法拉第电磁感应定律应用一导学案

宝坻一中高二物理导学案——法拉第电磁感应定律应用（一）导学案编写：刘鹏审核：刘桂东一：学习目标（一）知识目标：1.理解右手定则和法拉第电磁感应定律内容。2.理解克服安培力做的功等于这个电路中的电能。（二）能力目标：1.使用右手定则判断感应电流方向。2.对物体进行受力分析和分析能量的转化。3.利用牛顿运动定律和能量关系进行相关计算。二：学习重点1.对物体进行受力分析，利用牛顿运动定律解决问题。2.分析能量的转化与守恒，利用动能定理和能量守恒解决问题。三：学习难点综合力学和能量相关知识，解决导体棒切割磁感线问题。四：知识内容1.利用右手定则时，手应该怎么摆？2.导体棒切割磁感线，如何计算感应电动势？3.利用克服安培力做的功等于电路中的电能如何计算电路中某个电阻产生的焦耳热？五：知识应用例题1：图中所示是一个水平放置的导体框架，宽度l＝0.50m，接有电阻R＝0.20Ω。设匀强磁场与框架平面垂直，磁感应强度B＝0.40T，方向如图所示。今有一条形导体ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，框架和导体ab的电阻均不计。当ab以v0＝4.0m/s的速度向右匀速滑动时，（1）求导体ab上的感应电动势的大小；（2）求回路上感应电流的大小，并在图上标出电流的方向；（3）要维持导体ab作匀速运动，必须要有外力F作用在导体ab上，为什么？试求出F的大小和方向；（4）如果作用在导体如上的外力突然减小为F′，试简要讨论导体ab以后的运动情况。第2页共4页练习1：如图所示，两根平行光滑导轨竖直放置，处于垂直轨道平面的匀强磁场中，金属棒ab跨接在两导轨之间，其电阻为R.在开关S断开时，让ab棒自由下落，ab棒在下落过程中始终保持与导轨垂直并与之接触良好，设导轨足够长，电阻不计，从开关S闭合时开始计时，ab棒的下滑速度v随时间t变化的图像可能是图中的（ACD）练习2.如图所示，竖直平面内的平行导轨，间距l=20cm，金属导体ab可以在导轨上无摩檫的向下滑动，金属导体ab的质量为0.2g，电阻为0.4Ω，导轨电阻不计，水平方向的匀强磁场的磁感应强度为0.1T，当金属导体ab从静止自由下落0.8s时，突然接通电键K。（设导轨足够长，g取10m/s2）求：（1）电键K接通前后，金属导体ab的运动情况（2）金属导体ab棒的最大速度和最终速度的大小。练习3.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆（见左下图），金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如右下图.（取重力加速度g=10m/s2）（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？（2）若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω;磁感应强度B为多大？（3）由v-F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?Kab宝坻一中高二物理导学案——法拉第电磁感应定律应用（一）导学案编写：刘鹏审核：刘桂东例题2.如图所示，宽度为L的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一根质量为m的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好，导体棒的电阻为r，导轨电阻可忽略不计。现用一平行于导轨的恒定拉力F拉动导体棒由静止开始沿导轨向右运动。求：（1）导体棒MN获得的最大加速度和最大速度。（2）若导体棒MN从开始运动至达到稳定状态过程中通过的位移为x，求整个过程中电阻R上产生的焦耳热QR和通过电阻R的电荷量q。练习4.如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．（1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；（2）当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；（3）在上问中，若R=2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向．（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）vBRMNθθabR第4页共4页练习5.如图甲所示，在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为R＝4Ω的定值电阻，两导轨在同一平面内．质量为m＝0.1kg，长为L＝0.1m的导体棒ab垂直于导轨，使其从靠近电阻处由静止开始下滑，已知导体棒电阻为r＝1Ω，整个装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，导体棒下滑过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示．(g＝10m/s2)．求：(1)导轨平面与水平面间夹角θ；(2)磁场的磁感应强度B；(3)若靠近电阻处到底端距离为20m，ab棒在下滑至底端前速度已达10m/s，求ab棒下滑的整个过程中，电阻R上产生的焦耳热．练习6.如图所示，质量10.1kgm，电阻10.3R，长度0.4ml的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量20.2kgm，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2，相距0.4m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长。电阻20.1R的MN垂直于MM。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度0.5TB。垂直于ab施加2NF的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触。当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。（1）求框架开始运动时ab速度v的大小；（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量0.1JQ，求该过程ab位移x的大小。