20121111115629453电磁感应定律的综合应用.PPT

6.(2012·无锡模拟)如图9－3－20所示，矩 形单匝导线框abcd竖直放置，其下方有 一磁感应强度为B的有界匀强磁场区域， 该区域的上边界PP′水平，并与线框的 ab边平行，磁场方向与线框平面垂直。 图9－3－20 已知线框ab边长为L1，ad边长为L2，线框质量为m，总电 阻为R。现无初速度地释放线框，在下落过程中线框所 在平面始终与磁场方向垂直，且线框的ab边始终与PP′ 平行。重力加速度为g。若线框恰好匀速进人磁场，求： (1)dc边刚进入磁场时，线框受安培力的大小F。 (2)dc边刚进入磁场时，线框速度的大小v。 (3)在线框从开始下落到ab边刚进入磁场的过程中，重力做 的功W。 [知识必会] 1．能量转化分析 (1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的 转化过程。 (2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培 力的作用。因此，要维持感应电流的存在，必须有“外 力”克服安培力做功。此过程中，其他形式的能转化为 电能。“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形 式的能转化为电能。 (3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能 量。安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过 程。安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式 的能。 2．三种求解思路 (1)利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克 服安培力所做的功； (2)利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机 械能的减少量等于产生的电能； (3)利用电路特征求解：即根据电路结构直接计算电路中所 产生的电能。 [典例必研] [例4]　(2011·福建高考)如图9－3－21所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0θ90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑 ，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中(　　) [思路点拨]　解答本题可按以下思路进行分析： (1)由电荷量q可判断磁通量变化ΔΦ，进而计算位移x； (2)根据判断导体棒下滑过程中加速度的变化可判断平均速度； (3)根据能量守恒，可判断产生的焦耳热； (4)由通过导体棒最终的运动状态可计算最大安培力。 [答案]　B [冲关必试] 7．如图9－3－22所示，竖直放置的两根平行金属导轨之 间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于 (　　) 图9－3－22 A．棒的机械能增加量 B．棒的动能增加量 C．棒的重力势能增加量 D．电阻R上放出的热量 解析：棒加速上升时受到重力、拉力F及安培力。根据功能原理可知力F与安培力做的功的代数和等于棒的机械能的增加量，A正确。 答案：A 8．如图9－3－23所示，固定放置在同一水平面内的两根 平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则此过程 (　　) 答案：BD [每课一得] 电磁感应综合问题涉及的定则有右手定则、左手定则、安培定则，另外还有法拉第电磁感应定律和楞次定 律等。 1．定则的选取 涉及电流与其磁场关系的运用安培定则，涉及导体切割磁感线产生电流的运用右手定则；涉及导体受到安培力的运用左手定则，涉及磁通量变化产生感应电流的运用楞次定律。 多定则问题一般涉及导体棒在磁场中的运动，加速(减速)时感应电动势或感应电流要增大(减小)，引起穿过其回路磁通量的变大(变小)，再判断感应电流方向时用楞次定律，判断感应电流大小时用法拉第电磁感应定律。 2．运动阻变法 “运动阻变法”是利用楞次定律分析、判断问题的一种简便方法。它主要用在闭合电路的磁通量发生变化时，要判断回路面积的扩缩情况或闭合电路的某一部分该如何运动的问题中。运用该方法的优点是可以避免一道题目中同时使用左手定则