1、一、電磁感應中的電路問題一、電磁感應中的電路問題二、電磁感應中的圖像問題二、電磁感應中的圖像問題三、電三、電磁感應中的力學問題磁感應中的力學問題四、四、電磁感應中的能量問題電磁感應中的能量問題一、電磁感應中的電路問題一、電磁感應中的電路問題1 1. .（平動切割）（平動切割）如圖所示如圖所示, ,兩根相距為的平行直導軌兩根相距為的平行直導軌abab、cdcd，b b、d d間連有一固定電阻間連有一固定電阻2 2R,R,導軌電阻可忽略不導軌電阻可忽略不計計.MN.MN為放在為放在abab和和cdcd上的一導體桿上的一導體桿, ,與與abab垂直垂直, ,其電阻為其電阻為R.R.整個裝置處于勻強磁

2、場中整個裝置處于勻強磁場中, ,磁感應強度的大小為磁感應強度的大小為B,B,磁磁場方向垂直于導軌所在平面場方向垂直于導軌所在平面( (指向圖中紙面內指向圖中紙面內).).現對現對MNMN施力使它沿導軌方向以速度施力使它沿導軌方向以速度v(v(如圖如圖) )做勻速運動做勻速運動. .求求（1 1）導體棒中的電流大小和方向。）導體棒中的電流大小和方向。（2 2）導體棒）導體棒兩端電壓兩端電壓。（3 3）電阻）電阻R R的熱功率。的熱功率。2 課本課本2020頁例題頁例題2 2： 2. 2. 如圖所示，把電阻為如圖所示，把電阻為R=18R=18的均勻導線彎成金屬圓的均勻導線彎成金屬圓環，將圓環垂直于

3、勻強磁場方向固定，磁場的磁感應環，將圓環垂直于勻強磁場方向固定，磁場的磁感應強度為強度為B=5TB=5T，磁場方向垂直紙面向里，一根電阻為，磁場方向垂直紙面向里，一根電阻為r=4.5r=4.5的直導線的直導線PQPQ，沿圓環平面向左以，沿圓環平面向左以3m/s3m/s的速度的速度勻速滑行，速度方向與勻速滑行，速度方向與PQPQ垂直，滑行中直導線與圓環垂直，滑行中直導線與圓環緊密接觸（忽略接觸處的電阻和摩擦），當它通過環緊密接觸（忽略接觸處的電阻和摩擦），當它通過環上直徑位置時，求：上直徑位置時，求：（1 1）畫出它的等效電路圖。）畫出它的等效電路圖。（2 2）直導線上產生的電動勢。）直導線上產

4、生的電動勢。（3 3）PQPQ兩端的電壓。兩端的電壓。課本課本3535頁第頁第1111題：題：3. （轉動切割）（轉動切割）如右圖所示，在磁感應強度如右圖所示，在磁感應強度B2 T的勻強磁場中，有一個半徑的勻強磁場中，有一個半徑r0.5 m的金屬圓環圓的金屬圓環圓環所在的平面與磁感線垂直環所在的平面與磁感線垂直OA是一個金屬棒，它是一個金屬棒，它沿著順時針方向以沿著順時針方向以12 rad/s的角速度繞圓心的角速度繞圓心O勻速轉勻速轉動動A端始終與圓環相接觸，端始終與圓環相接觸，OA棒的電阻棒的電阻R1.0 ，圖中定值電阻圖中定值電阻R15 ，R220 ，電壓表為理想電，電壓表為理想電壓表圓環

5、和連接導線的電阻忽略不計，壓表圓環和連接導線的電阻忽略不計，求：理想電壓表的讀數求：理想電壓表的讀數 課本課本3434頁頁 第第7 7題題 4.4.（面積不變，磁場變化）（面積不變，磁場變化）截面積為截面積為0.2m0.2m2 2的的100100匝線圈匝線圈A A，處在勻強磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，如圖所示，磁感應強，處在勻強磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，如圖所示，磁感應強度度B B隨時間變化的規律為隨時間變化的規律為B=0.6-0.02tB=0.6-0.02t（T T）（）（t t為時間，單位為秒），為時間，單位為秒），開始時開始時S S未閉合，未閉合，R1=4R1=4，R2=6R2

6、=6，C=30FC=30F，線圈電阻不計，求：，線圈電阻不計，求：（1 1）閉合）閉合S S后，通過后，通過R2R2的電流的大小和方向的電流的大小和方向（2 2）閉合）閉合S S后一段時間又斷開，則后一段時間又斷開，則S S斷開后，通過斷開后，通過R2R2的電量是多少？的電量是多少？ 電路問題解題思路1.1.畫出等效電路畫出等效電路( (產生感應電動勢那部分導體產生感應電動勢那部分導體相當于電源，注意電源的正負極相當于電源，注意電源的正負極) )2.2.求感應電動勢：（求感應電動勢：（1)1)導體棒平動或轉動導體棒平動或轉動 （2 2）閉合回路）閉合回路3.3-13.3-1電路一章閉合電路知識

7、綜合運用電路一章閉合電路知識綜合運用寫在作業本上寫在作業本上作業：課本作業：課本23 頁第頁第1題，課本題，課本24頁第頁第5題目題目電磁感應中的圖像問題電磁感應中的圖像問題電磁感應中常涉及磁感應強度電磁感應中常涉及磁感應強度B B、磁通量、磁通量、感應電動勢感應電動勢E E和感應電流和感應電流I I隨時間隨時間t t變化的圖變化的圖像，即像，即B-tB-t圖像、圖像、-t-t圖圖像、像、E-t E-t 圖像和圖像和I-tI-t圖像等。圖像等。 1.1.匝數為匝數為n n200200的線圈回路總電阻的線圈回路總電阻R R5050， 整個線圈平面均有垂直于線框平面的勻強磁整個線圈平面均有垂直于線

8、框平面的勻強磁 場穿過，磁通量場穿過，磁通量隨時間變化的規律如圖所隨時間變化的規律如圖所 示，求：線圈中的感應電流的大小。示，求：線圈中的感應電流的大小。 2.2.單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，若線圈所圍面單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規律如圖所示（正弦圖象積里磁通量隨時間變化的規律如圖所示（正弦圖象一部分），則（）一部分），則（）A.A.線圈中線圈中0 0時刻感應電動勢為時刻感應電動勢為0 0B.B.線圈中線圈中0 0時刻感應電動勢最大時刻感應電動勢最大C.C.線圈中線圈中DD時刻感應電動勢為時刻感應電動勢為0 0D.D.線圈中線圈中A A時刻感應電

9、動勢大于時刻感應電動勢大于B B時刻感應電動勢時刻感應電動勢 3.3.如圖所示，用絕緣導線繞制的閉合線圈，共如圖所示，用絕緣導線繞制的閉合線圈，共100100匝，匝，線圈總電阻為線圈總電阻為R=0.5R=0.5，單匝線圈的面積為，單匝線圈的面積為30cm30cm2 2。整個線圈放在垂直線圈平面的勻強磁場中，如果勻強整個線圈放在垂直線圈平面的勻強磁場中，如果勻強磁場以如圖所示變化，求線圈中感應電流的大小。磁場以如圖所示變化，求線圈中感應電流的大小。 4.有一面積為有一面積為S100cm2的金屬環，電阻為的金屬環，電阻為R0.1，環中磁場變化規律如圖所示，磁場方，環中磁場變化規律如圖所示，磁場方向

10、垂直環面向里，則在向垂直環面向里，則在t1t2時間內通過金屬環時間內通過金屬環某一截面的電荷量為多少？某一截面的電荷量為多少？ 5.5.（20142014惠州一調惠州一調）如圖甲，單匝圓形金）如圖甲，單匝圓形金屬線圈電阻恒定不變，在線圈的圓形區域內屬線圈電阻恒定不變，在線圈的圓形區域內有垂直向里的勻強磁場，在時間有垂直向里的勻強磁場，在時間t t內要使線內要使線圈中產生大小、方向恒定不變的電流，勻強圈中產生大小、方向恒定不變的電流，勻強磁場的磁感應強度應按下列哪種情況變化？磁場的磁感應強度應按下列哪種情況變化？6.(6.(20102010廣東高考第廣東高考第1616題題) )如如圖所示，平行導

11、軌間有一矩圖所示，平行導軌間有一矩形的勻強磁場區域，細金屬形的勻強磁場區域，細金屬棒棒PQPQ沿導軌從沿導軌從MNMN處勻速運動處勻速運動到到M M N N 的過程中，棒上感應的過程中，棒上感應電動勢電動勢E E隨時間隨時間t t變化的圖示，變化的圖示，以下可能正確的是以下可能正確的是7.（2013惠州一調研惠州一調研）如圖所示，在）如圖所示，在x0的區域內的區域內存在勻強磁場，磁場的方向垂存在勻強磁場，磁場的方向垂 直于紙面向直于紙面向里矩形線框里矩形線框abcd從從t=0時刻起由靜止開始沿時刻起由靜止開始沿x 軸正方向做勻加速運動，則線框中的感應電流軸正方向做勻加速運動，則線框中的感應電流

12、I（取逆時針方向的電流為正）隨時間（取逆時針方向的電流為正）隨時間t的變化圖的變化圖線是線是8.8.矩矩形導線框形導線框abcdabcd固定在勻強磁場中，磁感線的方向固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導線框所在平面垂直，規定磁場的正方向垂直紙面與導線框所在平面垂直，規定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應強度向里，磁感應強度B B隨時間變化的規律如圖所示。若規隨時間變化的規律如圖所示。若規定順時針方向為感應電流定順時針方向為感應電流i i的正方向，下列各圖中正確的正方向，下列各圖中正確的是的是 9.一勻強磁場，磁場方向垂直紙面，規定向里的方向為正。在磁場中有一細金屬圓環，線圈平面位于紙面內，如圖1所

13、示。現令磁感強度B隨時間t變化，先按圖2中所示的oa圖線變化，后來又按圖線bc和cd變化，令1、2、3分別表示這三段變化過程中感應電動勢的大小，I1、I2、I3分別表示對應的感應電流，則 A、12，I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向B、12，I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向C、12，I2沿順時針方向，I3沿逆時針方向D、23，I2沿順時針萬向，I3沿順時針方向 求解電磁感應中的圖象問題，必須明確三個方面，求解電磁感應中的圖象問題，必須明確三個方面，一、縱一、縱橫坐標分別表示什么物理量；橫坐標分別表示什么物理量；二、圖二、圖像斜率的含義像斜率的含義三、明確正、負方三、明確正、負方向向，正、負表

14、示物理量的方向，正、負表示物理量的方向四、是四、是明確研究過程。明確研究過程。電磁感應定律的應用三：力和運動問題RFm rMNQPabB情景一（水平導軌）情景一（水平導軌）：如圖如圖B=0.2TB=0.2T，金屬棒，金屬棒abab向向右勻速運動，右勻速運動，v=5m/sv=5m/s、L=40cmL=40cm，電阻，電阻R=0.5,R=0.5,其其余電阻不計，摩擦也不計，試求：余電阻不計，摩擦也不計，試求：感應電動勢的大小感應電動勢的大小 感應電流的大小和方向感應電流的大小和方向使金屬棒勻速運動所需的拉力。使金屬棒勻速運動所需的拉力。 4 . 054 . 02 . 0 BLVEAREI8 .05

15、 .04 .0楞次定律：由b沿導體棒至aGNFF安PQNNBILF064. 04 . 08 . 02 . 0解：情境二（豎直導軌）：情境二（豎直導軌）：如圖，把導軌豎直放在勻強磁如圖，把導軌豎直放在勻強磁場中，磁場的方向垂直于導軌平面向外。有一定質場中，磁場的方向垂直于導軌平面向外。有一定質量的導體量的導體ACAC可以貼著光滑豎直長導軌下滑。導軌接可以貼著光滑豎直長導軌下滑。導軌接上電阻上電阻R R，導軌和導體的電阻忽略不計。導體，導軌和導體的電阻忽略不計。導體ACAC從靜從靜止開始下落，請分析導體的運動情況和最大速度。止開始下落，請分析導體的運動情況和最大速度。導體受力運動產生感應電動勢感應

16、電流通電導體受安培力合外力變化加速度變化速度變化加速度等于零時，導體達到穩定運動狀態加速度等于零時，導體達到穩定運動狀態情境三（斜面導軌）：情境三（斜面導軌）：已知：已知：ABAB、CDCD足夠長，足夠長，L L，B B，R R。金屬棒。金屬棒abab垂直于導軌放置，與導軌垂直于導軌放置，與導軌間的動摩擦因數為間的動摩擦因數為，質量為，質量為m m，從靜止開始，從靜止開始沿導軌下滑，導軌和金屬棒的電阻阻都不計。沿導軌下滑，導軌和金屬棒的電阻阻都不計。求求abab棒下滑的最大速度棒下滑的最大速度? ?DCABBabRGNfF安安分析與解：分析與解：mgsin=F安安+ff=mgcosF安安=Bm

17、Lm=BLVm/R所以：所以：Vm=mg(sin-cos)R/B2L2列式列式基本方法：基本方法：用用法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律和楞次定律求感應電動和楞次定律求感應電動勢的大小和方向勢的大小和方向閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律求回路中的電流的大小求回路中的電流的大小根據受力平衡或牛頓第二定律根據受力平衡或牛頓第二定律分析研究導體受分析研究導體受力情況力情況(包括安培力包括安培力)作業布置：課本P35頁：第9題再加一個問題：求導體ab的最大速度？電磁感應定律的應用四： 能量問題 1電磁感應中的能量轉化電磁感應中的能量轉化圖圖158在電磁感應現象中，產生感應電動勢的那部分導在電磁感應現

18、象中，產生感應電動勢的那部分導體相當于體相當于_.如果電路閉合，電路中會產生如果電路閉合，電路中會產生_，而導體又處在磁場中，因此導體將，而導體又處在磁場中，因此導體將受到受到_的作用如圖的作用如圖158所示所示導體導體ab向右運動，會產生由向右運動，會產生由_流向流向_的感應電的感應電流，在磁場中，通電導體流，在磁場中，通電導體ab要受到要受到_的安培的安培力作用力作用電磁感應現象中產生的電能是通過克服電磁感應現象中產生的電能是通過克服_做做功轉化而來的克服功轉化而來的克服_做了多少功，就有做了多少功，就有多少多少_產生，而這些產生，而這些_又通過電流做功而又通過電流做功而轉化為其它形式的能

19、因此，電磁感應現象符合轉化為其它形式的能因此，電磁感應現象符合能量守恒定律能量守恒定律電源電源感應電流感應電流安培力安培力ba向左向左安培力安培力安培力安培力電能電能電能電能1、如圖所示，水平、如圖所示，水平U形光滑框架的寬度為形光滑框架的寬度為 1m，電阻，電阻忽略不計，導體棒忽略不計，導體棒ab的質量的質量m=0.2kg、電阻、電阻R=0.1，勻強磁場的磁感應強度勻強磁場的磁感應強度B=0.1T，方向垂直框架平面，方向垂直框架平面向上現用向上現用1N的外力的外力F由靜止開始向右拉由靜止開始向右拉ab棒，當棒，當ab棒的速度達到棒的速度達到1m/s時，求：時，求：（1）ab棒產生的感應電動勢的大小；棒產生的感應電動勢的大小；（2）ab棒的加速度大小棒的加速度大小 （3） 若若ab棒向右移動的位移為棒向右移動的位移為2m，求這一過程導，求這一過程導體棒電阻消耗的電功？體棒電阻消耗的電功？ 2、已知：已知：AB、CD足夠長，足夠長，L，B，R。金屬。金屬棒棒ab垂直于光滑導軌垂直于光滑導軌，電阻也為電阻也為R，質量