2022年高二物理上学期 电磁感应定律学案（一） 新人教版

2022年高二物理上学期 电磁感应定律学案（一） 新人教版【知识概要】一、感应电流在磁场中所受的安培力1.安培力的大小:F=BIL= 2.安培力的方向判断(1)右手定则和左手定则相结合,先用 确定感应电流方向,再用 判断感应电流所受安培力的方向.(2)用楞次定律判断,感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向 .二、电磁感应的能量转化1.电磁感应现象的实质是 和 之间的转化.2.感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力 ,将 的能转化为 ,电流做功再将电能转化为 .3.电流做功产生的热量用焦耳定律计算,公式为 .【课堂例题】例1、如图 (甲)所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上,两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.(1)由b向a方向看到的装置如图3(乙)所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图.(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小.(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值.例2、如图a所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.20m，电阻R1.0。有一导体静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下。现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之作匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图b所示。（1）在图b中画出安培力F安大小与时间t 的关系图线（2）求出杆的质量m和加速度a例3、如图所示，一根电阻为R=0.6的导线弯成一个圆形线圈，圆半径r=1m，圆形线圈质量m=1kg，此线圈放在绝缘光滑的水平面上，在y轴右侧有垂直于线圈平面B=0.5T的匀强磁场。若线圈以初动能E0=5J沿x轴方向滑进磁场，当进入磁场0.5m时，线圈中产生的电能为Ee=3J。求：（1）此时线圈的运动速度 （2）此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压（3）此时线圈加速度大小例4、如图5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入磁场时速度的一半,线框离开磁场后继续上升一段高度,然后落下并匀速进入磁场.整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力Ff,且线框不发生转动.求:(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度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.【课后训练】1、如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,一个磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P间连接阻值为R=0.30 的电阻,长为L=0.40 m、电阻为r=0.20 的金属棒ab紧贴在导轨上.现使金属棒ab由静止开始下滑,通过传感器记录金属棒ab下滑的距离,其下滑距离与时间的关系如下表所示,导轨电阻不计.(g=10 m/s2)求:时间t(s)00.100.200.300.400.500.600.70下滑距离x（m）00.100.300.701.201.702.202.70(1)在前0.4 s的时间内,金属棒ab电动势的平均值.(2)金属棒的质量.(3)在前0.7 s的时间内,电阻R上产生的热量.2、如图所示,金属杆ab可在平行金属 导轨上滑动,金属杆电阻R0=0.5 ,长L=0.3 m,导轨一端串接一电阻R=1 ,匀强磁场磁感应强度B=2 T, 当ab以v=5 m/s向右匀速运动过程中,求: (1)ab间感应电动势E和ab间的电压U. (2)所加沿导轨平面的水平外力F的大小. (3)在2 s时间内电阻R上产生的热量Q.3、如图所示，矩形导线框abcd，质量m=0.2kg ，电阻r=1.6，边长L1=1.0m，L2=0.8m.其下方距cd边h=0.8m处有一个仅有水平上边界PQ的匀强磁场，磁感应强度B=0.8T，方向垂直于纸面向里.现使线框从静止开始自由下落，下落过程中ab边始终水平，且ab边进入磁场前的某一时刻，线框便开始匀速运动.不计空气阻力，取g=10m/s2.（1）通过计算说明进入磁场的过程中线框的运动情况；（2）求线框匀速运动的速度大小；（3）求线框进入磁场过程中产生的电热.4、如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于倾角=30的斜面上，导轨上、下端各接有阻值R=10的电阻，导轨自身电阻忽略不计，导轨宽度L=2m，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T质量为m=0.1kg，电阻r=5的金属棒ab在较高处由静止释放，金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好当金属棒ab下滑高度h =3m时，速度恰好达到最大值v=2m/s求：（1）金属棒ab在以上运动过程中机械能的减少量（2）金属棒ab在以上运动过程中导轨下端电阻R中产生的热量（g=10m/s2）