法拉第电磁感应定律综合应用专题.ppt

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1、法拉第电磁感应定律的综合应用●成功体验1．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出．设在整个过程中，棒的取向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是()A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．无法判断C●知识回顾一、电磁感应中的力学问题1．通电导体在磁场中将受到作用，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起．解决的基本方法如下：(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；(3)分析导体受力情况(包含安培力在内

2、的全面受力分析)；(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列方程．安培力2．两种状态处理(1)导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态．处理方法：根据平衡条件——合外力列式分析．(2)导体处于非平衡态——加速度．处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析，或结合功能关系分析．等于零不等于零3．电磁感应中的动力学临界问题(1)解决这类问题的关键是通过受力情况和运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度为最大值或最小值的条件．3．(2010·宁波模拟)如图所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可

3、变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则()A．如果B增大，vm将变大B．如果α变大，vm将变大C．如果R变大，vm将变大D．如果m变小，vm将变大BC二、电磁感应中的能量转化问题1．电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程．电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到作用，因此要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服做功．此过程中，其他形式的能转化为．“外力”克服安培力做多少功

4、，就有多少其他形式的能转化为．当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．安培力安培力电能电能同理，安培力做功的过程是转化为其他形式的能的过程，克服安培力做多少功，就有多少转化为其他形式的能．电能电能2．求解电能的主要思路(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功．(2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能；(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算．3．解决电磁感应现象中的能量问题的一般步骤(1)在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回

5、路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于．(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化．(3)根据能量守恒列方程求解．电源2．(2009·天津高考)如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于()A．棒的机械能增加量B．棒的动能增加量C．棒的重力势能增加量D．电阻

6、R上放出的热量A【例1】如图所示，MN、PQ为足够长的平行导轨，间距L＝0.5m.导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°.NQ⊥MN，NQ间连接有一个R＝3Ω的电阻．有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0＝1T.将一根质量为m＝0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r＝2Ω，其余部分电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，当金属棒滑行至cd处时速度大小开始保持不变，cd距离NQ为s＝2m.试解答以

7、下问题：(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)金属棒达到稳定时的速度是多大？(2)从静止开始直到达到稳定速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少？(3)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t＝0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t1＝1s时，磁感应强度应为多大？0.4T0.06J2m/s(2010·河南实验中学)如下图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为d，导轨平面与水平面的夹角α＝30°，导轨电阻不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导

8、轨平面向上．长为d的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接右侧电路，灯泡的电阻RL＝3R，电阻箱电阻调到R′＝6R，重力加速度为g.现闭合开关S，给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向上的、大小为F＝mg的恒力，使金属棒由静止开始运动．(1)求金属棒达到最大速度的一半时的加速度．(2)若金属棒上滑距离为L时速度恰达到最大