第题电磁感应图像综合应用

1、第第6 6题题 电磁感应综合应用电磁感应综合应用电路分析电路分析 受力分析受力分析 功能分析功能分析电磁感应电磁感应电磁感应现象电磁感应现象磁通量磁通量法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律楞次定律楞次定律自感、涡流自感、涡流磁场安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力匀强磁场中的安培力电路电路欧姆定律欧姆定律闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律第第6题题 电磁感应综合应用电磁感应综合应用 .应用区别应用区别 关键是抓住因果关系：关键是抓住因果关系： a.因电而生磁因电而生磁(ib)安培定则；安培定则； b.因动而生电因动而生电(v、bi)右手定则；右手定则； c.因电而受力因

2、电而受力(i、bf安安)左手定则。左手定则。6. 6. 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用基本现象基本现象应用的定则或定律应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场运动电荷、电流产生磁场磁场对运动电荷、电流有作用力磁场对运动电荷、电流有作用力电磁电磁感应感应部分导体做切割磁感线运动部分导体做切割磁感线运动闭合回路磁通量变化闭合回路磁通量变化.应用现象应用现象安培定则安培定则楞次定律楞次定律右手定则右手定则左手定则左手定则电磁感应的综合应电磁感应的综合应用用电磁感应电磁感应中的电路中的电路分析分析1.找电源找电源（1）若是磁场变化产生的电

3、动势，）若是磁场变化产生的电动势， 为为 电源电源（2）若是导体切割产生的电动势，）若是导体切割产生的电动势， 为为 电源电源2. ，分析电路结构，分析电路结构3.应用应用 进行计算进行计算.电磁感应电磁感应中的动力中的动力学分析学分析1.在电磁感应的过程当中，导体由于通过感应电流在电磁感应的过程当中，导体由于通过感应电流而受到的安培力的一般表达式为而受到的安培力的一般表达式为f .2.电磁感应过程中，由于安培力与速度之间的相互电磁感应过程中，由于安培力与速度之间的相互制约，导体一般做制约，导体一般做 运动，经历一个动态过程最终运动，经历一个动态过程最终趋于一个稳定状态趋于一个稳定状态.电磁感

4、应电磁感应中的能量中的能量转化分析转化分析1.电磁感应过程中是通过安培力做负功将机械能电磁感应过程中是通过安培力做负功将机械能等转化为等转化为 能能.2.进行能量转化的定量计算可以应用进行能量转化的定量计算可以应用 或或 . （2007年）年）21用相同导线绕制的边长为用相同导线绕制的边长为l或或2l的四的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，m、n两点两点间的电压分别为间的电压分别为ua、ub、uc和和ud。下列判断正确的是。下列判断正确的是 auaub

5、ucud buaubuduc cuaubucud dubuauduc 5、电磁感应综合问题、电磁感应综合问题 a.释放瞬间金属棒的加速度等于释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度重力加速度gb.金属棒向下运动时，流过电阻金属棒向下运动时，流过电阻r的电流方向为的电流方向为abc.金属棒的速度为金属棒的速度为v时，所受的时，所受的安培力大小为安培力大小为f=d.电阻电阻r上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 22b l vr（2008年）年）22.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为l,底端接阻值为底端接阻值为r的电阻。将

6、质量为的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为平面与磁感应强度为b的匀强磁场垂直，如图所示。除电的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻阻r外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则释放，则 （ ）ac（2009年）21如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线mn右侧有磁感应强度为b的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径cd始络与mn垂直。从d点到达边界开始到c点进入磁场为止

7、，下列结论正确的是（ ） a感应电流方向不变 bcd段直线始终不受安培力 c感应电动势最大值ebav d感应电动势平均值14ebav（2010年）21如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为，方向相反且垂直纸面，、为其边界，oo为其对称轴。一导线折成边长为的正方形闭合回路，回路在纸面内以恒定速度向右运动，当运动到关于oo对称的位置时a穿过回路的磁通量为零b回路中感应电动势大小为2blv0c回路中感应电流的方向为顺时针方向d回路中边与边所受安培力方向相同电磁感应过程电磁感应过程-情景图情景图年年 对象对象磁场区域磁场区域abc d 07080910第第6 6题题 电磁感应综合应用电磁感应综

8、合应用 年年 对象对象磁场区域磁场区域abc d 07不同矩形不同矩形框框正方形有正方形有界界umnumnumnumn08导体棒导体棒匀强磁场匀强磁场ai方向方向f安安q热热09半圆形框半圆形框单边直线单边直线边界边界i方向方向f安安eme平均平均10正方形框正方形框两个直线两个直线边界边界ei方向方向f安安第第6 6题题 电磁感应综合应用电磁感应综合应用 例例1、（、（09年山东第年山东第21题）如图所示，一导线题）如图所示，一导线弯成半径为弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线的半圆形闭合回路。虚线mn右侧右侧有磁感应强度为有磁感应强度为b的匀强磁场。方向垂直于回的匀强磁场。方向垂直于回路所在

9、的平面。回路以速度路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，向右匀速进入磁场，直径直径cd始络与始络与mn垂直。从垂直。从d点到达边界开始到点到达边界开始到c点进入磁场为止，下列结论正确的是（点进入磁场为止，下列结论正确的是（ ） a.感应电流方向不变感应电流方向不变b.cd段直线始终不受安培力段直线始终不受安培力c.感应电动势最大值感应电动势最大值embavd.感应电动势平均值感应电动势平均值类型一：有关电磁感应的电路问题类型一：有关电磁感应的电路问题14ebavacd 电磁感应问题电磁感应问题1.建立正确的物理情景；建立正确的物理情景； （1）建立完整的运动情景）建立完整的运动情景 ；

10、（2）建立正确的受力图景；）建立正确的受力图景； （3）建立正确的受力图景；）建立正确的受力图景； （4）建立科学的能量图景。）建立科学的能量图景。 2.进出磁场的转折点进出磁场的转折点是解决问题的关键是解决问题的关键.2. 2. 如图所示如图所示, ,相距为相距为d d的两水平虚线的两水平虚线l1l1和和l2l2分别是分别是水平向里的匀强磁场的上下两个边界水平向里的匀强磁场的上下两个边界, ,磁场的磁感磁场的磁感应强度为应强度为b,b,正方形线框正方形线框abcdabcd边长为边长为l l（ldld）, ,质量质量为为m,m,将线框在磁场上方高将线框在磁场上方高h h处由静止释放处由静止释放

11、. .如果如果abab边进入磁场时的速度为边进入磁场时的速度为v0,cdv0,cd边刚穿出磁场时的速边刚穿出磁场时的速度也为度也为v0,v0,则从则从abab边刚进入磁场到边刚进入磁场到cdcd边刚穿出磁场边刚穿出磁场的整个过程中（的整个过程中（ ）a.a.线框中一直有感应电流线框中一直有感应电流 b.b.线框中有一阶段的加速线框中有一阶段的加速度为重力加速度度为重力加速度g gc.c.线框中产生的热量为线框中产生的热量为mgmg（d+h+ld+h+l） d.d.线框有一阶段做减速运动线框有一阶段做减速运动3. 在光滑的水平地面上方在光滑的水平地面上方,有个磁感应强度大小有个磁感应强度大小b、

12、方向垂直纸面向里的匀强磁场方向垂直纸面向里的匀强磁场,如图如图pq为磁场的为磁场的边界边界,.一个半径为一个半径为a,质量为质量为m,电阻为电阻为r的金属圆环的金属圆环垂直磁场方向垂直磁场方向,以速度以速度v从如图位置运动从如图位置运动,当圆环运当圆环运动到直径刚好与边界线动到直径刚好与边界线pq重合时重合时,圆环的速度圆环的速度为为 ,则下列说法正确的是（则下列说法正确的是（ ）a.此时圆环中的此时圆环中的电功率为电功率为 b.此时圆环的加此时圆环的加速度为速度为c.此过程中通过此过程中通过圆环截面的电量为圆环截面的电量为 d.此过程中回路产生的电能为此过程中回路产生的电能为0.75mv2r

13、vab2224mrvab222rba222v7. 7. 如图所示如图所示, ,相距为相距为d d的两水平虚线的两水平虚线l1l1和和l2l2之间是之间是方向水平向里的匀强磁场方向水平向里的匀强磁场, ,磁感强度为磁感强度为b b，正方形，正方形线框线框abcdabcd边长为边长为l l（ldld）, ,质量为质量为m m，电阻为，电阻为r,r,将将线框在磁场上方高线框在磁场上方高h h处由静止释放处由静止释放,ab,ab边刚进入磁边刚进入磁场时的速度为场时的速度为v0,abv0,ab边刚穿出磁场时速度也为边刚穿出磁场时速度也为v0,v0,在线框全部穿过磁场的过程中（在线框全部穿过磁场的过程中（

14、 ）a a感应电流所做的功为感应电流所做的功为mgd mgd b b感应电流所做的功为感应电流所做的功为2mgd2mgdc c线框最小速度可能为线框最小速度可能为d d线框最小速度一定为线框最小速度一定为22lbmgr)(2dlhg例例2 、两块水平放置的金属板间的距离为、两块水平放置的金属板间的距离为d，用导线与一个，用导线与一个n匝线圈匝线圈相连，线圈电阻为相连，线圈电阻为r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻，线圈中有竖直方向的磁场，电阻r与金属板连与金属板连接，其余电阻均不计。如图所示，两板间有一个质量为接，其余电阻均不计。如图所示，两板间有一个质量为m、电量、电量q的带正电的油滴恰好处于静

15、止状态，则线圈中的磁感应强度的带正电的油滴恰好处于静止状态，则线圈中的磁感应强度b的变的变化情况和磁通量的变化率分别是（化情况和磁通量的变化率分别是（ ）a磁感应强度磁感应强度b竖直向竖直向上且正在增强上且正在增强, b 磁感应强度磁感应强度b竖直向竖直向下且正在增强下且正在增强, c磁感应强度磁感应强度b竖直向竖直向上且正在减弱上且正在减弱,d磁感应强度磁感应强度b竖直向竖直向下且正在减弱下且正在减弱, 类型二：感生电磁感应的问题类型二：感生电磁感应的问题mgdtnqmgdtnq()mgd rrtnqr()mgd rrtnqr4. 4. 如图，粗糙水平桌面上有一质量为如图，粗糙水平桌面上有一

16、质量为m m的铜质矩的铜质矩形线圈形线圈. .当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线abab正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力关于线圈受到的支持力f fn n及桌面摩擦力及桌面摩擦力ffff的正的正确判断是：（确判断是：（ ）a.fna.fn先小于先小于mgmg后大于后大于mg,mg,摩擦力先向右后向左摩擦力先向右后向左b.fnb.fn先大于先大于mgmg后小于后小于mg, mg, 摩擦力先向左后向右摩擦力先向左后向右c.fnc.fn先大于先大于mgmg后大于后大于mg,mg,摩擦力始终向右摩擦力始终向

17、右d.fnd.fn先大于先大于mgmg后小于后小于mgmg, , 摩擦力始终向左摩擦力始终向左图图象象类类型型(1)(1)磁感应强度磁感应强度b b、磁通量、磁通量 、感应电动势感应电动势e e和感应电和感应电流流i i随随 变化的图象变化的图象, ,即即b bt t图象、图象、 t t图象、图象、e et t图象和图象和i it t图象图象(2)(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况情况, ,还常涉及感应电动势还常涉及感应电动势e e和感应电流和感应电流i i随线圈随线圈 变化的图象变化的图象, ,即即e es s图象和图象和i is s图

18、象图象问问题题类类型型(1)(1)由给定的由给定的 过程判断或画出正确的图象过程判断或画出正确的图象(2)(2)由给定的有关图象分析由给定的有关图象分析 过程过程, ,求解相求解相应的物理量应的物理量时间时间t t位移位移s s电磁感应电磁感应电磁感应电磁感应楞次定律楞次定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律类型三：电磁感应图像问题类型三：电磁感应图像问题2.2.解决图象问题的一般步骤解决图象问题的一般步骤 (1)(1)明确图象的种类明确图象的种类, ,即是即是b bt t图还是图还是 t t图图, ,或或 者者e et t图、图、i it t图等图等. . (2) (2)分析电磁感应的具体

19、过程分析电磁感应的具体过程. . (3) (3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系用右手定则或楞次定律确定方向对应关系. . (4) (4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿 运动定律等规律写出函数关系式运动定律等规律写出函数关系式. . (5) (5)根据函数关系式根据函数关系式, ,进行数学分析进行数学分析, ,如分析斜率如分析斜率 的变化、截距等的变化、截距等. . (6) (6)画图象或判断图象画图象或判断图象. .(1)(1)种类种类 . . (2)(2)过程过程. .(3)(3)正负正负. . (4)(4)联系联系. . (5)(5)意义

20、意义. . (6)(6)图象图象. . 解题思路解题思路从动力学、能量方面着手从动力学、能量方面着手 ，对于单一物体适用，对于单一物体适用牛牛顿定律、动能定理、能的转化和守恒顿定律、动能定理、能的转化和守恒；对于系统；对于系统来说适用的有来说适用的有机械能守恒、功能关系机械能守恒、功能关系等等.要做好：要做好：（1）建立正确的受力图景；）建立正确的受力图景；（2）建立完整的运动情景）建立完整的运动情景 ；（3）建立科学的能量图景。）建立科学的能量图景。例例2 2. .如图甲所示如图甲所示, ,一矩形线圈位于随时间一矩形线圈位于随时间t t变化的匀强磁场中变化的匀强磁场中, ,磁感磁感应强度应强

21、度b b随随t t的变化规的变化规律如图乙所示律如图乙所示. .以以i i表表示线圈中感应电流示线圈中感应电流, ,以以图甲中线圈上箭头所图甲中线圈上箭头所示方向为电流正方向示方向为电流正方向, ,以垂直纸面向里的磁以垂直纸面向里的磁场方向为正场方向为正, ,则以下则以下的的i it t图象中正确的图象中正确的是是 ( )( )a5.5.如图甲所示，光滑平行金属导轨如图甲所示，光滑平行金属导轨mn、pq所在平面与水平面成所在平面与水平面成角，角，m、p两端接一定值电阻两端接一定值电阻r，阻值为，阻值为r的金属棒的金属棒ab垂直导轨放置，垂直导轨放置，其它部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为其

22、它部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为b的匀强磁场中，的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。磁场方向垂直导轨平面向上。t = 0时对棒施一平行于导轨的外力时对棒施一平行于导轨的外力f，棒由静止开始沿导轨向上运动，棒由静止开始沿导轨向上运动，通过通过r的感应电流的感应电流i随时间随时间t变化的关系变化的关系如图乙所示。下列关于穿过回路的磁如图乙所示。下列关于穿过回路的磁通量和磁通量的瞬时变化率以及通量和磁通量的瞬时变化率以及a、b两端的电势差和通过棒的电荷量两端的电势差和通过棒的电荷量q随随时间变化的图象中，正确的是（时间变化的图象中，正确的是（ ） 乙ti0r甲bnqfmpabt0tt 0

23、tabu0tq0abcd6.6.如图所示，位于同一水平面内的，两根平行的光滑金属导轨，处如图所示，位于同一水平面内的，两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连，具有一定质量的金属杆阻相连，具有一定质量的金属杆abab放在导轨上并与导轨垂直，当磁放在导轨上并与导轨垂直，当磁场的磁感应强度场的磁感应强度b b随时间随时间t t如图变化时（规定垂直纸面向里的磁场方如图变化时（规定垂直纸面向里的磁场方向为正），用一平行于导轨的力向为正），用一平行于导轨的力f f向左或向右拉杆向左或向右拉杆abab，使它保持，使它保持静止。若规定由静止。若规定由abab方向通过杆方向通过杆的感应电流为正，向右的拉力为的感应电流为正，向右的拉力为正，则能反映通过杆的感应电流正，则能反映通过杆的感应电流i i和拉力和拉力f f随时间随时间t t变化的图线是变化的图线是1. 如图所示，在如图所示，在pq、qr区域存在着磁感应强度大小相区域存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，bc边与磁场的边界边与磁场的边界p重合重合.