物理備課資料 六 電路和電磁感應(yīng) 第2講 電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用

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1、第第2 2講電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用講電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用整整 合合突突 破破實實 戰(zhàn)戰(zhàn)整合整合 網(wǎng)絡(luò)要點重溫網(wǎng)絡(luò)要點重溫【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】 【要點重溫要點重溫】 1.1.“三定則、一定律三定則、一定律”的應(yīng)用的應(yīng)用(1)(1)安培定則安培定則: :判斷運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生的判斷運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生的 方向方向. .(2)(2)左手定則左手定則: :判斷磁場對運(yùn)動電荷、電流的判斷磁場對運(yùn)動電荷、電流的 的方向的方向. .(3)(3)右手定則右手定則: :判斷部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生判斷部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生 的方向的方向. .(4)(4)楞次定律楞次定律: :判斷閉合電路磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生判斷閉合

2、電路磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生 的方向的方向. .2.2.求感應(yīng)電動勢的兩種方法求感應(yīng)電動勢的兩種方法(1)E=n ,(1)E=n ,用來計算感應(yīng)電動勢的用來計算感應(yīng)電動勢的 . .(2)E=(2)E=BLvBLv, ,主要用來計算感應(yīng)電動勢的主要用來計算感應(yīng)電動勢的 或或 . .t磁場磁場作用力作用力感應(yīng)電流感應(yīng)電流感應(yīng)電流感應(yīng)電流平均值平均值瞬時值瞬時值平均值平均值熱點考向一楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用熱點考向一楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用【核心提煉核心提煉】 1.1.判定感應(yīng)電流的兩種方法判定感應(yīng)電流的兩種方法(1)(1)楞次定律楞次定律: :一般用于線圈面積不變一般用于

3、線圈面積不變, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的情形磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的情形. .(2)(2)右手定則右手定則: :一般用于導(dǎo)體棒切割磁感線的情形一般用于導(dǎo)體棒切割磁感線的情形. .突破突破 熱點考向聚焦熱點考向聚焦2.2.求感應(yīng)電動勢的方法求感應(yīng)電動勢的方法(1)(1)感生電動勢感生電動勢:E=n:E=n(2)(2)動生電動勢動生電動勢: :BSEnStStBEnBt 不變時不變時212EBlvEBl平動切割：轉(zhuǎn)動切割：【典例典例1 1】 ( (20172017遼寧大連模擬遼寧大連模擬)()(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,由一段外皮絕緣的導(dǎo)線扭由一段外皮絕緣的導(dǎo)線扭成兩個半徑為成兩個半徑為R R

4、和和r r圓形平面形成的閉合回路圓形平面形成的閉合回路,Rr,Rr,導(dǎo)線單位長度的電阻為導(dǎo)線單位長度的電阻為,導(dǎo)線截面半徑遠(yuǎn)小于導(dǎo)線截面半徑遠(yuǎn)小于R R和和r.r.圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間按隨時間按B=B=kt(kkt(k0,0,為常數(shù)為常數(shù)) )的規(guī)律變化的磁場的規(guī)律變化的磁場, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )BDBD【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)1 1】 ( (20172017山西陽泉模擬山西陽泉模擬)()(多選多選) )置于勻強(qiáng)磁場中的金屬圓盤中置于勻強(qiáng)磁場中的金屬圓盤中央和邊緣各引出一根導(dǎo)線央和邊緣各引出一根導(dǎo)線,

5、 ,與套在鐵芯上部的線圈與套在鐵芯上部的線圈A A相連相連. .套在鐵芯下部的線套在鐵芯下部的線圈圈B B引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上, ,如圖所示如圖所示. .導(dǎo)軌上有一根金屬棒導(dǎo)軌上有一根金屬棒abab處處在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場中在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場中. .下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時, ,abab棒將向左運(yùn)動棒將向左運(yùn)動B.B.圓盤順時針勻速轉(zhuǎn)動時圓盤順時針勻速轉(zhuǎn)動時, ,abab棒將保持不動棒將保持不動C.C.圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時, ,abab棒將向左運(yùn)動棒將

6、向左運(yùn)動D.D.圓盤逆時針加速轉(zhuǎn)動時圓盤逆時針加速轉(zhuǎn)動時, ,abab棒將向左運(yùn)動棒將向左運(yùn)動ABAB解析解析: :由右手定則可知由右手定則可知, ,圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時, ,感應(yīng)電流從圓盤的圓心流感應(yīng)電流從圓盤的圓心流向邊緣向邊緣, ,線圈線圈A A中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場增強(qiáng)中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場增強(qiáng). .由楞次定律可知由楞次定律可知, ,線圈線圈B B中的感生磁場方向向上中的感生磁場方向向上, ,由右手螺旋定則可知由右手螺旋定則可知, ,abab棒中感應(yīng)電流方向由棒中感應(yīng)電流方向由abab. .由左手定則可知由左手定則可知, ,abab棒受的安培力方向向左棒受的

7、安培力方向向左, ,abab棒將向左運(yùn)動棒將向左運(yùn)動. .同理同理, ,若圓盤逆時針加速轉(zhuǎn)動時若圓盤逆時針加速轉(zhuǎn)動時, ,abab棒將向右運(yùn)動棒將向右運(yùn)動, ,故故A A正確正確,D,D錯誤錯誤; ;當(dāng)圓盤順時當(dāng)圓盤順時針勻速轉(zhuǎn)動時針勻速轉(zhuǎn)動時, ,線圈線圈A A中產(chǎn)生恒定的電流中產(chǎn)生恒定的電流, ,那么線圈那么線圈B B的磁通量不變的磁通量不變, ,則則abab棒棒沒有感應(yīng)電流沒有感應(yīng)電流, ,則將保持不動則將保持不動, ,故故B B正確正確; ;若圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時若圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時, ,線圈線圈A A中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場減弱中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場減弱. .由楞次定律可知由

8、楞次定律可知, ,線圈線圈B B中的感應(yīng)磁場中的感應(yīng)磁場方向向下方向向下, ,由右手螺旋定則可知由右手螺旋定則可知, ,abab棒中感應(yīng)電流方向由棒中感應(yīng)電流方向由baba. .由左手定則由左手定則可知可知, ,abab棒受的安培力方向向右棒受的安培力方向向右, ,abab棒將向右運(yùn)動棒將向右運(yùn)動, ,故故C C錯誤錯誤. .熱點考向二電磁感應(yīng)中的圖像問題熱點考向二電磁感應(yīng)中的圖像問題 【核心提煉核心提煉】1.1.圖像問題的分類圖像問題的分類(1)(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出相應(yīng)的物理量的函數(shù)圖像由給定的電磁感應(yīng)過程選出相應(yīng)的物理量的函數(shù)圖像. .(2)(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程

9、由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程, ,確定相關(guān)的物理量確定相關(guān)的物理量. .2.2.解決圖像問題的三個關(guān)注解決圖像問題的三個關(guān)注(1)(1)關(guān)注初始時刻感應(yīng)電流是否為零關(guān)注初始時刻感應(yīng)電流是否為零, ,電流方向是正方向還是負(fù)方向電流方向是正方向還是負(fù)方向. .(2)(2)關(guān)注電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個階段關(guān)注電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個階段, ,這幾個階段是否和圖像變化相這幾個階段是否和圖像變化相對應(yīng)對應(yīng). .(3)(3)關(guān)注圖像斜率的大小、圖像的曲直是否和物理過程對應(yīng)關(guān)注圖像斜率的大小、圖像的曲直是否和物理過程對應(yīng), ,分析大小和方分析大小和方向的變化趨勢向的變化趨勢. .【典例【典例2 2】

10、 ( (20172017山東德州一模山東德州一模)()(多選多選) )如圖所示如圖所示,abcd,abcd為一邊長為為一邊長為l l的正方的正方形導(dǎo)線框形導(dǎo)線框, ,導(dǎo)線框位于光滑水平面內(nèi)導(dǎo)線框位于光滑水平面內(nèi), ,其右側(cè)為一勻強(qiáng)磁場區(qū)域其右側(cè)為一勻強(qiáng)磁場區(qū)域, ,磁場的邊界磁場的邊界與線框的與線框的cdcd邊平行邊平行, ,磁場區(qū)域的寬度為磁場區(qū)域的寬度為2l,2l,磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,B,方向豎直向下方向豎直向下. .線線框在一垂直于框在一垂直于cdcd邊的水平恒定拉力邊的水平恒定拉力F F作用下沿水平方向向右運(yùn)動作用下沿水平方向向右運(yùn)動, ,直至通過磁直至通過磁場區(qū)域場區(qū)域.cd

11、.cd邊剛進(jìn)入磁場時邊剛進(jìn)入磁場時, ,線框開始勻速運(yùn)動線框開始勻速運(yùn)動, ,規(guī)定線框中電流沿逆時針時規(guī)定線框中電流沿逆時針時方向為正方向為正, ,則導(dǎo)線框從剛進(jìn)入磁場到完全離開磁場的過程中則導(dǎo)線框從剛進(jìn)入磁場到完全離開磁場的過程中,a,b,a,b兩端的電壓兩端的電壓U Uabab及導(dǎo)線框中的電流及導(dǎo)線框中的電流i i隨隨cdcd邊的位置坐標(biāo)邊的位置坐標(biāo)x x變化的圖線可能是變化的圖線可能是( ( ) )BDBD【預(yù)測練習(xí)【預(yù)測練習(xí)2 2】 ( (20172017廣西玉林模擬廣西玉林模擬) )如圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,光滑金屬導(dǎo)軌光滑金屬導(dǎo)軌MN,PQMN,PQ所在所在平面與水平面

12、成平面與水平面成角角,M,P,M,P兩端接一電阻兩端接一電阻R,R,整個裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向整個裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中上的勻強(qiáng)磁場中.t=0.t=0時對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力時對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力F,F,使金屬棒使金屬棒abab由靜由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動, ,導(dǎo)軌電阻忽略不計導(dǎo)軌電阻忽略不計. .已知通過電阻已知通過電阻R R的感應(yīng)電流的感應(yīng)電流I I隨時隨時間間t t變化的關(guān)系如圖變化的關(guān)系如圖( (乙乙) )所示所示. .下列關(guān)于棒運(yùn)動速度下列關(guān)于棒運(yùn)動速度v v、外力、外力F F、流過、流過R R的電荷的電荷量量q q以及閉合

13、回路中磁通量的變化率以及閉合回路中磁通量的變化率 隨時間變化的圖像正確的是隨時間變化的圖像正確的是( ( ) )B Bt熱點考向三電磁感應(yīng)中的電路和動力學(xué)問題熱點考向三電磁感應(yīng)中的電路和動力學(xué)問題【核心提煉核心提煉】解決電磁感應(yīng)中的電路和動力學(xué)問題的關(guān)鍵解決電磁感應(yīng)中的電路和動力學(xué)問題的關(guān)鍵電磁感應(yīng)與動力學(xué)問題聯(lián)系的橋梁是磁場對感應(yīng)電流的安培力電磁感應(yīng)與動力學(xué)問題聯(lián)系的橋梁是磁場對感應(yīng)電流的安培力. .解答電磁感解答電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題應(yīng)中的動力學(xué)問題, ,在分析方法上在分析方法上, ,要始終抓住導(dǎo)體的受力要始終抓住導(dǎo)體的受力( (特別是安培力特別是安培力) )特特點及其變化規(guī)律點及其變化規(guī)

14、律, ,明確導(dǎo)體的運(yùn)動過程以及運(yùn)動過程中狀態(tài)的變化明確導(dǎo)體的運(yùn)動過程以及運(yùn)動過程中狀態(tài)的變化, ,準(zhǔn)確把握準(zhǔn)確把握運(yùn)動狀態(tài)的臨界點運(yùn)動狀態(tài)的臨界點(3)(3)臨界點臨界點運(yùn)動狀態(tài)的變化點運(yùn)動狀態(tài)的變化點【典例【典例3 3】 ( (20172017海南卷海南卷,13,13) )如圖如圖, ,兩光滑平行金屬導(dǎo)軌置于水平面兩光滑平行金屬導(dǎo)軌置于水平面( (紙面紙面) )內(nèi)內(nèi), ,軌間距為軌間距為l,l,左端連有阻值為左端連有阻值為R R的電阻的電阻. .一金屬桿置于導(dǎo)軌上一金屬桿置于導(dǎo)軌上, ,金屬桿右側(cè)金屬桿右側(cè)存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場區(qū)域、方向豎

15、直向下的勻強(qiáng)磁場區(qū)域. .已知金屬桿以已知金屬桿以速度速度v v0 0向右進(jìn)入磁場區(qū)域向右進(jìn)入磁場區(qū)域, ,做勻變速直線運(yùn)動做勻變速直線運(yùn)動, ,到達(dá)磁場區(qū)域右邊界到達(dá)磁場區(qū)域右邊界( (圖中虛圖中虛線位置線位置) )時速度恰好為零時速度恰好為零. .金屬桿與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好金屬桿與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好. .除左端所除左端所連電阻外連電阻外, ,其他電阻忽略不計其他電阻忽略不計. .求金屬桿運(yùn)動到磁場區(qū)域正中間時所受安培求金屬桿運(yùn)動到磁場區(qū)域正中間時所受安培力的大小及此時電流的功率力的大小及此時電流的功率. .【拓展延伸拓展延伸】 在典例在典例3 3中中, ,金屬桿以速度金屬桿

16、以速度v v0 0向右進(jìn)入磁場區(qū)域向右進(jìn)入磁場區(qū)域, ,做勻變速直線做勻變速直線運(yùn)動運(yùn)動, ,到達(dá)磁場區(qū)域右邊界速度變?yōu)榱愕倪^程中到達(dá)磁場區(qū)域右邊界速度變?yōu)榱愕倪^程中, ,求求: :(1)(1)流過電阻流過電阻R R的電荷量的電荷量. .(2)(2)所加外力所加外力F F隨時間隨時間t t的變化關(guān)系式的變化關(guān)系式. .【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)3 3】 ( (20172017山東臨沂二山東臨沂二模模) )如圖所示如圖所示, ,一與水平面夾角為一與水平面夾角為=37=37的傾斜平行金屬導(dǎo)軌的傾斜平行金屬導(dǎo)軌, ,兩導(dǎo)軌足夠長且相距兩導(dǎo)軌足夠長且相距L=0.2 m,L=0.2 m,另外兩根水平金屬桿另外兩

17、根水平金屬桿MNMN和和PQPQ的質(zhì)量均為的質(zhì)量均為m=0.01 kg,m=0.01 kg,可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動,MN,MN桿和桿和PQPQ桿的電阻均為桿的電阻均為R=0.2 (R=0.2 (傾斜金屬導(dǎo)軌電阻不計傾斜金屬導(dǎo)軌電阻不計),MN),MN桿被兩個垂直于導(dǎo)軌的絕緣立柱擋住桿被兩個垂直于導(dǎo)軌的絕緣立柱擋住, ,整個裝置處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)整個裝置處于勻強(qiáng)磁場內(nèi), ,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T.PQB=1.0T.PQ桿在恒定拉力桿在恒定拉力F F作用下由靜止開始向上加速運(yùn)動作用下由靜止開始向上加速運(yùn)動, ,拉力拉

18、力F F垂直垂直PQPQ桿沿桿沿導(dǎo)軌平面向上導(dǎo)軌平面向上, ,當(dāng)運(yùn)動位移當(dāng)運(yùn)動位移x=0.1 mx=0.1 m時時PQPQ桿達(dá)到最大速度桿達(dá)到最大速度, ,此時此時MNMN桿對絕緣立桿對絕緣立柱的壓力恰好為零柱的壓力恰好為零(g(g取取10 m/s10 m/s2 2,sin 37,sin 37=0.6,cos 37=0.6,cos 37=0.8).=0.8).求求: :(1)PQ(1)PQ桿的最大速度桿的最大速度v vm m; ;答案答案: :(1)0.6 (1)0.6 m/sm/s (2)(2)當(dāng)當(dāng)PQPQ桿加速度桿加速度a=2 m/sa=2 m/s2 2時時,MN,MN桿對立柱的壓力大小桿

19、對立柱的壓力大小. .解析解析: :(2)(2)當(dāng)當(dāng)PQPQ桿的加速度桿的加速度a=2 m/sa=2 m/s2 2時時, ,對對PQPQ桿受力分析桿受力分析, ,根據(jù)牛頓第二定根據(jù)牛頓第二定律可得律可得, ,F-F-mgsinmgsin -BIL=ma, -BIL=ma,對對MNMN桿受力分析根據(jù)共點力的平衡可得桿受力分析根據(jù)共點力的平衡可得, ,BIL+FBIL+FN N- -mgsinmgsin =0, =0,PQPQ桿達(dá)到最大速度時桿達(dá)到最大速度時, ,有有F-F-mgsinmgsin -BI-BIm mL L=0,=0,聯(lián)立解得聯(lián)立解得F FN N=0.02 N,=0.02 N,根據(jù)牛

20、頓第三定律可得根據(jù)牛頓第三定律可得MNMN桿對立柱的壓力桿對立柱的壓力F FN N=0.02 N.=0.02 N.答案答案: :(2)0.02 N(2)0.02 N熱點考向四電磁感應(yīng)中的動量和能量問題熱點考向四電磁感應(yīng)中的動量和能量問題【核心提煉核心提煉】(2)(2)求解焦耳熱的三種方法求解焦耳熱的三種方法2.2.在電磁感應(yīng)中用動量定理求變力的時間、速度、位移和電荷量在電磁感應(yīng)中用動量定理求變力的時間、速度、位移和電荷量, ,一般應(yīng)用于一般應(yīng)用于單桿切割磁感線運(yùn)動單桿切割磁感線運(yùn)動3.3.電磁感應(yīng)中的動量和能量問題電磁感應(yīng)中的動量和能量問題, ,一般應(yīng)用于雙桿切割磁感線運(yùn)動一般應(yīng)用于雙桿切割磁

21、感線運(yùn)動(1)(1)如果雙桿運(yùn)動過程如果雙桿運(yùn)動過程, ,雙桿系統(tǒng)所受合外力為零雙桿系統(tǒng)所受合外力為零, ,首先用動量守恒定律求速度首先用動量守恒定律求速度, ,再用能量守恒定律求電能再用能量守恒定律求電能. .(2)(2)如果雙桿運(yùn)動過程如果雙桿運(yùn)動過程, ,雙桿系統(tǒng)不符合動量守恒雙桿系統(tǒng)不符合動量守恒, ,應(yīng)用好電路問題的兩個分應(yīng)用好電路問題的兩個分析析:“:“電源電源”的分析和的分析和“運(yùn)動運(yùn)動”的分析的分析. .【典例典例4 4】 ( (20172017山東濰坊二模山東濰坊二模) )如圖所示如圖所示, ,固定于水平面的兩足夠長的光滑固定于水平面的兩足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌平行金屬導(dǎo)軌P

22、MN,PMN,PMN,PMN,由傾斜和水平兩部分在由傾斜和水平兩部分在M,MM,M處平滑連接組成處平滑連接組成, ,導(dǎo)軌間距導(dǎo)軌間距L=1 m,L=1 m,水平部分處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中水平部分處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T.B=1T.金屬金屬棒棒a,ba,b垂直于傾斜導(dǎo)軌放置垂直于傾斜導(dǎo)軌放置, ,質(zhì)量均為質(zhì)量均為m=0.2 m=0.2 kg,akg,a的電阻的電阻R R1 1=1 =1 ,b,b的電阻的電阻R R2 2=3 =3 ,a,b,a,b長度均為長度均為L=1 m,L=1 m,棒棒a a距水平面的高度距水平面的高度h h1 1=0.45 =0.45 m

23、,bm,b棒距水平面的高度為棒距水平面的高度為h h2 2(h(h2 2hh1 1););保持保持b b棒靜止棒靜止, ,由靜止釋放由靜止釋放a a棒棒,a,a棒到達(dá)磁場中棒到達(dá)磁場中OOOO停止運(yùn)動后再由停止運(yùn)動后再由靜止釋放靜止釋放b b棒棒, ,a,ba,b與導(dǎo)軌接觸良好且導(dǎo)軌電阻不計與導(dǎo)軌接觸良好且導(dǎo)軌電阻不計, ,重力加速度重力加速度g=10 m/sg=10 m/s2 2. .(1)(1)求求a a棒進(jìn)入磁場棒進(jìn)入磁場MMMM時加速度的大小時加速度的大小; ;(2)a(2)a棒從釋放到棒從釋放到OOOO的過程中的過程中, ,求求b b棒產(chǎn)生的焦耳熱棒產(chǎn)生的焦耳熱; ;(3)(3)若若

24、MM,OOMM,OO間的距離間的距離x=2.4 x=2.4 m,bm,b棒進(jìn)入磁場后棒進(jìn)入磁場后, ,恰好未與恰好未與a a棒相碰棒相碰, ,求求h h2 2的值的值. .審題指導(dǎo)審題指導(dǎo) 答案答案: :(1)3.75 m/s(1)3.75 m/s2 2(2)0.675 J(2)0.675 J(3)1.8 m(3)1.8 m【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)4 4】( (20172017山東青島一山東青島一模模) )如圖所示如圖所示, ,兩平行光滑金屬導(dǎo)軌由兩部兩平行光滑金屬導(dǎo)軌由兩部分組成分組成, ,左邊部分水平左邊部分水平, ,右邊部分為半徑右邊部分為半徑r=0.5 mr=0.5 m的豎直半圓的豎直半圓,

25、 ,兩導(dǎo)軌間距離兩導(dǎo)軌間距離d=0.3 m,d=0.3 m,導(dǎo)軌水平部分處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小導(dǎo)軌水平部分處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1TB=1T的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中, ,兩兩導(dǎo)軌電阻不計導(dǎo)軌電阻不計. .有兩根長度均為有兩根長度均為d d的金屬棒的金屬棒ab,cdab,cd, ,均垂直導(dǎo)軌置于水平導(dǎo)軌上均垂直導(dǎo)軌置于水平導(dǎo)軌上, ,金屬棒金屬棒ab,cdab,cd的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為m m1 1=0.2 kg=0.2 kg、 m m2 2=0.1 kg,=0.1 kg,電阻分別為電阻分別為R R1 1=0.1 ,R=0.1 ,R2 2= =0.2 .0.2 .現(xiàn)讓現(xiàn)讓aba

26、b棒以棒以v v0 0=10 =10 m/sm/s的初速度開始水平向右運(yùn)動的初速度開始水平向右運(yùn)動, ,cdcd棒進(jìn)入圓軌道后棒進(jìn)入圓軌道后, ,恰好能通過軌道最高點恰好能通過軌道最高點PP,cdPP,cd棒進(jìn)入圓軌道前兩棒未相碰棒進(jìn)入圓軌道前兩棒未相碰, ,重力加速度重力加速度g=10 g=10 m/sm/s2 2, ,求求: :(1)ab(1)ab棒開始向右運(yùn)動時棒開始向右運(yùn)動時cdcd棒的加速度棒的加速度a a0 0; ;答案答案: :( (1)30 m/s1)30 m/s2 2 (2)cd(2)cd棒進(jìn)入半圓軌道時棒進(jìn)入半圓軌道時abab棒的速度大小棒的速度大小v v1 1; ;答案答

27、案: :( (2)7.5 m/s 2)7.5 m/s (3)cd(3)cd棒進(jìn)入半圓軌道前棒進(jìn)入半圓軌道前abab棒克服安培力做的功棒克服安培力做的功W.W.答案答案: :( (3)4.375 J3)4.375 J實戰(zhàn)實戰(zhàn) 高考真題演練高考真題演練1.1.右手定則和楞次定律的應(yīng)用右手定則和楞次定律的應(yīng)用(20172017全國全國卷卷,15,15) ) 如圖如圖, ,在方向垂直于在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U U形金屬導(dǎo)軌形金屬導(dǎo)軌, ,導(dǎo)軌平面與磁場垂直導(dǎo)軌平面與磁場垂直. .金屬桿金屬桿PQPQ置置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQR

28、S,PQRS,一圓環(huán)形金屬線框一圓環(huán)形金屬線框T T位于回路圍成的位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)區(qū)域內(nèi), ,線框與導(dǎo)軌共面線框與導(dǎo)軌共面. .現(xiàn)讓金屬桿現(xiàn)讓金屬桿PQPQ突然向右運(yùn)動突然向右運(yùn)動, ,在運(yùn)動開始的瞬間在運(yùn)動開始的瞬間, ,關(guān)于感應(yīng)電流的方向關(guān)于感應(yīng)電流的方向, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.PQRSA.PQRS中沿順時針方向中沿順時針方向,T,T中沿逆時針方向中沿逆時針方向B.PQRSB.PQRS中沿順時針方向中沿順時針方向,T,T中沿順時針方向中沿順時針方向C.PQRSC.PQRS中沿逆時針方向中沿逆時針方向,T,T中沿逆時針方向中沿逆時針方向D.PQRSD.PQ

29、RS中沿逆時針方向中沿逆時針方向,T,T中沿順時針方向中沿順時針方向D D解析解析: :在在PQRSPQRS回路中回路中, ,金屬桿金屬桿PQPQ向右運(yùn)動切割磁感線向右運(yùn)動切割磁感線, ,由右手定則得由右手定則得PQRSPQRS回路中感應(yīng)電流沿逆時針方向回路中感應(yīng)電流沿逆時針方向, ,該電流在該電流在PQRSPQRS回路內(nèi)部產(chǎn)生向外的磁場回路內(nèi)部產(chǎn)生向外的磁場, ,使圓環(huán)形線框使圓環(huán)形線框T T內(nèi)向里的磁通量減小內(nèi)向里的磁通量減小, ,由楞次定律知由楞次定律知, ,線框線框T T中感應(yīng)電流方中感應(yīng)電流方向為順時針方向向為順時針方向, ,選項選項A,B,CA,B,C錯誤錯誤,D,D正確正確. .

30、2.2.電磁感應(yīng)的圖像問題電磁感應(yīng)的圖像問題(20172017全國全國卷卷,20,20)()(多選多選) )兩條平行虛線間存在一兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直. .邊長為邊長為0.1 m0.1 m、總電阻為、總電阻為0.005 0.005 的正的正方形導(dǎo)線框方形導(dǎo)線框abcdabcd位于紙面內(nèi)位于紙面內(nèi), ,cdcd邊與磁場邊界平行邊與磁場邊界平行, ,如圖如圖(a)(a)所示所示. .已知導(dǎo)線框已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動一直向右做勻速直線運(yùn)動, ,cdcd邊于邊于t=0t=0時刻進(jìn)入磁場時刻進(jìn)入磁場. .線框中感應(yīng)電動勢隨時間

31、線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖變化的圖線如圖(b)(b)所示所示( (感應(yīng)電流的方向為順時針時感應(yīng)電流的方向為順時針時, ,感應(yīng)電動勢取正感應(yīng)電動勢取正).).下列下列說法正確的是說法正確的是( ( ) )A.A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 T0.5 TB.B.導(dǎo)線框運(yùn)動速度的大小為導(dǎo)線框運(yùn)動速度的大小為0.5 0.5 m/sm/sC.C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D.D.在在t=0.4 st=0.4 s至至t=0.6 st=0.6 s這段時間內(nèi)這段時間內(nèi), ,導(dǎo)線框所受的安培力大小為導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N0.1 NBCBC3

32、.3.電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題(20162016全國全國卷卷,24,24) )如圖如圖, ,水平面水平面( (紙面紙面) )內(nèi)間距為內(nèi)間距為l l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻, ,質(zhì)量為質(zhì)量為m,m,長度為長度為l l的金屬桿置于導(dǎo)軌上的金屬桿置于導(dǎo)軌上.t=0.t=0時時, ,金屬桿在水平向右、大小為金屬桿在水平向右、大小為F F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動.t.t0 0時刻時刻, ,金屬金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域, ,且在磁場且

33、在磁場中恰好能保持勻速運(yùn)動中恰好能保持勻速運(yùn)動. .桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計, ,兩者始終保持垂直且接兩者始終保持垂直且接觸良好觸良好, ,兩者之間的動摩擦因數(shù)為兩者之間的動摩擦因數(shù)為.重力加速度大小為重力加速度大小為g.g.求求: :(1)(1)金屬桿在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的電動勢的大小金屬桿在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的電動勢的大小; ;(2)(2)電阻的阻值電阻的阻值. .4.4.電磁感應(yīng)能量問題電磁感應(yīng)能量問題(20172017北京卷北京卷,24,24,節(jié)選節(jié)選) )發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似性類似性, ,源于它們機(jī)理上的類似性源于它們機(jī)理上的類

34、似性. .直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理可以直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖簡化為如圖1 1、圖、圖2 2所示的情景所示的情景. .在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中, ,兩根光滑平行金屬軌道兩根光滑平行金屬軌道MN,PQMN,PQ固定固定在水平面內(nèi)在水平面內(nèi), ,相距為相距為L,L,電阻不計電阻不計. .電阻為電阻為R R的金屬導(dǎo)體棒的金屬導(dǎo)體棒abab垂直于垂直于MN,PQMN,PQ放在軌放在軌道上道上, ,與軌道接觸良好與軌道接觸良好, ,以速度以速度v(vv(v平行于平行于MN)MN)向右做勻速運(yùn)動向右做勻速運(yùn)動. .圖圖1 1軌道端點軌道端點MPMP間接有阻值為間接有阻值為r r的電阻的電阻, ,導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒abab受到水平向右的外力作用受到水平向右的外力作用. .圖圖2 2軌道端點軌道端點MPMP間接有直流電源間接有直流電源, ,導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒abab通過滑輪勻速提升重物通過滑輪勻速提升重物, ,電路中的電流電路中的電流為為I.I.求在求在tt時間內(nèi)時間內(nèi), ,圖圖1“1“發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能和圖產(chǎn)生的電能和圖2“2“電動機(jī)電動機(jī)”輸出的機(jī)械能輸出的機(jī)械能. .答案答案: :BILvtBILvt