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1、,22.如图甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度处。磁场宽为3，方向与导轨平面垂直。先由静止释放，刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用表示的加速度，表示d的动能，、分别表示、相对释放点的位移。图乙中正确的是,备考提示该类问题考查比较灵活，多涉及多个物体多个过程，正确分析物体的运动状态和运动规律是解答的前提。然后结合牛顿第二定律进行受力分析，再进行相关量的判断是解决问题的关键。注意抓衔接点的量。本题是电磁感应的图像问题，从图像问题的考察查看，除了对图形的斜率、截距、交点、面积等
2、的研究外，注意关注图像的变化趋势的判断。比如本题C选项中2h4h段曲线为什么向下弯曲？在这一段有没有可能先减小后不变？10年高考的16题的D答案中也已经显示这个信号。因此注意图像物理量之间的函数关系式，利用数学知识比如求导数来研究变化趋势情况对尖子生的学习指导是必要的。考题共享全国24，海南6、16，广东15，福建17，北京19题。,命题特点以导体杆平动切割磁感线为背景，涉及法拉第电磁感应定律、楞次定律、安培力及磁通量的相关计算或判断，可与直流电路或力学知识进行适当综合。演变趋势通过改变线框形状、增加导体杆数量及磁场分布的复杂性增加试题难度，综合格局不断变化。,法拉第电磁感应定律,1.引起某一
3、回路磁通量变化的原因（1）磁感强度的变化（2）线圈面积的变化（3）线圈平面的法线方向与磁场方向夹角的变化,2.电磁感应现象中能的转化 电磁感应现象中，克服安培力做功，其它形式的能 转化为电能。,3.法拉第电磁感应定律：,（1）决定感应电动势大小因素：穿过这个闭合电路中的磁通量的变化快慢（即磁通量的变化率）,（2）注意区分磁通量，磁通量的变化量，磁通量的变化率的不同,磁通量，磁通量的变化量，/t=（2-1）/t-磁通量的变化率,（3）定律内容：感应电动势大小与穿过这一电路磁通量的变化率成正比。,（4）感应电动势大小的计算式：,（5）几种题型,线圈面积S不变，磁感应强度均匀变化：,磁感强度B不变，
4、线圈面积均匀变化：,B、S均不变，线圈绕过线圈平面内的某一轴转动时,二.导体切割磁感线时产生感应电动势大小的计算：,1.公式：,2.若导体在磁场中绕着导体上的某一点转动时，,3.矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时产生交流电,从中性面计时 e=Em sin t,最大值 Em=nBS,三.楞次定律应用题型,1.阻碍原磁通的变化，即“增反减同”,2.阻碍（导体间的）相对运动，即“来时拒，去时留”,3.阻碍原电流的变化，（线圈中的电流不能突变）应用在解释自感现象的有关问题。,四.综合应用题型,1.电磁感应现象中的动态过程分析,2.用功能观点分析电磁感应现象中的有关问题,例1.水平放置于匀强磁场中的光滑
5、导轨上，有一根导体棒ab，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分析ab 的运动情况，并求ab的最大速度。,分析：ab 在F作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应电流，感应电流又受到磁场的作用力f，画出受力图：,a=(F-f)/m v=BLv I=/R f=BIL,最后，当f=F 时，a=0，速度达到最大，,F=f=BIL=B2 L2 vm/R,vm=FR/B2 L2,vm称为收尾速度.,又解：匀速运动时，拉力所做的功使机械能转化为电阻R上的内能。,F vm=I2 R=B2 L2 v2 m/R vm=FR/B2 L2,练习1、如图所示，矩形线框的质量m0.016kg，长L0
6、.5m，宽d0.1m，电阻R0.1.从离磁场区域高h15m处自由下落，刚 入匀强磁场时,由于磁场力作用，线框正好作匀速运动.(1)求磁场的磁感应强度；(2)如果线框下边通过磁场 所经历的时间为t0.15s，求磁场区域的高度h2.,m0.016kgd0.1mR0.1h15mL0.5m,解：1-2，自由落体运动,在位置2，正好做匀速运动，,F=BIL=B2 d2 v/R=mg,2-3 匀速运动：,t1=L/v=0.05s t2=0.1s,3-4 初速度为v、加速度为g 的匀加速运动，,s=vt2+1/2 gt22=1.05m,h2=L+s=1.55m,例6.倾角为30的斜面上，有一导体框架，宽为1
7、m，不计电阻，垂直斜面的匀强磁场磁感应强度为0.2T，置于框架上的金属杆ab，质量0.2kg，电阻0.1，如图所示.不计摩擦，当金属杆ab由静止下滑时，求：(1)当杆的速度达到2m/s时，ab两端的电压；(2)回路中的最大电流和功率.,解：,(1)E=BLv=0.4V I=E/R=4A,因为外电阻等于0，所以U=0,(2)达到最大速度时，,BIm L=mgsin30,Im=mgsin30/BL=1/0.2=5A,Pm=Im 2R=250.1=2.5W,（P163/例1）如图所示,AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间的距离为L,导轨平面与水平面的夹角是.在整个导轨平面内都有垂直于导
8、轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B.在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻.一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止开始沿导轨下滑,求ab棒的最大速度.要求画出ab棒的受力图.已知ab与导轨间的滑动摩擦系数,导轨和金属棒的电阻都不计.,89年高考,解：,画出ab棒的截面受力图：,N=mgcos f=N=mgcos,开始时，ab在mg 和f 的作用下加速运动，v 增大，,切割磁感应线产生感应电流I，,感应电流I又受到磁场的作用力F，,合力减小，加速度a 减小，速度v 增大，I 和 F 增大,当 F+f=mgsin时ab棒以最大速度v m 做匀速运动,F=BIL=B2 L2 vm/R=
9、mgsin-mgcos,vm=mg(sin-cos)R/B2 L2,例3、匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，磁场宽度l=3m，一正方形金属框边长ab=l=1m，每边电阻r=0.2，金属框以速度v=10 m/s匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感应线方向垂直，如图所示，求：（1）画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的I-t图线（要求写出作图依据）（2）画出ab两端电压的U-t图线（要求写出作图依据）,0.1,0.3,0.4,0.1,0.3,0.4,I-t图线,U-t 图线,二、电磁感应中的动力学问题,在电磁感应与磁场、导体的受力和运动的综合问题中，电磁现象、力现象相互联系、相互影响和制
10、约。其形式为：导体运动电磁感应感应电动势闭合电路感应电流安培力阻碍导体运动。,分析思路：,确定电源（E r）,I=E/(R+r),感应电流,F=BIL,运动导体所受的安培力,合外力,F=ma,a变化情况,v与a的方向关系,运动状态的分析,临界状态,三、电磁感应中的能量转化问题,导体切割磁感线或磁通量发生变化时，在回路中产生感应电流，机械能或其他形式的能量转化为电能，有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或内能，这便是电磁感应中的能量问题。,外力克服安培力做功即安培力做负功：其它形式的能转化为电能,安培力做正功：电能转化为其它形式的能,1、安培力做功的特点：,2、分析思路：,用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向,画出等效电路，求出回路中电阻消耗的电功率表达式,分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。,
