法拉第電磁感應定律綜合應用專題.ppt

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1、法拉第電磁感應定律的綜合應用●成功體驗1．如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一水平放置的金屬棒ab以水平速度v0拋出．設在整個過程中，棒的取向不變且不計空氣阻力，則在金屬棒運動過程中產(chǎn)生的感應電動勢大小變化情況是()A．越來越大B．越來越小C．保持不變D．無法判斷C●知識回顧一、電磁感應中的力學問題1．通電導體在磁場中將受到作用，電磁感應問題往往和力學問題聯(lián)系在一起．解決的基本方法如下：(1)用法拉第電磁感應定律和楞次定律求感應電動勢的大小和方向；(2)求回路中的電流；(3)分析導體受力情況(包含安培力在內(nèi)

2、的全面受力分析)；(4)根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程．安培力2．兩種狀態(tài)處理(1)導體處于平衡態(tài)——靜止或勻速直線運動狀態(tài)．處理方法：根據(jù)平衡條件——合外力列式分析．(2)導體處于非平衡態(tài)——加速度．處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進行動態(tài)分析，或結(jié)合功能關系分析．等于零不等于零3．電磁感應中的動力學臨界問題(1)解決這類問題的關鍵是通過受力情況和運動狀態(tài)的分析，尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度為最大值或最小值的條件．3．(2010·寧波模擬)如圖所示，有兩根和水平方向成α角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可

3、變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感應強度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm，則()A．如果B增大，vm將變大B．如果α變大，vm將變大C．如果R變大，vm將變大D．如果m變小，vm將變大BC二、電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化問題1．電磁感應過程實質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過程．電磁感應過程中產(chǎn)生的感應電流在磁場中必定受到作用，因此要維持感應電流的存在，必須有“外力”克服做功．此過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為．“外力”克服安培力做多少功

4、，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為．當感應電流通過用電器時，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能．安培力安培力電能電能同理，安培力做功的過程是轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，克服安培力做多少功，就有多少轉(zhuǎn)化為其他形式的能．電能電能2．求解電能的主要思路(1)利用克服安培力做功求解：電磁感應中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功．(2)利用能量守恒求解：機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能；(3)利用電路特征來求解：通過電路中所產(chǎn)生的電能來計算．3．解決電磁感應現(xiàn)象中的能量問題的一般步驟(1)在電磁感應現(xiàn)象中，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回

5、路將產(chǎn)生感應電動勢，該導體或回路就相當于．(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化．(3)根據(jù)能量守恒列方程求解．電源2．(2009·天津高考)如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()A．棒的機械能增加量B．棒的動能增加量C．棒的重力勢能增加量D．電阻

6、R上放出的熱量A【例1】如圖所示，MN、PQ為足夠長的平行導軌，間距L＝0.5m.導軌平面與水平面間的夾角θ＝37°.NQ⊥MN，NQ間連接有一個R＝3Ω的電阻．有一勻強磁場垂直于導軌平面，磁感應強度為B0＝1T.將一根質(zhì)量為m＝0.05kg的金屬棒ab緊靠NQ放置在導軌上，且與導軌接觸良好，金屬棒的電阻r＝2Ω，其余部分電阻不計．現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與NQ平行．已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，當金屬棒滑行至cd處時速度大小開始保持不變，cd距離NQ為s＝2m.試解答以

7、下問題：(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)金屬棒達到穩(wěn)定時的速度是多大？(2)從靜止開始直到達到穩(wěn)定速度的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量是多少？(3)若將金屬棒滑行至cd處的時刻記作t＝0，從此時刻起，讓磁感應強度逐漸減小，可使金屬棒中不產(chǎn)生感應電流，則t1＝1s時，磁感應強度應為多大？0.4T0.06J2m/s(2010·河南實驗中學)如下圖所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導軌MN、PQ相距為d，導軌平面與水平面的夾角α＝30°，導軌電阻不計，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導

8、軌平面向上．長為d的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導軌上，且始終與導軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R.兩金屬導軌的上端連接右側(cè)電路，燈泡的電阻RL＝3R，電阻箱電阻調(diào)到R′＝6R，重力加速度為g.現(xiàn)閉合開關S，給金屬棒施加一個方向垂直于桿且平行于導軌平面向上的、大小為F＝mg的恒力，使金屬棒由靜止開始運動．(1)求金屬棒達到最大速度的一半時的加速度．(2)若金屬棒上滑距離為L時速度恰達到最大