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电磁感应综合题PPT教学课件
一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是 ( B )
v
ab
ab
a bv
ab
v
A.
B.
C.
D.
v
例2、如图示,正方形线圈边长为a,总电阻为R,
以速度v从左向右匀速穿过两个宽为L(L> a),磁
感应强度为B,但方向相反的两个匀强磁场区域,运
动方向与线圈一边、磁场边界及磁场方向均垂直,
则这一过程中线圈中感应电流的最大值为 2Bav/R ,
匀强磁场区域,已知B1 =2B2,且B2磁场的高度为a
,线框在进入B1的过程中做匀速运动,速度大小为
v1 ,在B1中加速一段时间后又匀速进入和穿出B2,
进入和穿出B2时的速度恒为v2,求: ⑴ v1和v2之比
a
⑵在整个下落过程中产生的焦耳热
解:进入B1时 mg = B1 I1 a= B1 2 a2 v1 / R
C. 两个相同金属材料制成的边长相同、横截面积 不同的正方形线圈,先后从水平匀强磁场外同一高 度自由下落,线圈进入磁场的过程中,线圈平面与 磁场始终垂直,则两线圈在进入磁场过程中产生的 电能相同
D. 通电导线所受的安培力是作用在运动电荷上的 洛仑兹力的宏观表现
例5. 下图a中A、B为两个相同的环形线圈,共轴并 靠近放置,A线圈中通有如图(b)所示的交流电i ,
(2)注意区分磁通量,磁通量的变化量,磁通量的变 化率的不同
φ—磁通量,
Δφ—磁通量的变化量,
Δφ/Δt=( φ2 - φ1)/ Δt ----磁通量的变化率
(3)定律内容:感应电动势大小与穿过这一电路磁
通量的变化率成正比。
(4)感应电动势大小的计算式: E n
(5)几种题型
t
①线圈面积S不变,磁感应强度均匀变化:
在位置Ⅲ ,E=BLv1= 0.3V
P=E2 /R=0.09W
F=BIL=B2L2v/R=0.015N d a v0
a=F/m=0.15m/s2
cⅠb Ⅱ
v1
Ⅲ
线框全部穿出磁场过程中,速度减小,产生热量Q2 应小
于1.8J, EK2 = EK1 - Q2 >0 ∴ v2 >0
例8. 如图所示,在水平面内有一对平行放置的金属 导轨,其电阻不计,连接在导轨左端的电阻 R=2Ω, 垂直放置在导轨上的金属棒ab的电阻为 r=1 Ω,整个 装置放置在垂直于导轨平面的匀强磁场中,方向如 图所示。现给ab一个方向向右的瞬时冲量,使杆获 得 的 动 量 p=0.25kg·m/s , 此 时 杆 的 加 速 度 大 小 为 a=5m/s2. 已 知 杆 与 导 轨 间 动 摩 擦 因 数 μ=0.2 , g=10m/s2, 则此时通过电阻R上的电流大小为多少?
3.爱因斯坦由光电效应的实验规律,
猜测光具有粒子性,从而提出光子说。从科学研究的方法来说,
这属于 A.等效替代
B.控制变量
( C)
C.科学假说
D.数学归纳
6.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强
磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形
线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不
同方向平移出磁场,如图所示,则在移出过程中线框
h
D. 两线圈同时落地,细线圈发热量大
解:设导线横截面积之比为n,则长度之
B
比为1 ︰ n ,匝数之比为1︰ n ,电阻之
比为1 ︰ n 2,进入磁场时 v2 =2gh
E1 /E2=BLv/ nBLv=1/n I1 /I2= E1 R2 /E2 R1 =n 安培力之比为 F1 /F2=BI1L/ nBI2L=1:1
f
解: (1)E感=SΔB/ Δt=kL2
I=E感/r= kL2 /r
电流为逆时针方向
(2) t =t 1时磁感应强度 B1=B0-+kt1
外力大小 F=F安=B1 I L =( B0-+kt1 ) kL3 /r
(3)要使棒不产生感应电流,即要回路中abed中
磁通量不变 即
BLL vt B0 L2
a
p R
b
解:画出示意图如图示,
导体棒向右运动时产生感应电流,受到安培力和摩擦力
BIL+μmg=ma 即BIL=ma- μmg=3m…… ⑴
I=E/ (R+r)=BL v0 / (R+r) ∴ B2L2 v0 / (R+r)=3m…… ⑵
以v0 =p/m (R+r)=3代入上式得
B2L2 p =9m2 ∴ p = 9m2 /B2L2 I=3m/BL=p1/2 = 0.5 A
图上标出感应电流的方向。
(2)在上述(1)情况中,始终保持棒静止,当
t=t1 末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大? (3)若从t=0 时刻起,磁感应强度逐渐减小,当棒
以恒定速度v向右匀速运动时,可使棒中不产生感应
电流,则感应强度应怎样随
时间t 变化?(写出B与t d L a
c
的关系式)
L B0
e b
1. 引起某一回路磁通量变化的原因 (1)磁感强度的变化 (2)线圈面积的变化 (3)线圈平面的法线方向与磁场方向夹角的变化
2. 电磁感应现象中能的转化 电磁感应现象中,克服安培力做功,其它形式的能
转化为电能。
3. 法拉第电磁感应定律:
(1)决定感应电动势大小因素:穿过这个闭合电路中 的磁通量的变化快慢(即磁通量的变化率)
v1
进入B2时 I2 = (B1- B2) a v2 / R
mg = (B1- B2) I2 a = (B1- B2)2 a2 v2 / R
B1
∴ v1 /v2 =(B1- B2)2 / B12 =1/4
a
由能量守恒定律 Q=3mga
v2 B2
又解:
进入B1时 mg = B1I1a = B12 a2 v1 / R
dc
O
d
F = ( ) b
b
N
例9、如图示,固定于水平桌面上的金属框架cdef,处
在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,此
时adeb构成一个边长为L的正方形,棒的电阻为r,其
余部分电阻不计,不计摩擦,开始时磁感应强度为B0. (1)若从t=0 时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒
增量为k,同时保持棒静止,求棒中的感应电流,在
电磁感应综合题
电磁感应现象 产生电磁感应现象的条件
自感现象
感应电动势的大小 E=nΔΦ/Δt E=BLv
感应电流的方向 楞次定律 右手定则
应用牛顿第二定律,解决导体切割磁感应线运动问题 应用动量定理、动量守恒定律解决导体切割磁感应线运动问题 应用能的转化和守恒定律解决电磁感应问题
一. 法拉第电磁感应定律
出B2时 mg = B2I2 a = B22 a2 v2 / R
a
∴ v1 /v2 = B22 / B12 =1/4
由能量守恒定律 Q=3mga
v1
B1 v2
a
v2B2
例7. 在光滑绝缘水平面上,一边长为10厘米、电阻 1Ω、质量0.1千克的正方形金属框abcd以 6 2m / s 的速
度向一有界的匀强磁场滑去,磁场方向与线框面垂直,
则( A B C )
A. 在t1到t2时间内A、B两线圈相吸 B. 在t2到t3时间内A、B两线圈相斥 C. t1时刻两线圈间作用力为零 D. t2时刻两线圈间吸力最大
A
B
i
a
i
0
t3
t1 t2
t4
t
b
例6: 如图示:质量为m 、边长为a 的正方形金
属线框自某一高度由静止下落,依次经过B1和B2两
F安 ×
f=μmg
v0 =p/m
B
如图所示,半径为R、单位长度电阻为λ的均匀导电圆环固定 在水平面上,圆环中心为O。匀强磁场垂直水平方向向下, 磁感强度为B。平行于直径MON的导体杆,沿垂直于杆的方 向向右运动。杆的电阻可以忽略不计,杆与圆环接触良好,某
时刻,杆的位置如图,∠aOb=2θ ,速度为v。求此时刻作用
(2)求出线框中感应电流的有效值。
解:E1=SΔB1/Δt =2S (V)
B/T 2
i1 = E 1 /R=2πr2 /3.14=2 A
E2=SΔB 2 /Δt = S (V) i2 = E 2 /R=πr2 /3.14=1 A
0 1 2 3 4 5 6 7 t/s
甲
乙
i/ A
电流i1 i2分别为逆时针和顺时针方向 2
L
L
例3. 用同样的材料,不同粗细导线绕成两个质量、面 积均相同的正方形线圈I和II,使它们从离有理想界面 的匀强磁场高度为h 的地方同时自由下落,如图所示,
线圈平面与磁感线垂直,空气阻力不计,则( A )
A. 两线圈同时落地,线圈发热量相同 B. 细线圈先落到地,细线圈发热量大
I II
C. 粗线圈先落到地,粗线圈发热量大
在杆上的安培力的大小。
解:E= Bv lab=Bv×2Rsin 等效电路如图示:
此时弧acb和弧adb的电阻分别为2 λR(π - θ)和 2 R λθ ,
它们的并联电阻为 R并= 2 Rθ (π-θ)/π
I=E/ R并= Bvπsinθ /λθ (π-θ)
a
F=BI(2Rsinθ)
M
Ra
c
2vB2 R sin 2
四. 综合应用题型 1. 电磁感应现象中的动态过程分析
2. 用功能观点分析电磁感应现象中的有关问题
例1. 水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上,有一根导体棒ab ,用恒力F作用在ab上,由静止开始运动,回路总电阻为R,分 析ab 的运动情况,并求ab的最大速度。
分析:ab 在F作用下向右加速运动,切割磁感应线,产生感应 电流,感应电流又受到磁场的作用力f,画出受力图: