1、课 前先学案选修32 第一章 电磁感应（四） 编制：邹小波电磁感应规律的应用(2)(第五、六节)【自主学习】 学习目标1.能综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的图象问题.2.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法.3.能解决电磁感应中的动力学与能量结合的综合问题4.会分析自感现象及日光灯工作原理。一、 自主学习1感应电流的方向一般是利用楞次定律或右手定则进行判断；闭合电路中产生的感应电动势En或EBLv.2垂直于匀强磁场放置、长为L的直导线通过电流I时，它所受的安培力FBIL，安培力方向的判断用左手定则3牛顿第二定律：Fma，它揭示了力与运动的关系当加速度a与速度v方向相同时，速度
2、增大，反之速度减小当加速度a为零时，物体做匀速直线运动4电磁感应现象中产生的电能是通过克服安培力做功转化而来的.二、 要点透析要点一 电磁感应中的图象问题1对于图象问题，搞清物理量之间的函数关系、变化范围、初始条件、斜率的物理意义等，往往是解题的关键2解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，是Bt图象还是t图象，或者Et图象、It图象等(2)分析电磁感应的具体过程(3)用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向(4)用法拉第电磁感应定律En或EBLv求感应电动势的大小(5)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式(6)根据函数关系画图象或判断图象，注意分析斜率的意义及
3、变化 问题一 匀强磁场的磁感应强度B0.2 T，磁场宽度l4 m，一正方形金属框边长adl1 m，每边的电阻r0.2 ，金属框以v10 m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图所示求： (1)画出金属框穿过磁场区的过程中，各阶段的等效电路图(2)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的it图线；(要求写出作图依据)(3)画出ab两端电压的Ut图线(要求写出作图依据)要点二 电磁感应中的动力学问题1电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的
4、大小和方向(2)求回路中的电流强度的大小和方向(3)分析研究导体受力情况(包括安培力)(4)列动力学方程或平衡方程求解2电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题，关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析；周而复始地循环，加速度等于零时，导体达到稳定运动状态3两种状态处理导体匀速运动，应根据平衡条件列式分析；导体做匀速直线运动之前，往往做变加速运动，处于非平衡状态，应根据牛顿第二定律或结合功能关系分析l 【课前自测】1、(单选)在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环规定导体环中电流的正方向如图1甲所示，磁场向上为正当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的
5、是 ()2.(单选)如图5所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是()AS1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光BS1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光CS3断开，接通S1、S2，再断开S2，日光灯就能正常发光D当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光3. 如图3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，磁场方向垂直于斜面向下导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿
6、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杆可以达到的速度的最大值课 堂检测案电磁感应规律的应用(2)l 【当堂检测】 1(单选)如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则 ()A闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些B闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮
7、一些C断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭D断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭2. (单选)如图所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象不可能是()3. 如图所示，足够长的U形框架宽度是L0.5 m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成37角，磁感应强度B0.8 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m0.2 kg，有效电阻R2 的导体棒MN垂直跨放在U
8、形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电荷量为Q2 C(sin 370.6，cos 370.8)求：(1)导体棒匀速运动的速度(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功课 堂训练案l 【当堂训练】1.(电磁感应中的动力学问题)(单选)如图7所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为 ()Aa1a2a3a4 Ba1a2a3a4Ca1a3a2a4 Da1a3a2a42. （电磁感应中的图象问题）(双选)如图甲所示
9、，一个闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，设磁场方向向里为磁感应强度B的正方向，线圈中的箭头为电流I的正方向线圈及线圈中感应电流I随时间变化的图线如图乙所示，则磁感应强度B随时间变化的图线可能是 ()(电磁感应中的动力学及能量综合问题)足够长的平行金属导轨MN和PK表面粗糙，与水平面之间的夹角为，间距为L.垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为B，MP间接有阻值为R的电阻，质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，其他电阻不计如图9所示，用恒力F沿导轨平面向下拉金属杆ab，使金属杆由静止开始运动，杆运动的最大速度为vm，t s末金属杆的速度为v1，前t s内金属杆的位移为x，(重力加速度为g)求：
10、 (1)金属杆速度为v1时加速度的大小；(2)整个系统在前t s内产生的热量课 后拓展案l 【巩固拓展】1.(单选)如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接右端接一个阻值为R的定值电阻平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨间接触良好则金属棒穿过磁场区域的过程中 ()A流过金属棒的最大电流为 B通过金属棒的电荷量为C克服安培力所做的功为mgh D金属棒产生的焦耳热为(mghmgd)2. 如图11所示，倾角为的“U”型金属框架下端连接一阻值为R的电阻，相互平行的金属杆MN、PQ间距为L，与金属杆垂直的虚线a1b1、a2b2区域内有垂直框架平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，a1b1、a2b2间距离为d，一长为L、质量为m、电阻为R的导体棒在金属框架平面上与磁场上边界a2b2距离d处从静止开始释放，最后能匀速通过磁场下边界a1b1.重力加速度为g(金属框架摩擦及电阻不计)求：(1)导体棒刚到达磁场上边界a2b2时速度大小v1；(2)导体棒匀速通过磁场下边界a1b1时速度大小v2；(3)导体棒穿越磁场过程中，回路产生的电能
