电磁感应中的综合问题

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1、沂水四中2011-2012学年度第一学期高二、物理*选修3-1*讲案编写：审核：周次上课时间2012-2-21课型新授课课题电磁感应规律的综合应用学习目标1．熟练运用右手定则和楞次定律判断感应电流及感应电动势的方向2．掌握电磁感应与电路规律的综合应用3．综合应用电磁感应等电学知识解决力、电综合问题4．能够处理电磁感应图象问题学习重点1．电磁感应与电路规律的综合应用2．综合应用电磁感应等电学知识解决力、电综合问题学习难点综合应用电磁感应等电学知识解决力、电综合问题·教学过程※问题探究一、电磁感应中的力

2、学问题（1）基本方法：通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用，电磁感应往往和力学问题结合在一起。①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向，②求回路中的电流大小；③分析研究导体受力情况（包含安培力，用左手定则确定其方向）④列动力学方程或平衡方程求解。（2）电磁感应力学问题中，要抓好受力情况，运动情况的动态分析导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化，周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达稳定状态，抓住a=0时，速度v达最大值

3、。【例1】如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角为θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B，在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻，一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab，从静止开始沿导轨下滑，求此过程中ab棒的最大速度。已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电阻都不计。7第页变式训练1如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，并且以=0.1T/s在变化，水平轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽

4、0.5m的导轨上放一电阻R0=0.1Ω的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量M=0.2kg的重物，轨道左端连接的电阻R=0.4Ω，图中的l=0.8m，求至少经过多长时间才能吊起重物。※问题探究二电磁感应中的电路问题在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源。因此，电磁感应问题往往又和电路问题联系在一起，解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：①用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向②画等效电路图③运用全电路欧姆定律，串并联电路性

5、质，电功率等公式联立求解【例2】半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R=2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计（1）若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90º

6、，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为ΔB/Δt=4T/s，求L1的功率。※问题探究三、电磁感应中的图象问题电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E、感应电流I、安培力F安或外力F外随时间t变化的图象，即B—t图、Φ—t图、E—t图、I—t图、F—t图。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随位移x变化的图象，即7第页E—x图、I—x图等。这些图象问题大体上可分类两类：①由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象。②由给定的有关图象分析电磁感应过程，求

7、解相应的物理量。不管是何种类型，电磁感应中的图象问题常需利用右手定则、左手定则，楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决。【例3】匀强磁场磁感应强度B=0.2T，磁场宽度L=3rn，一正方形金属框边长ab==1m，每边电阻r=0.2Ω，金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图所示，求：（1）画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的I-t图线（2）画出ab两端电压的U-t图线OIt变式训练2图中两条平行虚线间存在匀强磁场，虚线间的距离为，磁场方向垂直纸

8、面向里。是位于纸面内的梯开线圈，与间的距离也为。时刻，边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流随时间变化的图线可能是OItA．B．OItOItC．D．7第页※问题探究四电磁感应中的能量问题产生感应电流的过程，就是能量转化的过程。电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功。此过程中,其他形式的