2022年高考物理复习 电磁感应导学案

2022年高考物理复习 电磁感应导学案【学习目标】1. 理解感应电流的产生条件.2. 掌握磁通量的概念，并能进行熟练的运用.3. 会用楞次定律判断感应电流的方向.4. 熟练运用右手定则解决有关问题【自主学习】1. 感应电流的产生条件.(1) 电磁感应现象:只要穿过闭合电路的发生变化，闭合回路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做. (2) 产生感应电流的条件:回路中磁通量发生变化.(3) 能量的转化:发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为. 2. 磁通量:匀强磁场的磁感应强度B与垂直B的方向上的面积S的.公式为=，单位为，符号为.磁通量是量.磁通量变化有三种可能:(1) . (2) . (3) .3. 感应电流的方向判定.(1) 楞次定律:的磁场总是阻碍引起感应电流的的变化. (2) 应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤: ; ; ; .(3) 右手定则:伸开右手，使拇指跟其余的四指且与手掌都在同一平面内，让磁感线穿过手心，并使大拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向即为方向.【课堂探究】活动一：区分磁通量、磁通量变化和磁通量的变化率1.关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是()A线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大C线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大D线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大活动二：对楞次定律的理解及应用2.一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动。M连接在如图所示的电路中，其中R为滑线变阻器，和为直流电源，S为单刀双掷开关。下列情况中，可观测到N向左运动的（ ）A在S断开的情况下， S向a闭合的瞬间B在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间C在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时D在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时活动三：感应电流方向的判定3.如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为、阻值为的闭合矩形金属线框用绝缘轻质细杆悬挂在点，并可绕点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是（ ）ABC先是，后是D先是，后是活动四：楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用4.如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有_（填收缩、扩张）趋势，圆环内产生的感应电流_（填变大、变小、不变）。NSRCab【当场检测】1.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()A从a到b，上极板带正电 B从a到b，下极板带正电C从b到a，上极板带正电 D从b到a，下极板带正电2.制做精密电阻时，为了消除在使用中由于电流的变化引起的自感现象，用电阻丝绕制电阻时采用如图所示的双线绕法，其道理是（）A电路电流变化时，两根线中产生的自感电动势相互抵消B电路电流变化时，两根线中产生的自感电流相互抵消C电路电流变化时，两根线圈中的磁通量相互抵消D以上说法都不正确3.如图所示，A为一固定的导体圆环，条形磁铁B从左侧无穷远处沿圆环轴线移向圆环，穿过后移到右侧无穷远处。如果磁铁的移动是匀速的，则（ ） A磁铁移近时受到圆环的斥力，离开时受到圆环的引力 B磁铁的整个运动过程中，圆环中电流方向不变 C磁铁的中心通过环面时，圆环中电流为零D若A为一固定的超导体圆环，磁铁的中心通过超导体环面时，圆环中电流最大4.如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个最阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是：（ ）A.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b【巩固训练】1.如图所示，两个闭合铝环A、B与一个螺线管套在同一铁芯上，A、B可以左右摆动，则 （ ）A在S闭合的瞬间，A、B必相吸B在S闭合的瞬间，A、B必相斥C在S断开的瞬间，A、B必相吸D在S断开的瞬间，A、B必相斥c a d bL2 L12.如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab 杆做如下那些运动时，cd杆将向右移动（ ）A.向右匀速运动 B.向右加速运动C.向左加速运动 D.向左减速运动3.一灵敏电流计（电流表），当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转.现把它与一个线圈串联，试就如图中各图指出：(1)图(a)中灵敏电流计指针的偏转方向为_；(填“偏向正极”或“偏向负极”)(2)图(b)中磁铁下方的极性是 ；（填“N极”或“S极”）(3)图(c)中磁铁的运动方向是_；（填“向上”或“向下”）(4)图(d)中线圈从上向下看的电流方向是。（填“顺时针”或“逆时针”）第二课时 法拉第电磁感应定律及其应用【学习目标】 理解计算感应电动势的两个公式E=BLv和E=的区别和联系.【自主学习】1. 法拉第电磁感应定律.(1) 内容:闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的成正比.(2) 公式:E=，其中n为线圈的.2. 部分导体切割磁感线时的感应电动势.(1) 导体在匀强磁场中平动.一般情况:运动速度v和磁感线方向夹角为，则E=.常用情况:运动速度v和磁感线方向垂直，则E=.(2) 导体棒在匀强磁场中转动.导体棒以端点为轴，在垂直于磁感线的平面内以角速度匀速转动产生感应电动势E=(导体棒的长度为L，平均速度取中点位置线速度L/2).【课堂探究】活动一对法拉第电磁感应定律的理解1.如图所示，一个电阻值为R ，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1 . 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图18（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0 . 导线的电阻不计。求0至t1时间内，（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。活动二导体做切割磁感线运动产生感应电动势的计算（1）导体平动切割磁感线运动产生感应电动势2.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，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EBavD感应电动势平均值（2）导体转动切割磁感线运动产生感应电动势3.如图所示，在磁感强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R，导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使OC能以角速度匀速转动，则外力做功的功率是：A. B. C. D.【当场检测】1.如图，平行导轨间距为d，一端跨接一个电阻为R，磁场的磁感强度为B，方向与导轨所在平面垂直。一根足够长的金属棒与导轨成角放置，金属棒与导轨的电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，通过电阻R的电流强度是（ ）A BCD2.如图所示，两根相距为的平行直导轨ab、cd、b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v（如图）做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小，则（）A流过固定电阻R的感应电流由b到dB流过固定电阻R的感应电流由d到bC流过固定电阻R的感应电流由b到dD流过固定电阻R的感应电流由d到b3.如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距，导轨平面与水平面成=37角，下端连接阻值为的电阻匀强磁场方向与导轨平面垂直质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻消耗的功率为，求该速度的大小；(3)在上问中，若2，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向(g取10rns2，sin370.6， cos370.8)4.如图所示，ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1 m，导轨左端连接一个R=2的电阻，将一根质量为0.2 kg的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计，整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下.现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动.试解答以下问题： （1）若施加的水平拉力恒为F=8N，则金属棒达到的稳定速度v1是多少？ （2）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒达到的稳定速度v2是多少？ （3）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，且从金属棒开始运动到速度v3=2m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6 J，则该过程所需的时间是多少？【巩固训练】1.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆，如图所示；金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v和F的关系如图（取重力加速度g10m/s2）（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？（2）若m0.5kg，L0.5m，R0.5；磁感应强度B为多大？（3）由vF图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？2.如图所示，两条互相平行的光滑导轨位于水平面内，距离为l0.2m，在导轨的一端接有阻值为R0.5的电阻，在x0处有一水平面垂直的均匀磁场，磁感应强度B0.5T一质量为m0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上，并以v02m/s的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于直杆的水平外力F的共同作用下做匀变速直线运动，加速度大小为a2m/s2、方向与初速度方向相反设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且连接良好求：（1）电流为零时金属杆所处的位置；（2）电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向；（3）保持其他条件不变，而初速度v0取不同值，求开始时F的方向与初速度v0取得的关系 第三课时自感现象 涡流【学习目标】 理解自感、涡流产生，并能分析实际应用【自主学习】1. 自感现象:由于导体本身的变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做，其大小E=L，L为自感系数.2. 自感系数:L与线圈的、以及是否有等因素有关，其单位是，符号是.3. 涡流现象:在整块导体发生而产生旋涡状的现象. 【课堂探究】活动一：对自感现象的理解1.关于线圈中的自感电动势的大小，下列说法正确的是（ ）A跟通过线圈的电流大小有关 B跟线圈中的电流变化大小有关C跟线圈中的磁通量大小有关 D跟线圈中的电流变化快慢有关2.下列关于日光灯启动器的说法中正确的有（ ）A启动器有氖泡和电容器并联组成 B没有电容器，启动器无法正常工作C电容器击穿后，日光灯管仍能正常发光 D启动器起着自动开关的作用3.如图电路中，自感线圈电阻很小（可忽略不计），自感系数很大A、B、C是三只完全相同的灯泡则S闭合后（ ）AS闭合瞬间，三个灯不同时亮BS闭合瞬间，A灯最亮，B灯和C灯亮度相同 CS闭合后，过一会儿，A灯逐渐变暗，最后完全熄灭 DS闭合后过一会儿，B、C灯逐渐变亮，最后亮度相同4.如图所示是演示自感现象的电路图L是一个电阻很小的带铁芯的自感线圈，A是一个标有“6V，4w”的小灯泡，电源电动势为6V，内阻为3，在实验中（ ） AS闭合的瞬间灯泡A中有电流通过，其方向是从ab BS闭合后，灯泡A不能正常工作 CS由闭合而断开瞬间，灯A中无电流 DS由闭合而断开瞬间，灯A中有电流通过，其方向为从ba活动二： 自感现象的应用5.如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计电键K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有（ ）A.a先变亮，然后逐渐变暗B.b先变亮，然后逐渐变暗C.c先变亮，然后逐渐变暗D.b、c都逐渐变暗【当场检测】SL1L2L3L1如图所示，L1、L2、L3是完全相同的灯泡，L为直流电阻可忽略的自感线圈，开关S原来接通，当开关S断开时，下面说法正确的是(电源内阻不计) ( ) AL1闪亮一下后熄灭BL2闪亮一下后恢复原来的亮度CL3变暗一下后恢复原来的亮度DL3闪亮一下后恢复原来的亮度2关于自感系数下列说法正确的是（ ）A其它条件相同，线圈越长自感系数越大B其它条件相同，线圈匝数越多自感系数越大C其它条件相同，线圈越细自感系数越大 D其它条件相同，有铁芯的比没有铁芯的自感系数越大3日光灯电路主要由镇流器、启动器和灯管组成，在日光灯正常工作的情况下（ ）A灯管点燃发光后，启动器中两个触片是分离的B灯管点燃发光后，镇流器起降压限流作用C镇流器起整流作用D镇流器给日光灯的开始点燃提供瞬时高压4如图所示，L为一个自感系数很大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是（ ）。A小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭B小灯立即亮，小灯立即熄灭C小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭D小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭【巩固训练】1如图所示，P、Q是两个完全相同的灯泡，L是直流电阻为零的纯电感，且自感系数L很大.C是电容较大且不漏电的电容器，下列判断正确的是：（ ）A电键S闭合后，P灯亮后逐渐熄灭，Q灯逐渐变亮B电键S闭合后，P灯、Q灯同时亮，然后P灯变暗，Q灯变得更亮C电键S闭合，电路稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯立即熄灭D电键S闭合，电路稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯逐渐熄灭2利用气体自激导电发光的霓虹灯，加上80V以上的电压才会点亮利用图示(a)电路，可以在短时间内点亮霓虹灯已知干电池电动势6V，内阻5，线圈电阻35，电路中线圈以外回路的电感可忽略不计先开关闭合，经过一段时间，回路中电流为一定值；再断开开关，霓虹灯短时间内点亮，其I-U特性曲线如图(b)所示试求：(1)闭合开关后，电路中的稳定电流值； (2)在图中标出断开开关瞬间，流过霓虹灯的电流方向 (3)断开开关瞬问，线圈产生的感应电动势第四课时 电磁感应的综合应用一【课堂探究】活动一电磁感应中的动力学问题1磁悬浮列车是用超导体产生抗磁作用使车体向上浮起，通过周期性地变换磁极方向而获取推进动力的列车，磁悬浮列车的运行原理可简化为如图所示的模型在水平面上，两根平行直导轨间有竖直方向且等距离分布的匀强磁场和，导轨上有金属框abcd，当匀强磁场和同时以v沿直导轨向右匀速运动时，金属框也会沿直导轨运动设直导轨间距为L，B，金属框的电阻为R，金属框运动时受到的阻力恒为F，则金属框运动的最大速度的表达式为（）A; BCD2如图所示，固定位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u。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：（ ）A.杆的速度最大值为 B.流过电阻R的电量为C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D.恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量3如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率， 为负的常量。用电阻率为、横截面积为的硬导线做成一边长为的方框。将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中。求：（1）导线中感应电流的大小；（2）磁场对方框作用力的大小随时间的变化。活动二电磁感应中的电路问题4用相同导线绕制的边长为L或2L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，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，M、z两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列判断正确的是( )AUaUbUcUd BUaUbUdUc CUaUbUcUd DUbUaUdUc5如图所示，固定在磁感应强度为B、方向垂直纸面的匀强磁场中的正方形线框abcd边长为L，正方形线框水平放置。其中ab边和cd边是电阻为R的均匀电阻丝，其余两边电阻不计。现有一段长度、粗细、材料均与ab边相同的电阻丝PQ架在线框上，并受到与ab边平行的恒定水平力F的作用从ad边滑向bc边。PQ在滑动中与线框接触良好，P和Q与边框间的动摩擦因素均为。电阻丝PQ的质量为m。当PQ滑过2L/5的距离时，PQ的加速度为a，求：（1）此时通过aP段电阻丝的电流；（2）从开始到此时过程中整个电路产生的焦耳热。6如图甲所示， 光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.30m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.40。导轨上停放一质量m=0.10kg、电阻r=0.20的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。（1）试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小；（2）求第2s末外力F的瞬时功率；（3）如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功W=0.35J，求金属杆上产生的焦耳热。甲乙aMbQNFRP电压传感器接电脑t/sU/V0 0.5 1.0 1.5 2.00.10.2【当场检测】1平行金属导轨MN竖直放置于绝缘水平地板上，如图所示，金属杆PQ可以紧贴导轨无摩擦滑动，导轨间除固定电阻R以外，其它部分电阻不计，匀强磁场B垂直穿过导轨平面，以下有两种情况：第1次，先闭合开关S，然后从图中位置由静止释放PQ，经一段时间后PQ匀速到达地面；第2次，先从同一高度由静止释放PQ，当PQ下滑一段距离后突然闭合开关S，最终PQ也匀速到达了地面。设上述两种情况PQ由于切割磁感线产生的电能分别为W1、W2，则可以判定：（ ）AW1W2 BW1W2 CW1W2 D以上结论都不正确R0R0AB2如图，一个半径为L的半圆形硬导体AB以速度v，在水平U型框架上匀速滑动，匀强磁场的磁感应强度为B，回路电阻为R0半圆形硬导体AB的电阻为r，其余电阻不计,则半圆形导体AB切割磁感线产生感应电动势的大小及AB之间的电势差分别为( )A B C D3如图所示，圆环a和b的半径之比R1R2=21，且是粗细相同，用同样材料的导线构成，连接两环导线的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中的两种情况下，AB两点的电势差之比为多少？4如图所示，质量m1=0.1kg，电阻R1=0.3，长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m2=0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数=0.2，相距0.4m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长。电阻R2=0.1的MN垂直于MM。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q=0.1J，求该过程ab位移x的大小。【巩固训练】1 如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s。一质量为m，电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F0.5v0.4（N）（v为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大。（已知l1m，m1kg，R0.3W，r0.2W，s1m）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动； 求磁感应强度B的大小；若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足vv0x， 且棒在运动到ef处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图线。2如图所示，竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属球，在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R112R，R24R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II，磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，高平行轨道中够长。已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1，下落到MN处的速度大小为v2。（1）求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小。（2）若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2。（3）若将磁场II的CD边界略微下移，导体棒ab刚进入磁场II时速度大小为v3，要使其在外力F作用下做匀加速直线运动，加速度大小为a，求所加外力F随时间变化的关系式。第五课时 电磁感应的综合应用二【课堂探究】活动一：电磁感应中的能量转化问题1两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L ，底端接阻值为R 的电阻。将质量为m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，导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R 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()A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB金属棒向下运动时，流过电阻R 的电流方向为abC金属棒的速度为v时所受的安培力大小为F =D电阻R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少2如图，一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r，其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻（图中未画出）；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面。开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v0。在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流强度I保持恒定。导体棒一直在磁场中运动。若不计导轨电阻，求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率。活动二：电磁感应中的图象问题3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低面向里，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，下列各图中正确的是( )4如图所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势与导体棒位置x关系的图像是( )5一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I表示线圈中的感应电流，以图1中线圈上箭头所示方向的电流为正，则以下的It图中正确的是（）6如图，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R，在金属线框的下方有一匀强磁场区，MN和是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直，现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，下图2是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的速度一时间图象，图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量，求：（1）金属框的边长；（2）磁场的磁感应强度；（3）金属线框在整个下落过程中所产生的热量。 7如图甲所示，由均匀电阻丝做成的正方形线框abcd的电阻为R，abbc=cd=da=l，现将线框以与ab垂直的速度v匀速穿过一宽度为2l、磁感应强度为B的匀强磁场区域，整个过程中ab、cd两边始终保持与边界平行.令线框的cd边刚与磁场左边界重合时t0，电流沿abcda流动的方向为正(1)求此过程中线框产生的焦耳热；(2)在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图象.(3)在图丙中画出线框中a、b两点间电势差Uab随时间t变化的图象.【当场检测】1ab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t=0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表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正下列表示i-t关系的图示中，可能正确的是() 2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1所示，当磁场的磁感应强度B随时间如图2变化时，图3中正确表示线圈中感应电动势E变化的是（）adbc（甲）0（乙）Bt243矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图（甲）所示。磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图（乙）所示。t=0时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里，在04s时间内，导线框ad边所受安培力随时间变化的图象（规定以向左为安培力正方向）可能是下了选项中的（）4AF安t240t0BF安2CF安240DF安t240tt4如右图，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为，边长为的正方形框的边紧靠磁场边缘置于桌面上，使线框从静止开始沿轴正方向匀加速通过磁场区域，若以逆时针方向为电流的正方向，能反映线框中感应电流变化规律的是（ ）5如图所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反。磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度为a，一正三角形（高度为a）导线框ABC从图示位置沿图示方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下图中感应电流I与线框移动距离x的关系图的是（ ）PJGaHNMdcbI6在如图所示的倾角为的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小为B的匀强磁场，区域I的磁场方向垂直斜面向上，区域的磁场方向垂直斜面向下，磁场的宽度均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场区时，恰好以速度 v1做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v2做匀速直线运动，从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，线框的动能变化量大小为Ek，重力对线框做功大小为W1，安培力对线框做功大小为W2，下列说法中正确的有：( )A在下滑过程中，由于重力做正功，所以有v2v1。B从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，机械能守恒。C从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程，有（W1+Ek）机械能转化为电能。D从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，线框动能的变化量大小为Ek= W2W1。FR7如图所示，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（ ）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8如图（甲）所示，边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形绝缘金属线框，平放在光滑的水平桌面上，磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上，金属线框的一边ab与磁场的边界MN重合在力F作用下金属线框由静止开始向左运动，在5.0s内从磁场中拉出测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图（乙）所示已知金属线框的总电阻为R=4.0（1）试判断金属线框从磁场中拉出的过程中，线框中的感应电流方向?（2）t=2.0s时，金属线框的速度？（3）已知在5.0s内力F做功1.92J，那么，金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是多少？0t/sI/A1234560.10.20.40.30.5（乙） MNB（甲）abcd左9竖直放置的平行金属板M、N相距d=0.2m，板间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，极板按如图所示的方式接入电路。足够长的、间距为L=1m的光滑平行金属导轨CD、EF水平放置，导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度也为B。电阻为r=1的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好。已知滑动变阻器的总阻值为R=4，滑片P的位置位于变阻器的中点。有一个质量为m=1.010kg、电荷量为q=+2.010C的带电粒子，从两板中间左端沿中心线水平射入场区。不计粒子重力。（1）若金属棒ab静止，求粒子初速度v0多大时，可以垂直打在金属板上？（2）当金属棒ab以速度v匀速运动时，让粒子仍以相同初速度v0射入，而从两板间沿直线穿过，求金属棒ab运动速度v的大小和方向。【巩固训练】1在竖直面内有两平行金属导轨AB、CD，间距为L，金属棒ab可在导轨上无摩擦地滑动。棒与导，轨垂直，并接触良好它们的电阻均可不计。导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感强度为B导轨右边与电路连接。电路中的三个定值电照R1、R2、R3阻值分别为2R、R和0.5R。在BD间接有一水平放置的平行板电容器C，极板间距离为d (1)当ab以速度v0匀速向左运动时，电容器中质量为m的带电微粒恰好静止试判断微粒的带电性质，及带电量的大小(2)当AB棒以某一速度沿导轨匀速运动时，发现带电微粒从两极板中间由静止开始向下运动，历时t=2102 s到达下极板，已知电容器两极板间距离d=6103m，求ab棒的速度大小和方向。(g=10ms2)2如图（a）所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L=0.3m导轨左端连接R0.6的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2 m细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为t=0.3 ,导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度r=1.0 m/s沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场（t=0）到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图（b）中画出3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Q4如图所示，固定在水平面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动此时，adeb构成一个边长为l的正方形棒的电阻为r，其余部分电阻不计开始时磁感应强度为B0（1）若从t0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持静止求棒中的感应电流，并说明方向（2）在上述（1）情景中，始终保持棒静止，当tt1s末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？（3）若从t0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化？（写出B与t的关系式）5如图甲所示，不计电阻的“U”形光滑导体框架水平放置，框架中间区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B1.0T，有一导体杆AC横放在框架上，其质量为m0.10kg，电阻为R4.0。现用细绳栓住导体杆，细绳的一端通过光滑的定滑轮绕在电动机的转轴上，另一端通过光滑的定滑轮与物体D相连，物体D的质量为M0.30kg，电动机的内阻为r1.0。接通电路后，电压表的示数恒为U8.0V，电流表的示数恒为I1.0A，电动机牵引原来静止的导体杆AC平行于EF向右运动，其运动的位移时间图像如图乙所示。取g10m/s2。求：（1）匀强磁场的宽度；（2）导体杆在变速运动阶段产生的热量。6如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN和PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.2m，电阻R=0.4，导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1的金属杆，导轨电阻忽略不计，整个装置处在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表示数U随时间t变化关系如图乙所示。求：金属杆在5s末的运动速率 ；第4s末时外力F的功率。7如图所示，一边长L = 0.2m，质量 0.5kg，电阻R = 0.1的正方形导体线框abcd ，与一质量为2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad边距磁场下边界为 0.8m，磁感应强度B=2.5T，磁场宽度0.3m，物块放在倾角=53的斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数=0.5。现将物块由静止释放，经一段时间后发现当ad边从磁场上边缘穿出时，线框恰好做匀速运动。（g取10m/s，sin53=0.8，cos53= 0.6）求： （1）线框ad边从磁场上边缘穿出时速度的大小？ （2）线框刚刚全部进入磁场时动能的大小？ （3）整个运动过程线框产生的焦耳热为多少？ByO图508一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环，在范围足够大的磁场中竖直向下下落，磁场的分布情况如图50所示。已知磁感强度竖直方向分量By的大小只随高度y变化，其随高度y变化关系为By=B0(1+ky)（此处k为比例常数，且k0），其中沿圆环轴线的磁场方向始终向上。金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平，速度越来越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度。求：（1）圆环中感应电流的方向；（2）圆环收尾速度的大小。9如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻。导体棒a和b放在导轨上，与导轨垂直并良好接触。斜面上水平虚线PQ以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场。现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的b棒恰好静止。当a棒运动到磁场的上边界PQ处时，撤去拉力，a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动，此时b棒已滑离导轨。当a棒再次滑回到磁场边界PQ处时，又恰能沿导轨匀速向下运动。已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m，重力加速度为g，导轨电阻不计。求 a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a棒中的电流强度I，与定值电阻R中的电流强度IR之比； a棒质量ma; a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F。10如图所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度B1 T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d0.5m，现有一边长l0.2 m、质量m0.1 kg、电阻R0.1 的正方形线框MNOP以v07 m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，求：线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F；线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热QdddddddPMONv0线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n。11如图所示，顶角=45，的金属导轨MON固定在水平面内，导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中。一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动，导体棒的质量为 m，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r，导体棒与导轨接触点的a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t=0时，导体棒位于顶角O处，求： （1）t时刻流过导体棒的电流强度和电流方向。 （2）导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。 （3）导体棒在0t时间内产生的焦耳热Q。 （4）若在时刻将外力F撤去，导体棒最终在导轨上静止时的坐标x。12如图所示，足够长的光滑平行导轨MN、PQ竖直放置，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的M与P两端连接阻值为R=0.40的电阻，质量为m=0.010kg，电阻r=0.30的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，其下滑距离与时间的关系如下表所示（不计导轨的电阻，取g=10m/s2）时 间t（s）00.10.2 0.30.40.50.60.7下滑距离s（m）00.10.30.71.42.12.83.5 （1）试画出金属棒ab在开始运动的0.7s内的位移-时间图象； （2）求金属棒ab在开始运动的0.7s内电阻R上产生的热量； （3）求重力对金属棒做功的最大功率.3060LLLL2LABCDEFGOHB13如图所示，在倾角为300的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG，OHCDFG，DEF=600，。一根质量为m的导体棒AB在电机牵引下，以恒定速度v0沿OH方向从斜面底端开始运动，滑上导轨并到达斜面顶端， ABOH。金属导轨的CD、FG段电阻不计，DEF段与AB棒材料与横截面积均相同，单位长度的电阻均为r，O是AB棒的中点，整个斜面处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。求：(1) 导体棒在导轨上滑动时电路中电流的大小；(2) 导体棒运动到DF位置时AB两端的电压；(3) 将导体棒从底端拉到顶端电机对外做的功。14.如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角30，导轨上端跨接一定值电阻R，导轨电阻不计整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持电接触良好，金属棒的质量为m、电阻为r，重力加速度为g，现将金属棒由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为s时，速度达到最大值vm求：（1）金属棒开始运动时的加速度大小；（2）匀强磁场的磁感应强度大小；（3）金属棒沿导轨下滑距离为s的过程中，电阻R上产生的电热电 磁 感 应第一课时 电磁感应现象 楞次定律【活动】 1. D 2. C 3. B 4. 收缩，变小 【当场检测】 1. D 2. C 3. ACD 4. B 【巩固训练】 1. AC 2. BD 3. 偏向正极 S极 向上 顺时针第二课时 法拉第电磁感应定律及其应用【活动】由图象分析可知，0至时间内 由法拉第电磁感应定律有而由闭合电路欧姆定律有联立以上各式解得通过电阻上的电流大小为由楞次定律可判断通过电阻上的电流方向为从b到a通过电阻上的电量通过电阻上产生的热量2.ACD 3. C 【当场检测】1. D 2. A 3. （1）金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律：由式解得10(O.60.250.8)ms2=4ms2(2)设金属棒运动达到稳定时，速度为，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻消耗的电功率：由、两式解得(3)设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为B 由、两式解得磁场方向垂直导轨平面向上4. （1）由E=BLv、I=和F=BIL知 F= 带入数据后得v1=4 m/s （2）由F=和P=Fv有v2= 代入数据后得v2= （3）Pt= t= 【巩固训练】1. （1）加速度越来越小的加速直线运动（2）感应电动势 EBlv，感应电流 安培力 由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时，合力为零， 由图线可以得到直线的斜率 k2，而 ，即：T（3）由图线的直线方程： 可知直线的截距为 m/s 可以求出金属杆所受到的阻力f，代入数据可得：f 2N2.（1）感应电动势EBlv， 所以 I0时，v0 则： 1m （2）最大电流 安培力 0.02N 向右运动时 Ffma Fmaf0.18N 方向与x正向相反 向左运动时 Ffma Fmaf0.2