高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 第5節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用課件 粵教版選修32

《高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 第5節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用課件 粵教版選修32》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 第5節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用課件 粵教版選修32（55頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第五節(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用 1如圖所示，閉合開(kāi)關(guān)S，將條形磁鐵插入閉合線(xiàn)圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且兩次的起始和終止位置相同，則()課前自主學(xué)習(xí) A第一次磁通量變化較大 B第一次G的最大偏角較大 C第一次經(jīng)過(guò)G的總電荷量較多 D若斷開(kāi)S，G均不偏轉(zhuǎn)，故均無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 【答案】B 2一根直導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)0.1 m，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以10 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)線(xiàn)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不可能的是() A1 VB零 C0.1 VD0.01 V 【答案】A 【解析】在垂直于磁感線(xiàn)的平面上運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，為EmaxBlv0.1 T0.1 m10 m/s0.1 V

2、，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EEmax，則A不可能 一、法拉第電機(jī)O 2法拉第電機(jī)：_在磁場(chǎng)中做_磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體相當(dāng)于電源運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體 切割切割 如圖所示是法拉第電機(jī)原理圖，銅盤(pán)轉(zhuǎn)起來(lái)之后相當(dāng)于電源，圓心O和圓盤(pán)邊緣誰(shuí)是正極？ 【答案】銅盤(pán)可以看成是由無(wú)數(shù)根導(dǎo)線(xiàn)組成，它運(yùn)動(dòng)時(shí)切磁感線(xiàn)，由右手定則可知圓心O是正極 二、電磁感應(yīng)的應(yīng)用 1如下圖所示，導(dǎo)體棒ef沿著導(dǎo)軌面向右勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，_相當(dāng)于電源，_是其正極，_是負(fù)極，電源內(nèi)部電流由_流向_，_和導(dǎo)軌構(gòu)成外電路，外電路中電流由電源的_流向_導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒 f e 負(fù)極負(fù)極 正極正極 電阻電阻R 正極正極 負(fù)極負(fù)極 如果讓你設(shè)計(jì)一

3、個(gè)發(fā)電機(jī)，你設(shè)計(jì)的這個(gè)發(fā)電機(jī)至少應(yīng)該由哪些部分組成？ 【答案】設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)需要的部分有很多，最基本的組成部分有磁體提供的磁場(chǎng)，讓線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)以改變磁通量的大小從而產(chǎn)生感應(yīng)電流 三、電磁感應(yīng)中的反電動(dòng)勢(shì)與能量轉(zhuǎn)化 1電磁感應(yīng)中的能量：在由導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，導(dǎo)體克服_做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，即電能是通過(guò)_轉(zhuǎn)化得到的 2反電動(dòng)勢(shì) (1)定義：直流電動(dòng)機(jī)模型通電后，線(xiàn)圈因受_而轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (2)方向：與外加電壓的方向_ (3)決定因素：電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)_，反電動(dòng)勢(shì)越大安培力安培力 其他形式的能其他形式的能 安培力安培力 相反相反 越快越快 1用

4、EBLv求解 用EBLv求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，要求導(dǎo)體上各點(diǎn)的切割速度相同或能求其等效切割速度.課堂優(yōu)化整合 可設(shè)想，在前面圖中有一個(gè)“柔軟、形狀可變”的回路在0時(shí)刻與棒疊在一起，當(dāng)棒轉(zhuǎn)動(dòng)后，原有部分不動(dòng)，而外端將把導(dǎo)線(xiàn)拉伸，且假設(shè)導(dǎo)體棒外端所到之處導(dǎo)線(xiàn)即貼在那里，則t時(shí)間后拉開(kāi)的電路形狀如圖中虛線(xiàn)和實(shí)線(xiàn)所示 例例 1 解析：圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于無(wú)數(shù)條相同的、并聯(lián)的長(zhǎng)度為圓盤(pán)半徑R的導(dǎo)體棒在轉(zhuǎn)動(dòng)只要求得一條導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即為整個(gè)圓盤(pán)的電動(dòng)勢(shì)如下圖所示，設(shè)圓盤(pán)的半徑為R，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與圓盤(pán)平面垂直，其一條半徑以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 答案：見(jiàn)解析 1.如圖所示，金屬棒ab

5、長(zhǎng)為L(zhǎng)，以角速度繞ab棒延長(zhǎng)線(xiàn)上一點(diǎn)O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Oa間距為r，金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直(磁場(chǎng)方向垂直紙面向里)則a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差大小為() 【答案】D 1確定所研究的回路，明確回路中相當(dāng)于電源的部分和相當(dāng)于外電路的部分，畫(huà)出等效電路圖 2由楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，由法拉第電磁感應(yīng)定律或?qū)w切割磁感線(xiàn)公式寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式 3運(yùn)用閉合電路歐姆定律，部分電路歐姆定律，串并聯(lián)電路的電壓、電流、電阻特點(diǎn)，電功率公式等進(jìn)行計(jì)算求解例例 2 題后反思 這是電磁感應(yīng)與電路結(jié)合的綜合題，切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，畫(huà)出等效電路圖應(yīng)用歐姆定律就可求解

6、2.如圖所示，在方向豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩條足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，其電阻不計(jì)，間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)方向垂直ab、cd為兩根垂直導(dǎo)軌放置、電阻都為R、質(zhì)量都為m的金屬棒棒cd與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為f且被能承受最大拉力為T(mén)0的水平細(xì)線(xiàn)拉住，棒ab與導(dǎo)軌間的摩擦不計(jì)，在水平拉力F的作用下以加速度a由靜止開(kāi)始向右做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，求： 1電磁感應(yīng)的本質(zhì)能量轉(zhuǎn)化 電磁感應(yīng)的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化與守恒的過(guò)程可以說(shuō)它是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在電磁現(xiàn)象中的一個(gè)特例通過(guò)克服安培力做功，將其他能量(非電能)轉(zhuǎn)化為電能，克服安培力做多少功，就有多少其他能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)量的電能；當(dāng)產(chǎn)生的電流通

7、過(guò)用電器后，同時(shí)將轉(zhuǎn)化來(lái)的電能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成其他非電能因此，電磁感應(yīng)過(guò)程總伴隨著能量轉(zhuǎn)化 2克服安培力做功與產(chǎn)生電能關(guān)系的特例論證 如下圖所示，矩形閉合金屬線(xiàn)框abcd電阻為R，置于有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，現(xiàn)在拉力F的作用下，以速度v勻速拉出磁場(chǎng)，設(shè)ad、bc邊的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則線(xiàn)框被勻速拉出的過(guò)程中： 結(jié)論：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，克服安培力做多少功，就有多少電能產(chǎn)生本例中， 這些電能又通過(guò)電流做功使電阻發(fā)熱轉(zhuǎn)變成了內(nèi)能 3關(guān)于電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題，要注意以下分析程序： (1)準(zhǔn)確應(yīng)用電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。粶?zhǔn)確應(yīng)用楞次定律或右手定則，判定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向 (2)畫(huà)出等效電路，求解電路中各相關(guān)參量

8、(3)研究導(dǎo)體機(jī)械能的變化，利用能量轉(zhuǎn)化與守恒關(guān)系，列出機(jī)械運(yùn)動(dòng)功率變化與電路中電功率變化的守恒關(guān)系式如下圖所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.5 m，左端接有阻值R0.3 的電阻一質(zhì)量m0.1 kg，電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T棒在水平向右的外力作用下，由靜止開(kāi)始以a2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的位移x9 m時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1 Q22 1.導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求：例例 3

9、 (1)棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量q； (2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2； (3)外力做的功WF. 解析：(1)設(shè)棒勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，回路的磁通量變化量為，回路中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，由法拉第電磁感應(yīng)定律得 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得Q21.8 JCD、EF為兩足夠長(zhǎng)的導(dǎo)軌，CEl，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)體CE連接一電阻R，導(dǎo)體ab質(zhì)量為m，框架與導(dǎo)體電阻不計(jì)，如圖所示框架平面與水平面成角，框架與導(dǎo)體ab間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求：例例 4 (1)導(dǎo)體ab下滑的最大速度； (2)設(shè)ab從靜止開(kāi)始達(dá)到最大速度時(shí)下降的高度為h，利用能量觀(guān)點(diǎn)求這一變速過(guò)程中共在R上產(chǎn)

10、生的熱量 解析：(1)由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律知，當(dāng)導(dǎo)體ab以最大速度vm勻速運(yùn)動(dòng)以后，導(dǎo)體ab下滑過(guò)程中，減少的重力勢(shì)能(機(jī)械能)等于克服摩擦力所做的功和電阻R產(chǎn)生的熱量，并設(shè)以最大速度運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則 mgsin (vmt)mgcos (vmt)I2Rt， 題后反思 求最大速度問(wèn)題，一般是從受力分析入手，由牛頓第二定律列式，再經(jīng)過(guò)分析得出：當(dāng)a0時(shí)，速度最大這種思路是解題的一種方法，本題也可以通過(guò)該方法求解利用力學(xué)觀(guān)點(diǎn)處理問(wèn)題的方法往往繁瑣，不如用能量觀(guān)點(diǎn)處理方便像本例題求最大速度問(wèn)題，盡管達(dá)最大速度前運(yùn)動(dòng)為變速運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流(電動(dòng)勢(shì))都在變化，但達(dá)最大速度之后，感應(yīng)電流及安培力均恒定，計(jì)算

11、熱量可用QI2Rt，這樣，對(duì)不少題目通過(guò)抓住速度最大之后速度不變這一關(guān)鍵條件出發(fā)，運(yùn)用能量觀(guān)點(diǎn)處理，運(yùn)算過(guò)程得以簡(jiǎn)捷 3如圖所示，足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為37，寬度為0.5 m，電阻忽略不計(jì)，其上端接一小燈泡，電阻為1 .一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)，質(zhì)量為0.2 kg，接入電路的電阻為1 ，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5.在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8 T將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光此后導(dǎo)體MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10 m/s2，si

12、n 370.6)() A2.5 m/s1 WB5 m/s1 W C7.5 m/s9 W D15 m/s9 W 【答案】B 4如圖所示，bacd為靜止于水平面上寬度為L(zhǎng)，而長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)的U形金屬滑軌，ac邊接有電阻R，其他部分電阻不計(jì)ef為一可在滑軌平面上滑動(dòng)，質(zhì)量為m的均勻?qū)w棒整個(gè)滑軌面處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，忽略所有摩擦 【解析】(1)解法一導(dǎo)體棒受到恒力F后的運(yùn)動(dòng)情況，可用如下式子表示： 感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別與聯(lián)系改改改改電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因磁場(chǎng)的變化磁場(chǎng)的變化導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)電荷的非移動(dòng)

13、電荷的非靜電力靜電力感生電場(chǎng)對(duì)自由電感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的電場(chǎng)力荷的電場(chǎng)力導(dǎo)體中自由電荷所受洛倫茲導(dǎo)體中自由電荷所受洛倫茲力沿導(dǎo)體方向的分力力沿導(dǎo)體方向的分力回路中相當(dāng)于回路中相當(dāng)于電源的部分電源的部分處于變化磁場(chǎng)中的處于變化磁場(chǎng)中的線(xiàn)圈部分線(xiàn)圈部分做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)方向判方向判斷方法斷方法由楞次定律判斷由楞次定律判斷通常由右手定則判斷，也可由楞通常由右手定則判斷，也可由楞次定律判斷次定律判斷大小計(jì)大小計(jì)算方法算方法動(dòng)生電動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)勢(shì)和感生電感生電動(dòng)勢(shì)的動(dòng)勢(shì)的相對(duì)性相對(duì)性動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的劃分，在某些情況下只

14、有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的劃分，在某些情況下只有相對(duì)意義將條形磁鐵插入線(xiàn)圈中，如果在相對(duì)于磁相對(duì)意義將條形磁鐵插入線(xiàn)圈中，如果在相對(duì)于磁鐵靜止的參考系內(nèi)觀(guān)察，磁鐵不動(dòng)，空間中各點(diǎn)的磁鐵靜止的參考系內(nèi)觀(guān)察，磁鐵不動(dòng)，空間中各點(diǎn)的磁場(chǎng)也沒(méi)有發(fā)生變化，而線(xiàn)圈在運(yùn)動(dòng)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的是場(chǎng)也沒(méi)有發(fā)生變化，而線(xiàn)圈在運(yùn)動(dòng)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)如果在相對(duì)線(xiàn)圈靜止的參考系內(nèi)觀(guān)察，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)如果在相對(duì)線(xiàn)圈靜止的參考系內(nèi)觀(guān)察，則看到磁鐵在運(yùn)動(dòng)，引起空間磁場(chǎng)發(fā)生變化因而，則看到磁鐵在運(yùn)動(dòng)，引起空間磁場(chǎng)發(fā)生變化因而，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的是感生電動(dòng)勢(shì)把電動(dòng)勢(shì)看作動(dòng)生電動(dòng)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的是感生電動(dòng)勢(shì)把電動(dòng)勢(shì)看作動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)還是感生電動(dòng)勢(shì)

15、，決定于觀(guān)察者所在的參考系勢(shì)還是感生電動(dòng)勢(shì)，決定于觀(guān)察者所在的參考系 如圖所示，導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦滑動(dòng)，若AB以5 m/s的速度從O點(diǎn)開(kāi)始沿導(dǎo)軌勻速右滑，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng)，它們每米長(zhǎng)度的電阻都是0.2 ，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T求： (1)3 s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長(zhǎng)度是多少？此時(shí)導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？回路中的電流為多少？例例 5 (2)3 s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？ 5在如圖所示的四種磁場(chǎng)情況中能產(chǎn)生恒定的感生電場(chǎng)的是() 【答案】C 【解析】據(jù)麥克斯韋電磁理論，恒定的感生電場(chǎng)，必須由均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生，C對(duì) A B C D