專題：電磁感應的綜合應用.ppt

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1、麗水中學張國明2017.03.1專題：電磁感應的綜合應用（一）常見電動勢產生的形式BDvABωAOA'BwE=BLV一、電磁感應中電路問題的研究為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學設計了一種“閃爍”裝置。如圖所示，自行車后輪由半徑r1=5.0×l0-2m的金屬內圈、半徑r2=0.40m的金屬外圈和絕緣輻條構成。后輪的內、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯有一電阻值為R的小燈泡。在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應強度B=0.l0T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強磁場，其內半徑為r1，外半徑為r2、張角θ=300，后輪以角速度ω=2πrad/s相對于轉軸轉動。若不計其它

2、電阻，忽略磁場的邊緣效應。(1)當金屬條ab進入“扇形”磁場時，求感應電動勢E(2)當金屬條ab進入“扇形”磁場時，計算求出Uab的大小。電磁感應中電路問題的研究模型：以轉運切割的導體為電源，與電路相結合的電磁感應的綜合應用。通過本題的分析讓學生能明白：解決電磁感應中的電路問題三步曲！“源”的分析“路”的分析“式”的建立確定E、確定電源內部電流的方向、確定電源的正負極、內阻等等效電源、等效電路感生電動勢或動生確定電動勢、閉合電路歐姆定律、串并聯電路規(guī)律等正確答案：點評：不能正常發(fā)光，B增大，E增大，但有限度；r增大，E增大，但有限度；ω增大，E增大，但有限度；θ增大，E不增大．正確的答

3、案：1、解決電磁感應中的電路問題三步曲“源”的分析“路”的分析“式”的建立確定E、確定電源內部電流的方向、確定電源的正負極、內阻等等效電源、等效電路感生電動勢或動生確定電動勢、閉合電路歐姆定律、串并聯電路規(guī)律等分析：如圖甲所示，發(fā)光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具，它在飛起時能夠持續(xù)發(fā)光．某同學對竹蜻蜓的電路作如下簡化：如圖乙所示，半徑為L的導電圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω勻速轉動，角速度為ω，逆時針方向轉動（俯視）。圓環(huán)上接有電阻均為r的三根金屬輻條OP、OQ、OR，輻條互成120°角．在圓環(huán)左半部分張角也為1200角的范圍內（兩條虛線之間）分布著垂直圓環(huán)平面

4、向下磁感應強度為B的勻強磁場，在轉軸O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通過電刷M、N與一個LED燈相連(假設LED燈電阻為r)．其他電阻不計，從輻條OP進入磁場開始計時.(1)在輻條OP轉過120°的過程中，輻條OP兩端的電勢哪端高？OP兩端電壓U是多大？(2)求OP轉過120°的過程中通過LED燈的電流和整個裝置消耗的電能；一、電磁感應中電路問題的研究分析：如圖甲所示，足夠長的平行光滑金屬導軌ab、cd傾斜放置，兩導軌之間的距離為L＝0.5m，導軌平面與水平面間的夾角為θ＝30°，導軌上端a、c之間連接有一阻值為R1＝4Ω的電阻，下端b、d之間接有一阻值為R2＝4Ω的小燈泡．有理想邊界的勻強磁

5、場垂直于導軌平面向上，虛線ef為磁場的上邊界，ij為磁場的下邊界，此區(qū)域內的磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，現將一質量為m＝0.2kg的金屬棒MN，從距離磁場上邊界ef一定距離處，從t＝0時刻開始由靜止釋放，金屬棒MN從開始運動到經過磁場的下邊界ij的過程中，小燈泡的亮度始終不變．金屬棒MN在兩軌道間的電阻r＝1Ω，其余部分的電阻忽略不計，ef、ij邊界均垂直于兩導軌，重力加速度g取10m/s2.求：(1)小燈泡的實際功率；(2)金屬棒MN穿出磁場前的最大速率；(3)整個過程中小燈泡產生的熱量．一、電磁感應中電路問題的研究應用：如圖（a）所示，“人”字型金屬軌道面對面正對著固

6、定在豎直平面內，間距為d，它們的上端公共軌道部分保持豎直，下端均通過一小段彎曲軌道與一段直軌道相連，底端置于絕緣水平桌面上。MM′、PP′（圖中虛線）之下的直軌道MN、M′N′、PQ、P′Q′長度均為L且不光滑（軌道其余部分光滑），并與水平方向均構成37°斜面，在左邊軌道MM′以下的區(qū)域有垂直于斜面向下、磁感強度為B0的勻強磁場，在右邊軌道PP′以下的區(qū)域有平行于斜面但大小未知的勻強磁場Bx，其它區(qū)域無磁場。QQ′間連接有阻值為2R的定值電阻與電壓傳感器（e、f為傳感器的兩條接線）。另有長度均為d的兩根金屬棒甲和乙，它們與MM′、PP′之下的軌道間的動摩擦因數均為μ=1/8。甲的質量為

7、m、電阻為R；乙的質量為2m、電阻為2R。金屬軌道電阻不計?，F將金屬棒甲緊靠豎直軌道的左側、金屬棒乙（圖中未畫出）緊靠豎直軌道的右側，在同一高度將兩棒同時由靜止釋放。甲運動到底端NN′過程中棒始終保持水平，（甲到底端乙剛好到底端）且與軌道保持良好電接觸，計算機屏幕上顯示的電壓—時間關系圖像U—t圖如圖（b）所示（圖中U已知）；（sin37°=0.6，cos37°=0.8）（1）試判斷圖（a）中的e、f兩條接線，哪一條連接電壓傳感器的正接線柱；（