒的初速度進入磁場，在安培力和一垂直于桿的水平外力在安培力和一垂直于桿的水平外力F的共同作用下作勻變速直線運動，的共同作用下作勻變速直線運動，加速度大小為加速度大小為a2米米/秒秒2、方向與初速度方向相反。設導軌和金屬桿、方向與初速度方向相反。設導軌和金屬桿的電阻都可以忽略，且接觸良好。求：（的電阻都可以忽略，且接觸良好。求：（1）電流為零時金屬桿所處）電流為零時金屬桿所處的位置；（的位置；（2）電流為最大值的一半時施加在金屬桿上外力）電流為最大值的一半時施加在金屬桿上外力F的大小和的大小和方向；（方
22、向；（3）保持其他條件不變，而初速度）保持其他條件不變，而初速度v0取不同值，求開始時取不同值，求開始時F的的方向與初速度方向與初速度v0取值的關系。取值的關系。 解答解答 （1）V=0時時I=0 -2aX=0-V02,X=1m. (2)Im=LV0B/R=0.4A,當當I=0.2A時時 ILB=0.02N 當導體棒向右運動時當導體棒向右運動時 Ff安安ma， Fmaf安安0.18N 方向與方向與x軸相反軸相反 當導體棒向左運動當導體棒向左運動時時Ff安安ma Fmaf安安0.22N 方向與方向與x軸相反軸相反 （3）開始時）開始時 vv0， f安安ImBLB2L2v0/R Ff安安ma， F
23、maf安安maB2L2v0/R 當當v0maR/B2L210m/s 時，時，F(xiàn)0 方向與方向與x軸相反軸相反 當當v0maR/B2L210m/sm/s 時，時，F(xiàn)0 方向與方向與x軸相軸相同同 作業(yè)作業(yè)10、 如圖所示，固定水平桌面上的金屬框架如圖所示，固定水平桌面上的金屬框架cdef，處在豎，處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒直向下的勻強磁場中，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擱在框架上，可無摩擦滑動，此時擦滑動，此時adeb構成一個邊長為構成一個邊長為L的正方形，棒的的正方形，棒的電阻為電阻為r r，其余部分電阻不計，開始時磁感強度為，其余部分電阻不計，開始時磁感強度為B B0 0。（1）若從時
24、刻起，磁感強度均勻增加，每秒增量為）若從時刻起，磁感強度均勻增加，每秒增量為K K，同時保持棒靜止，求棒中的感應電流，在圖上標出感同時保持棒靜止，求棒中的感應電流，在圖上標出感應電流的方向。（應電流的方向。（2）在上述（）在上述（1）情況中，始終保持）情況中，始終保持棒靜止，當秒棒靜止，當秒t=tt=t1 1秒末時需加的垂直于棒的水平拉力秒末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大？（為多大？（3）若從）若從t=0t=0時刻起，磁感強度逐漸減小，時刻起，磁感強度逐漸減小，當棒以恒定速度當棒以恒定速度V V向右作勻速運動時，可使棒中不產生向右作勻速運動時，可使棒中不產生感應電流，則磁感強度應怎樣隨時間變
25、化（寫出感應電流，則磁感強度應怎樣隨時間變化（寫出B與與t t的關系式）的關系式） 解答解答 （1）感應電流方向：逆時針（見下圖）感應電流方向：逆時針（見下圖）I（2）感應電動勢E= BL2/t=KL2，I= KL2/r, F=ILBF= (B0+Kt) KL3/r(3) =0時感應電流等于零。 =BtSt-B0L2 =0St=L(L+Vt)BtL(L+Vt)=B0L2VtLLBBt0作業(yè)作業(yè)11、 圖中圖中abcd為一邊長為為一邊長為l，具有質量的剛性導線框，位，具有質量的剛性導線框，位于水平面內。于水平面內。bc邊中串接有電阻邊中串接有電阻R，導線的電阻不計。，導線的電阻不計。虛線表示一勻
26、強磁場區(qū)域的邊界，它與線框虛線表示一勻強磁場區(qū)域的邊界，它與線框ab邊平行，邊平行，磁場區(qū)域的寬度為磁場區(qū)域的寬度為2l，磁感應強度為，磁感應強度為B，方向豎直向下。，方向豎直向下。線框在一垂直于線框在一垂直于ab邊的水平恒定拉力作用下，沿光滑邊的水平恒定拉力作用下，沿光滑水平面移動，直到通過磁場區(qū)域，已知線框剛進入磁水平面移動，直到通過磁場區(qū)域，已知線框剛進入磁場，線框便作勻速運動，此時通過電阻場，線框便作勻速運動，此時通過電阻R的電流大小為的電流大小為i0。試在右圖。試在右圖i-x坐標上定性畫出，從導線框剛進入磁坐標上定性畫出，從導線框剛進入磁場到完全離開磁場的過程中，阻場到完全離開磁場的過程中，阻R的電流的電流i的大小隨的大小隨a、b邊的位置坐標邊的位置坐標x變化的曲線。變化的曲線。 解答解答 已知線框剛進入磁場，線框便作勻速運動已知線框剛進入磁場，線框便作勻速運動 所以電流恒定所以電流恒定線框全部進入磁場后磁通量不變，I=0。線框作勻加速運動。線框出磁場開始出現(xiàn)電流，即出現(xiàn)安培力。此后它的速度如何變化？它的加速度有何特點？
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