1、电磁感应现象的应用,EIr,Blv,电源,外电路,内阻,一、电磁感应现象中的电路问题,例1、如图所示，在宽为0.5m的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r=0.6的导体棒，在导轨的两端分别连接两个电阻R1=4、R2=6，其他电阻不计整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，如图所示，磁感应强度 B=0.1T当直导 体棒在导轨上以v=6m/s的速度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和流过电阻R1和R2的电流大小？,总结：,求解电路问题的思路：,求感应电动势E,画等效电路图,求感应电流,电压,功率,练习1：如图所示，磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中有一折成30角的足够长的金属导轨 ，导轨平面垂直于
2、磁场方向。一条长度 的直导线MN垂直ob方向放置在轨道上并接触良好。当MN以v=4m/s从导轨O点开始向右平动时，若所有导线单位长度的电阻r=0.1/m。求：经过时间t=2s 后： （1）闭合回路的感应电动势的瞬时值? （2）闭合回路中的电流大小和方向? （3）2s内，闭合回路的感应 电动势平均值,练习2：两根光滑的长直金属导轨M N、MN平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，M、M处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C长度也为l、阻值同为R的金属棒a b垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中a b在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持
3、良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q求 （1）ab运动速度v的大小； （2）电容器所带的电荷量q,v=,q=,感应电流,电磁感应现象,通电导线在磁场中受到安培力,二、电磁感应现象中的力学问题,练习1.如图所示,U形导线框固定在水平面上,右端放有质量为m的金属棒ab,ab与导轨间的动摩擦因数为,它们围成的矩形边长分别为L1、L2,回路的总电阻为R.从t=0时刻起,在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt,（k0）那么在t 为多大时,金属棒开始移动？,练习2.均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感应强度为B
4、的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界面平行。当cd边刚进入磁场时： （1）求线框中产生的感应电动势大小； （2）求cd两点间的电势差大小； （3）若此时线框加速度恰好为零， 求线框下落的高度h所应满足的条件。,电能,其他形式能,焦耳热,三、电磁感应现象中的能量问题,外力克服安培力做功,感应电流做功,练习:如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里线框向上离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下
5、并匀速进人磁场整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动求： (1)线框在下落阶段匀速进人磁场 时的速度V2； (2)线框在上升阶段刚离开磁场时 的速度V1； (3)线框在上升阶段通过磁场过程 中产生的焦耳热Q,练习、如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l=0.5m，左端接有阻值R=0.3的电阻。一质量m=0.1kg，电阻r=0.1的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已
6、知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2=2:1。导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中时钟与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求 1、棒在匀加速过程中，通过电阻R的电荷量q： 2、撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2： 3、外力做的功WF,题目中有对物理过程或物理规律的叙述，给出备选图象，让考生选出符合题意的图像。解决这类问题可以有两种方法：一种是“排除法”，即排除与题目要求相违背的图象，选出正确图象；另一种是“对照法”，即按照题目要求应用相关规律画出正确的草图，再与选项对照解决。,四、电磁感应现象中的图像问题,1. 如图1所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向。一边长为20c
7、m的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。 (以逆时针方向为电流的正方向)取它刚进入磁场的时刻t=0，在图2所示的图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是,图2,C,2. 如图所示的异形导线框，匀速穿过一匀强磁场区，导线框中的感应电流i随时间t变化的图象是（设导线框中电流沿abcdef为正方向）,D,首先将运动过程分段处理在每一段运动过程中确定哪一段导线切割磁感线，它就相当于电源，然后确定切割磁感线的有效长度，再根据E=BLv和右手定则判定感应电流的大小和方向,3. 如图所示，一闭合直角三角形线框以速
8、度v匀速穿过匀强磁场区域从BC边进入磁场区开始计时，到A点离开磁场区止的过程中，线框内感应电流的情况(以逆时针方向为电流的正方向)是如下图所示中的,A,首先将运动过程分段处理在每一段运动过程中确定哪一段导线切割磁感线，它就相当于电源，然后确定切割磁感线的有效长度，再根据E=BLv和右手定则判定感应电流的大小和方向,例4如图，一个边长为l 的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba 的延长线平分导线框。在t0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域。以i表示导线框
9、中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示it关系的图示中，可能正确的是（ ）,解：,cd边从开始到位置, cd切割的有效长度均匀增大,cd边从到位置， cd切割的有效长度不变，,cd边从 到位置， cd切割的有效长度均匀减小，,cd边从 到位置， cd和ef边都切割，总有效长度很快减小到0，,由对称性，接下来的过程与前对称。,可见图线C正确。,例4如图，一个边长为l 的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba 的延长线平分导线框。在t0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个
10、导线框离开磁场区域。以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示it关系的图示中，可能正确的是（ ）,C,解见下页,注意题中规定的力的正方向,5. 图1中A是一边长为 的方形线框,电阻为R。以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过匀强磁场B区域。若以x轴正方向作为力的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为,l,B,6、现使线框以速度v匀速穿过磁场区域,若以初始位置为计时起点，规定电流逆时针方向时的电动势方向为正，B垂直纸面向里为正，则以下关于线框中的感应电动势、磁通量、感应电流及电功率的四个图象正确的是( ),CD,题型二.图象的关联(变换
11、),所谓图像的关联（变换）指的是两个图象之间有一定的内在联系，也可以是互为因果关系，可以通过相关规律由一个图象推知另一个图象。处理这类问题，首先要读懂已知图象表示的物理规律或物理过程，特别要注意两个对应时间段各物理量的分析（如斜率），然后再根据所求图象与已知图象的联系，进行判断。,例1矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定 磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所,示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列i-t图中正确的是（ ）,D,例2：磁感应强度B的正方向，线圈中的箭头为电流i的正方向（如图所示），已知线圈中感生电流i随时间而变
12、化的图象如图所示，则磁感应强度B随时间而变化的图象可能是（ ）,CD,例3、在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图变化时，在图中正确表示线圈感应电动势E变化的是（ ）,A,1一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，如图1所示。磁感应强度B随 t的变化规律如图2所示。以l表示线圈中的感应电流，以图1中线圈上箭头所示的电流方向为正，则图3中正确的是：,A,先找解析式,在Bt图像中，直线表示B均匀变化，对应感应电流为定值斜率的绝对值表示电流的大小，斜率的正负表示电流的方向,
