电磁感应定律应用2晚自习

电磁感应定律应用2ENtEBLV212EBL回路中有ΔΦ、ΔB现象直导线垂直切割现象（三垂直）直导线绕自己一个端点，在垂直磁场平面内，转动切割现象电磁感应与电路综合：1、判定谁是电源，找出电动势的计算方法2、电路的连接3、闭合电路欧姆定律及串并联规律应用本章的两类习题ENtEBLV212EBLENBS判定电源正极，分析电阻、电容器等的连接方式。EIRrPUIUIR电磁感应与力学综合：1、电的分析：电源及电动势的计算、电路的连接、闭合电路欧姆定律及串并联规律应用2、力的分析：受力与运动现象判断---F合与a、v能量规律判断---W与EK、E电3、联接点：电流及安培力力电综合题：力与电的联系桥梁为电路中的电流IFBILMaBLVIrR12==KAWWEWEEE总电克减增、、abB例一、一个100匝的线圈，电阻5Ω，线圈ab两端与电阻R=20Ω构成闭合回路。穿过线圈的匀强磁场均匀变化，若在2.0s内穿过它的磁通量从0.02Wb均匀增加到0.07Wb。求：1、线圈ab两点的电势差Uab2、电路产生的总电能、线圈中产生的热？题型一：电磁感应与电路的综合题2.5abUNVt解：ab线圈是电源，b为正极222.50.5()0.4RENVtEQtJRrEQRtJRr即学即练1如图7所示，面积为0.2m2的100匝线圈A处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面．磁感应强度随时间变化的规律是B＝(6－0.2t)T，已知电路中的R1＝4Ω，R2＝6Ω，电容C＝30μF，线圈A的电阻不计，求：(1)闭合S后，通过R2的电流大小及方向；(2)闭合S一段时间后，再断开S.S断开后通过R2的电荷量是多少？图7例二题型一电学综合题：ΔΦ现象E=ΔΦ/Δt的应用电流流经R的方向如何？例一：匀强磁场磁感应强度为B，垂直水平金属导轨平面向上。直导体棒电阻为0.5R，与导轨良好接触，回路中电阻的阻值为R，不计导轨电阻。两导轨间距为d，现用外力拉动导体棒做速度为V0的匀速运动。求：1、电路中总电功率电阻R的电功率2、拉力大小3、拉力功率FabRcdcabd1)电路分析：电源、电路连接000.5EBdVBdVIRR总电流：2220222202=EI349BdVPRBdVPIRR总所求：解：cd是电源，题型二力电综合题：匀速切割现象E=BLv的应用2、拉力大小3、拉力功率FabRcd2)力学分析：合力与加速度、速度；功与能的关系，能与能的关系00.5FBIdBdVIRR解：cd匀速运动解得：22023BdVFR222023BdVPFVPR总拉力功率：力、电的联接点：电流及安培力功能关系：克服安培力做功等于产生的电能匀速切割时，外界能量完全转化为电能;加速切割时，外界能量转化为电能和系统的动能。例二、两水平光滑平行导轨，相距为d，一端接阻值为R的电阻，质量为m的导体MN垂直放置在两导轨上，导轨与导体MN的电阻不计。匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为B，现用水平恒力F向右拉动MN。求：1）MN如何运动？MN可达的最大速度是多大？××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××RvMN2）MN速度达最大速度的三分之一时的加速度a3）导体棒达最大速度时立即撤去F，求这以后电阻R释放的焦耳热题型二力电综合题：变速切割现象E=BLv的应用结论：a=0时，速度最大，匀速运动；克服安培力做功，等于产生的电能。MNαB例三、电阻为R的电阻器与不计电阻的光滑金属导轨构成如图所示电路，导轨面倾斜角为α，匀强磁场磁感应强度为B，垂直导轨面向上。质量为m的金属棒MN电阻值为r。现由静止释放MN，则1）MN的运动情况如何？2）能达到的最大速度如何？3）达到最大速度后，电路总电功率多大？4）达到最大速度后,重力的功率多大?描述全过程中的能量转化情况变速切割现象结论：a=0时，速度最大，匀速运动；重力势能转化为动能和电能。例四、两根足够长的平行光滑的金属导轨，竖直放置在匀强磁场中，磁场的方向与导轨所在平面垂直，金属棒MN两端套在导轨上，且可以自由滑动，电源电动势E0=3V。电源内阻和金属棒电阻相等，其余部分电阻忽略不计。当S2断开S1接通时，金属棒恰好不动。现断开S1，接通S2，求：1）金属棒在运动过程中产生的最大电动势2）当金属棒的加速度为g/2时，它产生的感应电动势多大？MNS2S1（二）变速切割现象图164．如图16所示，两光滑平行导轨MN、PQ水平放置在匀强磁场中，间距为L，磁感应强度为B的磁场与导轨所在平面垂直．质量为m的金属棒ab垂直导轨且可沿导轨自由移动，导轨左端M、P接一定值电阻，其阻值为R，金属棒ab和导轨电阻均不计．现将金属棒ab沿导轨由静止向右拉使之平动，保持拉力的功率恒定，金属棒ab最终以速度3v做匀速运动．求：(1)金属棒匀速运动时，拉力的大小；(2)在此过程中，当ab的速度为v时的加速度的大小．例五：如图题型二力电综合题-变速切割现象解析(1)当棒ab以3v匀速运动时，有F＝F安①F安＝BIL②I＝ER＝3BLvR③由①②③式得F＝3B2L2vR.(2)当ab的速度为3v时，拉力的功率为P＝F·3v＝3B2L2vR·3v＝9B2L2v2R，答案(1)3B2L2vR(2)8B2L2vRm当ab的速度为v时，有拉力F′＝Pv＝9B2L2vR又F安′＝BI′L＝BL·BLvR，所以a＝F′－F安′m＝8B2L2vRm即学即练3如图8甲所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L＝1m，导轨平面与水平面成θ＝30°角，上端连接R＝1.5Ω的电阻；质量为m＝0.2kg、阻值r＝0.5Ω的金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最上端为d＝4m，棒与导轨垂直并保持良好接触．整个装置处于匀强磁场中，该匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示．前4s内为B＝kt.前4s内，为保持ab棒静止，在棒上施加了一平行于导轨平面且垂直于ab棒的外力F，已知当t＝2s时，F恰好为零．若g取10m/s2，求：例题六：图8(1)磁感应强度大小随时间变化的比例系数k.(2)t＝3s时，电阻R的热功率PR.(3)前4s内，外力F随时间t的变化规律．(4)从第4s末开始，外力F拉着导体棒ab以速度v沿斜面向下作匀速直线运动，且F的功率恒为P＝6W，求v的大小．图8(1)磁感应强度大小随时间变化的比例系数k.(2)t＝3s时，电阻R的热功率PR.(3)前4s内，外力F随时间t的变化规律．(4)从第4s末开始，外力F拉着导体棒ab以速度v沿斜面向下作匀速直线运动，且F的功率恒为P＝6W，求v的大小．解析(1)E＝ΔΦΔt＝ΔBΔtLd＝kLdI＝ER＋r＝kLdR＋r当t＝2s时，mgsinθ＝ktIL＝k2tL2dR＋rk＝mg(R＋r)sinθtL2d＝0.2×10×(1.5＋0.5)×0.52×12×4T/s＝0.5T/s(2)在前4s内都有I＝ER＋r＝kLdR＋r＝0.5×1×41.5＋0.5A＝1APR＝I2R＝12×1.5W＝1.5W(3)设沿斜面向上为F的正方向F＋FA＝mgsinθFA＝BIL＝ktILF＝mgsinθ－kILt＝(0.2×10×0.5－0.5×1×1t)N＝(1－0.5t)N(4)从第4s末开始，B＝2T，且不变，E＝BLvI＝ER＋r＝BLvR＋rPv＋mgsinθ＝BIL，得v＝2m/s答案(1)0.5T/s(2)1.5W(3)F＝(1－0.5t)N(4)2m/s8．如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，两导轨间距L＝1m，导轨的电阻可忽略。M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量m＝1kg、电阻r＝0.2Ω的均匀直金属杆ab放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好。整套装置处于磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。自图示位置起，杆ab受到大小为F＝0.5v＋2(式中v为杆ab运动的速度，所有物理量均采用国际单位制)、方向平行导轨沿斜面向下的拉力作用，由静止开始运动，测得通过电阻R的电流随时间均匀增大。g取10m/s2，sin37°＝0.6。(1)试判断金属杆ab在匀强磁场中做何种运动，请写出推理过程；(2)求电阻R的阻值；(3)求金属杆ab自静止开始下滑通过位移x＝1m所需的时间t。解析：(1)金属杆做匀加速运动(或金属杆做初速度为零的匀加速运动)。通过R的电流I＝R＋r(E)＝R＋r(BLv)，因为B、L、R、r为定值，所以I与v成正比，因通过R的电流I随时间均匀增大，即杆的速度v随时间均匀增大，即杆的加速度为恒量，故金属杆做匀加速运动。(2)对回路，根据闭合电路欧姆定律I＝R＋r(BLv)对杆，根据牛顿第二定律有F＋mgsinθ－BIL＝ma将F＝0.5v＋2代入得2＋mgsinθ＋R＋r(B2L2)v＝ma因为v为变量，a为定值。所以a与v无关，必有ma＝2＋mgsinθ，0.5－R＋r(B2L2)＝0解得a＝8m/s2，R＝0.3Ω(3)由x＝2(1)at2得，所需时间t＝a(2x)＝0.5s答案：(1)见解析(2)0.3Ω(3)0.5s2．(2014·天津高考)如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m。导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T。在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2。问：(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少。(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少。