高中物理電磁感應(yīng)教案

電磁感應(yīng)。

一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé)，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師工作中的一部分。教案可以讓學(xué)生們有一個(gè)良好的課堂環(huán)境，使高中教師有一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的教學(xué)思路。關(guān)于好的高中教案要怎么樣去寫呢？下面的內(nèi)容是小編為大家整理的電磁感應(yīng)，希望能為您提供更多的參考。

課題運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力課型
1．演示實(shí)驗(yàn)：觀察陰極射線在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)
沒(méi)有磁場(chǎng)存在，電子束呈直線
有磁場(chǎng)存在，電子束偏轉(zhuǎn)，改變磁場(chǎng)方向，電子束偏轉(zhuǎn)方向改變
2．洛倫茲力
運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力叫洛倫茲力。安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。從這個(gè)角度分析洛倫茲力的方向和大小。
方向：左手定則（注意：四指為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，如果是負(fù)電荷，四指指向其反方向）F⊥V且F⊥B
大?。河砂才嗔=BIL和電流的微觀表達(dá)式I=nqsv推導(dǎo)。
F＝qvB
⑴在一般情況下，當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)的方向有夾角θ時(shí)，電荷所受的洛倫茲力為F＝qvBsinθ
⑵由左手定則判斷，洛倫茲力的方向總與電荷速度方向垂直，因此洛倫茲力只改變速度方向不改變速度大小。對(duì)電荷不做功。
⑶要格外注意，洛倫茲力是一種與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（即速度）有關(guān)的力，這一點(diǎn)與其它力不同。電荷的速度變化了（大小或方向）洛倫茲力一定發(fā)生變化。

下列說(shuō)法正確的是（D）
A、運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)不為零的地方，一定受洛倫茲力的作用
B、運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
C、洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動(dòng)能，也不能改變帶電粒子的速度
D、洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功

如圖，沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，顯像管內(nèi)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)，加磁場(chǎng)后電子束打在熒光屏O點(diǎn)上方的P點(diǎn)，則所加磁場(chǎng)的方向可能是()
A．垂直于紙面向內(nèi)
B．垂直于紙面向外
C．平行于紙面向上
D．平行于紙面向下

相關(guān)知識(shí)

《電磁感應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

《電磁感應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

⑴知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件。

⑵知道感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)。

2、過(guò)程與方法

⑴經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探研過(guò)程，體驗(yàn)磁生電的過(guò)程

⑵通過(guò)探究磁生電的條件，進(jìn)一步體會(huì)電和磁之間的聯(lián)系

3、情感態(tài)度和價(jià)值觀

⑴認(rèn)識(shí)到自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系的

⑵培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的能力和從實(shí)驗(yàn)事實(shí)中歸納、概括物理概念與規(guī)律的能力

三、重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電流的方向跟哪些因素有關(guān)，電磁感應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化

難點(diǎn)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象

四、教學(xué)過(guò)程

㈠引入新課

前面我們學(xué)習(xí)過(guò)了電流的磁場(chǎng)，我們知道奧斯特實(shí)驗(yàn)揭示了電和磁之間的聯(lián)系，說(shuō)明電可以生磁。那么，我們可不可以反過(guò)來(lái)進(jìn)行逆向思索：磁場(chǎng)能否產(chǎn)生電流呢？怎樣才能使磁生電呢？下面我們來(lái)共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

㈡新課教學(xué)

1．通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象

向?qū)W生交待實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，師生共同討論要達(dá)到此目的需要選擇哪些實(shí)驗(yàn)器材？為什么？如何組裝成實(shí)驗(yàn)電路？

2．教師展示以上實(shí)驗(yàn)器材，注意讓學(xué)生連接電路，嘗試如何能產(chǎn)生電流長(zhǎng)

教師啟發(fā)學(xué)生：電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)，把導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中會(huì)不會(huì)產(chǎn)生電流？磁場(chǎng)的強(qiáng)弱對(duì)實(shí)驗(yàn)是否有影響？導(dǎo)體在磁場(chǎng)中是靜止的還是運(yùn)動(dòng)的，請(qǐng)學(xué)生將觀察結(jié)果填寫在上面表格里。

次序

實(shí)驗(yàn)條件

電流表的偏轉(zhuǎn)情況

1

2

3

4

5

實(shí)驗(yàn)完畢，提出問(wèn)題讓學(xué)生思考：

上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明磁能生電嗎？（能）

在什么條件下才能產(chǎn)生這種現(xiàn)象？是否導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)就夠了？該怎樣運(yùn)動(dòng)呢？

師生共同討論分析上述問(wèn)題，最后由學(xué)生歸納，概括得出結(jié)論，并由教師板書：

實(shí)驗(yàn)表明：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。

講述：電磁感應(yīng)現(xiàn)象是英國(guó)的物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)的。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步揭示了電和磁之間的聯(lián)系，導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)的發(fā)明，開辟了電的時(shí)代。

4．探究感應(yīng)電流的方向

提問(wèn)：我們知道，電流是有方向的，那么感應(yīng)電流的方向是怎樣的呢？它的方向與哪些因素有關(guān)？請(qǐng)同學(xué)們觀察下面的實(shí)驗(yàn)。

演示實(shí)驗(yàn)：保持上述實(shí)驗(yàn)裝置不變，反復(fù)改變磁場(chǎng)方向或改變導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向，請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察電流表的偏轉(zhuǎn)方向。

師：在上述實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，你們發(fā)現(xiàn)電流表的指針?lè)较蚱D(zhuǎn)有什么變化？這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？

生：感應(yīng)電流有方向

師：那感應(yīng)電流方向跟哪些因素有關(guān)呢？

讓學(xué)生猜想感應(yīng)電流方向可能跟什么有關(guān)：是跟導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)還是跟磁場(chǎng)方向有關(guān)？

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，讓學(xué)生討論、思考、歸納、概括。

教師板書：導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向，跟導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和磁感線方向有關(guān)。

5．探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能的轉(zhuǎn)化

師：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)是什么力做功？它消耗了什么能？（機(jī)械能）得到了什么能？（電能）

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中實(shí)現(xiàn)了什么能與什么能之間的轉(zhuǎn)化？（機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)化）

五、小結(jié)：學(xué)生總結(jié)

電磁感應(yīng)綜合與拓展

電磁感應(yīng)綜合與拓展
一、知識(shí)地圖
根據(jù)考綱的要求，本章內(nèi)容可以分成這樣幾部分，即：電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律；法拉第電磁感應(yīng)定律、自感；電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用；電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用。其中楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁感應(yīng)這一章中最重要、最基本的定律，電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用、電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用，也是復(fù)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。另外，電磁感應(yīng)知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用廣泛如：自感、日光燈原理、磁懸浮原理、電磁阻尼、超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用等。
二、應(yīng)考指南
電磁感應(yīng)是高中物理中的主干和核心知識(shí)之一，本章從研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象入手，通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件和判定感應(yīng)電流方向的一般方法——楞次定律，給出了確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的一般規(guī)律——法拉第電磁感應(yīng)定律．楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律是解決電磁感應(yīng)問(wèn)題的重要依據(jù)，復(fù)習(xí)中必須深入理解和熟練掌握；同時(shí)由于電磁感應(yīng)的題型大多與實(shí)際問(wèn)題相聯(lián)系，往往綜合性較強(qiáng)，與前面的知識(shí)聯(lián)系較多，涉及到力和運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量、能量、直流電路、安培力等多方面的知識(shí)，解題時(shí)一般要從以下兩個(gè)方面分析：（1）受力情況、運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析。（2）功能分析，電磁感應(yīng)過(guò)程往往涉及多種能量形式的轉(zhuǎn)化。力學(xué)與本章內(nèi)容結(jié)合的題目以及電學(xué)與本章結(jié)合的題目是復(fù)習(xí)中應(yīng)強(qiáng)化訓(xùn)練的重要內(nèi)容．本章重在考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)、分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，綜合性強(qiáng)，能力要求高，在高考中常以壓軸題出現(xiàn)。電磁感應(yīng)的圖像問(wèn)題也是高考中常見的題型之一。
全章蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)思維方法，如：歸納與演繹、抽象與概括、能的觀點(diǎn)、等效的方法、數(shù)學(xué)方法等。
三、好題精析
例1、近期《科學(xué)》中文版的文章介紹了一種新技術(shù)——航天飛纜，航天飛纜是用柔性
纜索將兩個(gè)物體連接起來(lái)在太空飛行的系統(tǒng)。飛纜系統(tǒng)在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力，它還能清理“太空垃圾”等。從1967年至1999年的17次試驗(yàn)中，飛纜系統(tǒng)試驗(yàn)已獲得部分成功。該系統(tǒng)的工作原理可用物理學(xué)的基本定律來(lái)解釋。
下圖為飛纜系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型示意圖，圖中兩個(gè)物體P，Q的質(zhì)量分別為mp，mQ，柔性金屬纜索長(zhǎng)為Z，外有絕緣層，系統(tǒng)在近地軌道作圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中Q距地面高為h。設(shè)纜索總保持指向地心，P的速度為υp。已知地球半徑為R，地面的重力加速度為g。
(1)飛纜系統(tǒng)在地磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，地磁場(chǎng)在纜索所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直
于紙面向外。設(shè)纜索中無(wú)電流，問(wèn)纜索P、Q哪端電勢(shì)高?此問(wèn)中可認(rèn)為纜索各處的速度均近似等于υp，求P、Q兩端的電勢(shì)差；
(2)設(shè)纜索的電阻為R1，如果纜索兩端物體P、Q通過(guò)周圍的電離層放電形成電流，相應(yīng)的電阻為R2，求纜索所受的安培力多大；
(3)求纜索對(duì)Q的拉力FQ。

例2、如圖所示，固定于水平桌面上的金屬框架cdef，處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab擱在框架上，可無(wú)摩擦滑動(dòng)。此時(shí)，adeb構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形。棒的電阻為r，其余部分電阻不計(jì)。開始時(shí)磁感強(qiáng)度為B0。
⑴若從t=0時(shí)刻起，磁感強(qiáng)度均勻增加，每秒增量為k，同時(shí)保持棒靜止。求棒中的感應(yīng)電流。在圖上標(biāo)出感應(yīng)電流的方向。
⑵在上述⑴情況中。始終保持棒靜止，當(dāng)t=t1s末時(shí)需加的垂直于棒的水平拉力為多大？
⑶若從t=0時(shí)刻起，磁感強(qiáng)度逐漸減小，當(dāng)棒以恒定速度v。向右做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，可使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則磁感強(qiáng)度應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化(寫出B與t的關(guān)系式)。

例3、圖中a1b1c1d1和a2b2c2d2為在同一豎直平面內(nèi)的金屬導(dǎo)軌，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面（紙面）向里。導(dǎo)軌的a1b1段與a2b2段是豎直的，距離為l1；c1d1段與c2d2段也是豎直的，距離為l2。x1y1與x2y2為兩根用不可伸長(zhǎng)的絕緣輕線相連的金屬細(xì)桿，質(zhì)量分別為和m1和m2，它們都垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持光滑接觸。兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的總電阻為R。F為作用于金屬桿x1y1上的豎直向上的恒力。已知兩桿運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí)，已勻速向上運(yùn)動(dòng)，求此時(shí)作用于兩桿的重力的功率的大小和回路電阻上的熱功率。

例4、如圖所示，兩根豎直放置在絕緣地面上的金屬導(dǎo)軌的上端，接有一個(gè)電容為C的電容器，框架上有一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l的金屬棒，平行于地面放置，與框架接觸良好且無(wú)摩擦，棒離地面的高度為h，磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與框架平面垂直．開始時(shí)，電容器不帶電．將金屬棒由靜止釋放，問(wèn)：棒落地時(shí)的速度為多大？（整個(gè)電路電阻不計(jì)）
例5、在有線電話網(wǎng)中，電話機(jī)是通過(guò)兩條導(dǎo)線和電信局的交換機(jī)傳送和接收電信號(hào)。如果不采取措施，發(fā)話者的音頻信號(hào)必會(huì)傳到自己的受話器中，使自己聽到自己的講話聲音，這就是“側(cè)音”。較大的側(cè)音會(huì)影響接聽對(duì)方的講話，故必須減小或消除。如圖所示是一電話機(jī)的消“側(cè)音”電路與交換機(jī)的連接示意圖。圖中的兩個(gè)變壓器是完全相同的，a、b、c、d、e、f六個(gè)線圈的匝數(shù)相同。打電話時(shí)，對(duì)著話筒發(fā)話，把放大后的音頻電壓加到變壓器的線圈a，從線圈c和b輸出大小相等但隨聲頻變化的電壓，c兩端的電壓產(chǎn)生的電流IL通過(guò)線圈e和兩導(dǎo)線L、電信局的交換機(jī)構(gòu)成回路，再通過(guò)交換機(jī)傳到對(duì)方電話機(jī),對(duì)方就聽到發(fā)話者的聲音。同時(shí)由于線圈e中有電流通過(guò)，在線圈f中也會(huì)有電壓輸出，放大后在自己的電話機(jī)的受話器上發(fā)出自己的講話聲，這就是上面講的“側(cè)音”。為了消除這個(gè)側(cè)音，可以把線圈b的電壓加在線圈d上，并通過(guò)R調(diào)節(jié)d中的電流Id。那么為達(dá)到消側(cè)音的目的，1應(yīng)與（）相接；4應(yīng)與（）相接，并使Id()IL(填“小于”、“大于”、或“等于”)。對(duì)方講話時(shí)，音頻電壓通過(guò)交換機(jī)和兩條導(dǎo)線L加到本機(jī)，那么通過(guò)R的電流為多少？
四、變式遷移
1、兩根足夠長(zhǎng)的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)。導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd，構(gòu)成矩形回路，如圖所示．兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m，電阻皆為R，回路中其余部分的電阻可不計(jì)．在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑行．開始時(shí)，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度v0．若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸，求：
（1）在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少．
（2）當(dāng)ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?/4時(shí)，cd棒的加速度是多少？

2、如下圖所示，固定在豎直平面內(nèi)的兩根平行金屬導(dǎo)軌的間距為L(zhǎng)，上端連一電容為C的電容器，其耐壓足夠大。空間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感強(qiáng)度為B。一根質(zhì)量為m的金屬桿PP′水平地卡在導(dǎo)軌上，釋放后，此桿沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地下滑。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，到圖示時(shí)刻其下落速度為v1。假定導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，導(dǎo)軌、金屬桿和連接導(dǎo)線的電阻均可忽略。
試求：金屬板PP′的速度從v1變化到v2的過(guò)程中，電容器吸收的能量△E。

參考答案
三、好題精析
例1、〖解析〗（1）纜索的電動(dòng)勢(shì)E＝Blv0，P、Q兩點(diǎn)電勢(shì)差UPQ＝BlvP，，P點(diǎn)電勢(shì)高
纜索電流安培力
（2）Q的速度設(shè)為vQ，Q受地球引力和纜索拉力FQ作用
①
P、Q角速度相等②
又③
聯(lián)立①、②、③解得
〖點(diǎn)評(píng)〗本題綜合性較強(qiáng)，是電磁感應(yīng)、萬(wàn)有引力、向心力等知識(shí)的綜合，同時(shí)考察考生理解能力、推理能力、分析綜合能力和考查考生信息攝取、提煉、加工能力及構(gòu)建物理模型的抽象概括能力.具有一定的難度。
例2、〖解析〗⑴磁感強(qiáng)度均勻增加時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電流，由楞次定律，判定感應(yīng)電流逆時(shí)針?lè)较颉?br> ⑵t=t1s末棒靜止，水平方向受拉力F外和安培力F安，F(xiàn)外=F安=BIl，又B=B0+kt1，故F外=(B0+kt1)。
⑶棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，由法拉第電磁感應(yīng)定律，知
，也就是回路內(nèi)總磁通量保持不變。而在t時(shí)刻的磁通量φ=BS=Bl(l+vt)，由φ0=φ可得：B0l2=B(l+vt)l，.
〖點(diǎn)評(píng)〗考查法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、閉合電路歐姆定律、安培力和磁通量等電磁學(xué)的重要概念和規(guī)律，在能力上考查綜合分析問(wèn)題能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力。
本題第⑶問(wèn)中回路面積和磁場(chǎng)都變化，以往考題要么回路面積不變，磁場(chǎng)均勻變化，要么磁場(chǎng)不變，回路面積發(fā)生變化。在第⑶問(wèn)中，其實(shí)有兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)，一是ab棒切割磁感線產(chǎn)生的向上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，二是由磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)方向相反，從而回路本身無(wú)電流。
在第⑶問(wèn)中，若磁場(chǎng)仍以k均勻增加，且ab棒向右勻速運(yùn)動(dòng)，則t時(shí)刻回路的總電動(dòng)勢(shì)E等于ba棒切割磁感線產(chǎn)生的Eba與磁場(chǎng)增強(qiáng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E法之和。
，，
故
例3、〖解析〗解法1：設(shè)桿向上的速度為v，因桿的運(yùn)動(dòng)，兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積減少，從而磁通量也減少。由法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小
①
回路中的電流②
電流沿順時(shí)針?lè)较?。兩金屬桿都要受到安培力作用，作用于桿x1y1的安培力為
③
方向向上，作用于桿x2y2的安培力為④
方向向下，當(dāng)桿作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有
⑤
解以上各式得⑥⑦
作用于兩桿的重力的功率的大小⑧
電阻上的熱功率⑨
由⑥⑦⑧⑨式，可得
解法2：回路中電阻上的熱功率等于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服安培力做功功率，當(dāng)桿作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有
電路中克服安培力做功功率為：
將代入可得
〖點(diǎn)評(píng)〗本題是雙桿的平衡問(wèn)題，難點(diǎn)在于金屬棒不等長(zhǎng)即導(dǎo)軌不等間距。當(dāng)桿作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，安培力合力向下，對(duì)整體受力分析，處于平衡狀態(tài)，列出方程就能順利求解I與v值。
例4、〖解析〗本題要抓幾個(gè)要點(diǎn)：①電路中有無(wú)電流？②金屬棒受不受安培力作用？若有電流，受安培力作用，它們?cè)鯓佑?jì)算？③金屬棒做什么運(yùn)動(dòng)？
金屬棒向下加速，因而電路中有給電容器充電形成的電流，金屬棒除了重力外，還受安培力作用。在很短一段時(shí)間△t內(nèi)，電容極板上增加了電量ΔQ時(shí)，電路中瞬間電流為I=,
而Q=CUc，△Q=C△Uc,又因電路無(wú)電阻，故電源路端電壓U=E=Blv,而U=Uc，有
△Uc=BL△v．∴I==CBla①
根據(jù)牛頓第二定律：mg-BIl=ma②由①②得a=,a=恒量，所以金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)．落地瞬時(shí)速度v=
〖點(diǎn)評(píng)〗本題中電流強(qiáng)度的確定是關(guān)鍵，是本題的難點(diǎn)，突破了這一難點(diǎn)，以后的問(wèn)題即可迎刃而解．金屬棒下落過(guò)程中克服安培力做功，使金屬棒的機(jī)械能減少，轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存在電容器里，故機(jī)械能不守恒．金屬棒下落中減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化的電能，還有一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．
例5、解析：發(fā)話時(shí)，假定某一時(shí)刻通過(guò)線圈a的電流是從上端流入，而且增大，則在線圈c和b上感應(yīng)的電壓都是上正下負(fù)，e中形成的電流在變壓器鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線是逆時(shí)針?lè)较虻模?和3，2和4相接時(shí)，b的感應(yīng)電壓在d中形成的電流在鐵芯中產(chǎn)生的磁感線是順時(shí)針的，由于e和d的匝數(shù)相同，只要調(diào)節(jié)R使e、d中的電流強(qiáng)度相等，則e和d產(chǎn)生的磁場(chǎng)就完全抵消，通過(guò)線圈f的磁通量始終為零，f中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，受話器中沒(méi)有發(fā)話者的聲音，從而消除側(cè)音。對(duì)方發(fā)話時(shí)，從交換機(jī)傳來(lái)的音頻電壓加到電話機(jī)上，假設(shè)某一時(shí)刻在線圈e和c中形成的電流是從c的下端流入且增大，則b線圈的1端為負(fù)，d線圈的3端為負(fù)，感應(yīng)電壓值相同，在bdR回路中沒(méi)有電流，d中不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)抵消e的磁場(chǎng)，f中有e產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線通過(guò)，磁通量會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，放大后在受話器中發(fā)出對(duì)方的聲音。
四、變式遷移
1．2．△E=m(v22-v12)CB2l2。

電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用

作為杰出的教學(xué)工作者，能夠保證教課的順利開展，作為高中教師就要好好準(zhǔn)備好一份教案課件。教案可以讓學(xué)生能夠聽懂教師所講的內(nèi)容，幫助高中教師能夠更輕松的上課教學(xué)。關(guān)于好的高中教案要怎么樣去寫呢？下面是小編為大家整理的“電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用”，僅供參考，希望能為您提供參考！

選修3-2第四章第5節(jié)《電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用》
一、教材分析
由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)—感生電動(dòng)勢(shì)，由導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)—?jiǎng)由妱?dòng)勢(shì)。這是按照引起磁通量變化的原因不同來(lái)區(qū)分的。感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的提出，涉及到電磁感應(yīng)的本質(zhì)問(wèn)題，但教材對(duì)此要求不高。教學(xué)中要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)，即使沒(méi)有電路，感生電場(chǎng)依然存在，這是對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)上的飛躍。

二、教學(xué)目標(biāo)
1．知識(shí)目標(biāo)：
（1）．知道感生電場(chǎng)。
（2）．知道感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)及其區(qū)別與聯(lián)系。
2．能力目標(biāo)：
理解感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念
3．情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)：
（1）。通過(guò)同學(xué)們之間的討論、研究增強(qiáng)對(duì)兩種電動(dòng)勢(shì)的認(rèn)知深度，同時(shí)提高學(xué)習(xí)物理的興趣。
（2）。通過(guò)對(duì)相應(yīng)物理學(xué)史的了解，培養(yǎng)熱愛科學(xué)、尊重知識(shí)的良好品德。

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)
重點(diǎn)：感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念。
難點(diǎn)：對(duì)感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)實(shí)質(zhì)的理解。

四、學(xué)情分析
學(xué)生學(xué)習(xí)了《楞次定律》、《法拉第電磁感應(yīng)定律》內(nèi)容之后，本節(jié)重點(diǎn)是使學(xué)生理解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念，因此要想方設(shè)法引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)課前預(yù)習(xí)和課堂上的探究性學(xué)習(xí)來(lái)達(dá)到這個(gè)目的。

五、教學(xué)方法
1．分組探究討論法，講練結(jié)合法
2．學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見后面的學(xué)案。
3．新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑→情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)→合作探究、精講點(diǎn)撥→反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè)→發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)

六、課前準(zhǔn)備
1．學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：結(jié)合本節(jié)學(xué)案來(lái)預(yù)習(xí)本節(jié)課本內(nèi)容。
2．教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案。
3．教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)和布置：以學(xué)習(xí)小組為單位課前預(yù)習(xí)討論兩個(gè)重要概念及其實(shí)質(zhì)。
七、課時(shí)安排：1課時(shí)
八、教學(xué)過(guò)程
(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對(duì)性。

（二）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。
什么是電源？什么是電動(dòng)勢(shì)？
電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
如果電源移送電荷q時(shí)非靜電力所做的功為W，那么W與q的比值，叫做電源的電動(dòng)勢(shì)。用E表示電動(dòng)勢(shì)，則：
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，要產(chǎn)生電流，必須有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種情況下，哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢？下面我們就來(lái)學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)。
設(shè)計(jì)意圖：步步導(dǎo)入，吸引學(xué)生的注意力，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。
（三）合作探究、精講點(diǎn)撥。
1、感應(yīng)電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)
投影教材圖4.5-1，穿過(guò)閉會(huì)回路的磁場(chǎng)增強(qiáng)，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。是什么力充當(dāng)非靜電力使得自由電荷發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)呢？英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)變化時(shí)在空間激發(fā)出一種電場(chǎng)，這種電場(chǎng)對(duì)自由電荷產(chǎn)生了力的作用，使自由電荷運(yùn)動(dòng)起來(lái)，形成了電流，或者說(shuō)產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)。這種由于磁場(chǎng)的變化而激發(fā)的電場(chǎng)叫感生電場(chǎng)。感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用力充當(dāng)了非靜電力。由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫做感生電動(dòng)勢(shì)。
2、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
（投影）思考與討論。
1．導(dǎo)體中自由電荷（正電荷）具有水平方向的速度，由左手定則可判斷受到沿棒向上的洛倫茲力作用，其合運(yùn)動(dòng)是斜向上的。
2．自由電荷不會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去。因?yàn)镃、D兩端聚集電荷越來(lái)越多，在CD棒間產(chǎn)生的電場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng)，當(dāng)電場(chǎng)力等于洛倫茲力時(shí)，自由電荷不再定向運(yùn)動(dòng)。
3．C端電勢(shì)高。
4．導(dǎo)體棒中電流是由D指向C的。
一段導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源，這時(shí)非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。
如圖所示，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生感應(yīng)電流，試分析電路中的能量轉(zhuǎn)化情況。
導(dǎo)體棒中的電流受到安培力作用，安培力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒要克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
（四）實(shí)例探究
感生電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)
【例1】如圖所示，一個(gè)閉合電路靜止于磁場(chǎng)中，由于磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法中正確的是（）
A．磁場(chǎng)變化時(shí)，會(huì)在在空間中激發(fā)一種電場(chǎng)
B．使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是磁場(chǎng)力
C．使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是電場(chǎng)力
D．以上說(shuō)法都不對(duì)
洛侖茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
【例2】如圖所示，導(dǎo)體AB在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，因而在電路中有電流通過(guò)，下列說(shuō)法中正確的是（）
A．因?qū)w運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
B．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與洛侖茲力有關(guān)
C．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電場(chǎng)力有關(guān)
D．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因是一樣的
解析：如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部的自由電子因受向下的洛侖茲力作用向下運(yùn)動(dòng)，于是在棒的B端出現(xiàn)負(fù)電荷，而在棒的A端顯示出正電荷，所以A端電勢(shì)比B端高．棒AB就相當(dāng)于一個(gè)電源，正極在A端。
綜合應(yīng)用
【例3】如圖所示，兩根相距為L(zhǎng)的豎直平行金屬導(dǎo)軌位于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，另外兩根與上述光滑導(dǎo)軌保持良好接觸的金屬桿ab、cd質(zhì)量均為m，電阻均為R，若要使cd靜止不動(dòng)，則ab桿應(yīng)向_________運(yùn)動(dòng)，速度大小為_______，作用于ab桿上的外力大小為____________
答案：1.AC2.AB3.向上2mg

（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)。
教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)。
設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)并對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的反饋糾正。（課堂實(shí)錄）

（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。
結(jié)合學(xué)案進(jìn)一步加深對(duì)相關(guān)概念的理解和記憶，練習(xí)學(xué)案習(xí)題，并完成本節(jié)的課后練習(xí)及課后延伸拓展作業(yè)。
設(shè)計(jì)意圖：布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)，并對(duì)本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時(shí)批閱本節(jié)的延伸拓展訓(xùn)練。

九、板書設(shè)計(jì)
一、感應(yīng)電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)
磁場(chǎng)的變化而激發(fā)的電場(chǎng)叫感生電場(chǎng)。感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用力充當(dāng)了非靜電力。由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫做感生電動(dòng)勢(shì)。
二、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
一段導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源，這時(shí)非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。

十、教學(xué)反思

電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用

第3講專題電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用
圖9－3－12
1.（20xx揚(yáng)州模擬）如圖9-3-12甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角60?°?斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示（規(guī)定斜向下為正方向），導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài).規(guī)定a→b的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较颍瑒t在0~t時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是
解析：由楞次定律可判定回路中的電流始終為b→a方向，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路電流大小恒定，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)；由F安=BIL可得F安隨B的變化而變化，在0~t0時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向向右，故外力F與F安等值反向，方向向左為負(fù)值；在t?0~t時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎?，綜上所述，?D項(xiàng)正確.?
答案：D
圖9－3－13
2．如圖9－3－13所示，在水平桌面上放置兩條相距l(xiāng)的平行粗糙且無(wú)限長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌ab與cd，阻值為R的電阻與導(dǎo)軌的a、c端相連．金屬滑桿MN垂直于導(dǎo)軌并可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，且與導(dǎo)軌始終接觸良好．整個(gè)裝置放于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.滑桿與導(dǎo)軌電阻不計(jì)，滑桿的中點(diǎn)系一不可伸長(zhǎng)的輕繩，繩繞過(guò)固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與一質(zhì)量為m的物塊相連，拉滑桿的繩處于水平拉直狀態(tài)．現(xiàn)若從靜止開始釋放物塊，用I表示穩(wěn)定后回路中的感應(yīng)電流，g表示重力加速度，設(shè)滑桿在運(yùn)動(dòng)中所受的摩擦阻力恒為Ff，則在物塊下落過(guò)程中()
A．物體的最終速度為(mg－Ff)RB2l2B．物體的最終速度為I2Rmg－Ff
C．穩(wěn)定后物體重力的功率為I2RD．物體重力的最大功率可能大于mg(mg－f)RB2l2
解析：由題意分析可知，從靜止釋放物塊，它將帶動(dòng)金屬滑桿MN一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們穩(wěn)定時(shí)最終將以某一速度做勻速運(yùn)動(dòng)而處于平衡狀態(tài)，設(shè)MN的最終速度為v，對(duì)MN列平衡方程：B2l2vR＋Ff＝mg，∴v＝(mg－Ff)RB2l2，所以A項(xiàng)正確；又從能量守恒定律角度進(jìn)行分析，物塊的重力的功率轉(zhuǎn)化為因克服安培力做功而產(chǎn)生的電熱功率和克服摩擦力做功產(chǎn)生熱功率，所以有：I2R＋Ffv＝mgv，所以，v＝I2Rmg－Ff，所以B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；物塊重力的最大功率為Pm＝mgv＝mg(mg－Ff)RB2l2，所以D錯(cuò)誤．
答案：AB
圖9－3－14
3．如圖9－3－14所示，半徑為a的圓環(huán)電阻不計(jì)，放置在垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，環(huán)內(nèi)有一導(dǎo)體棒電阻為r，可以繞環(huán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．將電阻R，開關(guān)S連接在環(huán)和棒的O端，將電容器極板水平放置，并聯(lián)在R和開關(guān)S兩端，如圖9－3－14所示．
(1)開關(guān)S斷開，極板間有一帶正電q，質(zhì)量為m的粒子恰好靜止，試判斷OM的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和角速度的大?。?br> (2)當(dāng)S閉合時(shí)，該帶電粒子以14g的加速度向下運(yùn)動(dòng)，則R是r的幾倍？
解析：(1)由于粒子帶正電，故電容器上極板為負(fù)極，根據(jù)右手定則，OM應(yīng)繞O點(diǎn)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)．
粒子受力平衡：mg＝qUd，E＝12Ba2ω.當(dāng)S斷開時(shí)，U＝E，解得ω＝2mgdqBa2.
(2)當(dāng)S閉合時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律mg－qU′d＝m14g，U′＝ER＋rR，解得Rr＝3.
答案：(1)OM應(yīng)繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)2mgdqBa2(2)3
圖9－3－15
4．如圖9－3－15所示，在距離水平地面h＝0.8m的虛線的上方，有一個(gè)方向垂直于紙面水平向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，正方形線框abcd的邊長(zhǎng)l＝0.2m，質(zhì)量m＝0.1kg，電阻R＝0.08Ω.一條不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過(guò)輕滑輪，一端連線框，另一端連一質(zhì)量M＝0.2kg的物體A.開始時(shí)線框的cd在地面上，各段繩都處于伸直狀態(tài)，從如圖所示的位置由靜止釋放物體A，一段時(shí)間后線框進(jìn)入磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，已知線框的ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)線框的cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)物體A恰好落地，同時(shí)將輕繩剪斷，線框繼續(xù)上升一段時(shí)間后開始下落，最后落至地面．整個(gè)過(guò)程線框沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，線框平面始終處于紙面內(nèi)，g取10m/s2.求：
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B?
(2)線框從開始運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，用了多長(zhǎng)時(shí)間？
(3)線框落地時(shí)的速度多大？
解析：(1)設(shè)線框到達(dá)磁場(chǎng)邊界時(shí)速度大小為v，由機(jī)械能守恒定律可得：
Mg(h－l)＝mg(h－l)＋12(M＋m)v2①
代入數(shù)據(jù)解得：v＝2m/s②
線框的ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流：I＝BlvR③
線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，有：Mg＝mg＋I(xiàn)Bl④
代入數(shù)據(jù)解得：B＝1T．⑤
(2)設(shè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)之前運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，有：h－l＝12vt1⑥
代入數(shù)據(jù)解得：t1＝0.6s⑦
線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程做勻速運(yùn)動(dòng)，所用時(shí)間：t2＝1v＝0.1s⑧
此后輕繩拉力消失，線框做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，到最高點(diǎn)時(shí)所用時(shí)間：t3＝vg＝0.2s⑨
線框從開始運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，所用時(shí)間：t＝t1＋t2＋t3＝0.9s．⑩
(3)線框從最高點(diǎn)下落至磁場(chǎng)邊界時(shí)速度大小不變，線框所受安培力大小也不變，即
IBl＝(M－m)g＝mg
因此，線框穿出磁場(chǎng)過(guò)程還是做勻速運(yùn)動(dòng)，離開磁場(chǎng)后做豎直下拋運(yùn)動(dòng)．
由機(jī)械能守恒定律可得：12mv2t＝l2mv2＋mg(h－l)
代入數(shù)據(jù)解得線框落地時(shí)的速度：vt＝4m/s.
答案：(1)1T(2)0.9s(3)4m/s

圖9－3－16
1．如圖9－3－16所示，兩個(gè)相鄰的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，寬度均為L(zhǎng)，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B、2B.邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線框從位置甲勻速穿過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)到位置乙，規(guī)定感應(yīng)電流逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，則感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象是()
答案：D
圖9－3－17
2．如圖9－3－17所示，一個(gè)小矩形線圈從高處自由落下，進(jìn)入較小的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈平面和磁場(chǎng)保持垂直．設(shè)線圈下邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到上邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)為A過(guò)程；線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)為B過(guò)程；線圈下邊剛出磁場(chǎng)到上邊剛出磁場(chǎng)為C過(guò)程，則()
A．在A過(guò)程中，線圈一定做加速運(yùn)動(dòng)
B．在B過(guò)程中，線圈機(jī)械能不變，并做勻加速運(yùn)動(dòng)
C．在A和C過(guò)程中，線圈內(nèi)電流方向相同
D．在A和C過(guò)程中，通過(guò)線圈某截面的電量相同
解析：由于線圈從高處落下的高度未知，所以進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的初速度也不知，故進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈在安培力和重力的作用下可能加速，也可能勻速或減速．B過(guò)程中，線圈內(nèi)不產(chǎn)生感應(yīng)電流，只受重力作用，所以做勻加速運(yùn)動(dòng)，且機(jī)械能守恒．由楞次定律知，A、C過(guò)程中電流方向相反，A過(guò)程為逆時(shí)針，C過(guò)程為順時(shí)針．由公式q＝It＝ΔΦΔtRΔt＝ΔΦR，A和C過(guò)程線圈磁通量的變化量相同，故通過(guò)線圈某截面的電量相同．故正確選項(xiàng)為B、D.
答案：BD
圖9－3－18
3．如圖9－3－18所示，電阻為R，其他電阻均可忽略，ef是一電阻可不計(jì)的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸，又能沿框架無(wú)摩擦下滑，整個(gè)裝置放在與框架垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑經(jīng)一段時(shí)間后閉合開關(guān)S，則S閉合后()
A．導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于g
B．導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于g
C．導(dǎo)體棒ef最終速度隨S閉合時(shí)刻的不同而不同
D．導(dǎo)體棒ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒
解析：開關(guān)閉合前，導(dǎo)體棒只受重力而加速下滑．閉合開關(guān)時(shí)有一定的初速度v0，若此時(shí)F安mg，則F安－mg＝ma.若F安mg，則mg－F安＝ma，F(xiàn)安不確定，A正確，B錯(cuò)誤；無(wú)論閉合開關(guān)時(shí)初速度多大，導(dǎo)體棒最終的安培力和重力平衡，故C錯(cuò)誤．再根據(jù)能量守恒定律，D正確．
答案：AD
4.
圖9－3－19
(20xx成都市高三摸底測(cè)試)如圖9－3－19所示，電阻R＝1Ω、半徑r1＝0.2m的單匝圓形導(dǎo)線框P內(nèi)有一個(gè)與P共面的圓形磁場(chǎng)區(qū)域Q，P、Q的圓心相同，Q的半徑r2＝0.1m．t＝0時(shí)刻，Q內(nèi)存在著垂直于圓面向里的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系是B＝2－t(T)．若規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍瑒t線框P中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象應(yīng)該是下圖中的()
解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律可得：圓形導(dǎo)線框P中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝ΔBSΔt＝ΔBΔtπr22＝－0.01π(V)，再由歐姆定律得：圓形導(dǎo)線框P中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I＝－0.01π(A)，其中負(fù)號(hào)表示電流的方向是順時(shí)針?lè)较颍?br> 答案：C
5.
圖9－3－20
(20xx日照測(cè)試)如圖9－3－20所示，光滑曲線導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，固定在絕緣斜面上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直斜面向上．一導(dǎo)體棒從某處以初速度v0沿導(dǎo)軌面向上滑動(dòng)，最后又向下滑回到原處．導(dǎo)軌底端接有電阻R，其余電阻不計(jì)．下列說(shuō)法正確的是()
A．滑回到原處的速率小于初速度大小v0
B．上滑所用的時(shí)間等于下滑所用的時(shí)間
C．上滑過(guò)程與下滑過(guò)程通過(guò)電阻R的電荷量大小相等
D．上滑過(guò)程通過(guò)某位置的加速度大小等于下滑過(guò)程中通過(guò)該位置的加速度大小
解析：導(dǎo)體棒從某處以初速度v0沿導(dǎo)軌面向上滑動(dòng)至向下滑回到原處的過(guò)程中，有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電阻發(fā)熱的內(nèi)能，據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律得滑回到原處的速率小于初速度大小v0，選項(xiàng)A正確；因?yàn)閷?dǎo)體棒上滑和下滑過(guò)程中機(jī)械能不斷減小，對(duì)上滑過(guò)程安培力斜向下，下滑過(guò)程安培力斜向上，所以上滑過(guò)程通過(guò)某位置的加速度大小與下滑過(guò)程中通過(guò)該位置的加速度大小不同，上滑所用的時(shí)間和下滑所用的時(shí)間不同，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；上滑過(guò)程與下滑過(guò)程通過(guò)電阻R的電荷量大小相等，均為q＝ΔΦR，選項(xiàng)C正確．
答案：AC
圖9－3－21
6．如圖9－3－21所示，在垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中有一個(gè)均勻?qū)Ь€制成的單匝直角三角形線框．現(xiàn)用外力使線框以恒定的速度v沿垂直磁場(chǎng)方向向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中線框的AB邊始終與磁場(chǎng)右邊界平行．已知AB＝BC＝l，線框?qū)Ь€的總電阻為R.則線框離開磁場(chǎng)的過(guò)程中()
A．線框中的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻增大B．通過(guò)線框截面的電荷量為Bl22R
C．線框所受外力的最大值為2B2l2vRD．線框中的熱功率與時(shí)間成正比
解析：三角形線框向外勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于有效切割磁感線的長(zhǎng)度l＝vt，所以線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E＝Blv＝Bv2t，故選項(xiàng)A正確；線框離開磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)線圈的電荷量Q＝It＝ΔΦΔtR×Δt＝Bl22R，選項(xiàng)B正確；當(dāng)線框恰好剛要完全離開磁場(chǎng)時(shí)，線框有效切割磁感線的長(zhǎng)度最大，則F＝BIl＝B2l2vR，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線框的熱功率為P＝Fv＝BIvt×v＝B2v4t2R，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
答案：AB
圖9－3－22
7．兩根相距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖9－3－22所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面．質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，回路總電阻為2R.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度v沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿也正好以某一速度向下勻速運(yùn)動(dòng)．重力加速度為g.以下說(shuō)法正確的是()
A．a(chǎn)b桿所受拉力F的大小為μmg＋B2L2v2RB．cd桿所受摩擦力為零
C．cd桿向下勻速運(yùn)動(dòng)的速度為2mgRB2L2D．a(chǎn)b桿所受摩擦力為2μmg
解析：ab桿的速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向平行，只有cd桿運(yùn)動(dòng)切割磁感線，設(shè)cd桿向下運(yùn)動(dòng)的速度為v1，根據(jù)閉合電路的歐姆定律及法拉第電磁感應(yīng)定律有：I＝E2R，E＝BLv1
cd桿只受到豎直向下的重力mg和豎直向上的安培力作用(因?yàn)閏d桿與導(dǎo)軌間沒(méi)有正壓力，所以摩擦力為零)．由平衡條件得：mg＝BLI＝B2L2v12R
解得cd桿向下勻速運(yùn)動(dòng)的速度為2mgRB2L2
ab桿的受力如圖所示，根據(jù)平衡條件可得：FN＝2mg，F(xiàn)＝Ff＝2μmg
綜上所述，選項(xiàng)B、C、D正確．
答案：BCD

圖9－3－23
8．如圖9－3－23所示，AB、CD為兩個(gè)平行的水平光滑金屬導(dǎo)軌，處在方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．AB、CD的間距為L(zhǎng)，左右兩端均接有阻值為R的電阻．質(zhì)量為m長(zhǎng)為L(zhǎng)且不計(jì)電阻的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，并與輕質(zhì)彈簧組成彈簧振動(dòng)系統(tǒng)．開始時(shí)，彈簧處于自然長(zhǎng)度，導(dǎo)體棒MN具有水平向左的初速度v0，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，導(dǎo)體棒MN第一次運(yùn)動(dòng)到最右端，這一過(guò)程中AC間的電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則()
A．初始時(shí)刻導(dǎo)體棒所受的安培力大小為2B2L2v0R
B．從初始時(shí)刻至導(dǎo)體棒第一次到達(dá)最左端的過(guò)程中，整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱為2Q3
C．當(dāng)導(dǎo)體棒第一次到達(dá)最右端時(shí)，彈簧具有的彈性勢(shì)能為12mv20－2Q
D．當(dāng)導(dǎo)體棒再次回到初始位置時(shí)，AC間電阻R的熱功率為B2L2v20R
解析：初始時(shí)刻由E＝BLv0、I＝2ER及F＝BIL可解得F＝2B2L2v0R，A正確；由于導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故從開始到第一次到達(dá)最左端過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q′大于從左端運(yùn)動(dòng)到平衡位置產(chǎn)生的焦耳熱，即Q′13×2Q，B錯(cuò)誤；由能量守恒可知C正確；當(dāng)導(dǎo)體棒再次回到平衡位置時(shí)，其速度vv0，AC間電阻的實(shí)際熱功率為P＝B2L2v2R，故D錯(cuò)誤．
答案：AC
圖9－3－24
9．如圖9－3－24所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間的傾角為θ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，與阻值為R的定值電阻相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.有一質(zhì)量為m長(zhǎng)為l的導(dǎo)體棒從ab位置獲得平行于斜面的，大小為v的初速度向上運(yùn)動(dòng)，最遠(yuǎn)到達(dá)a′b′的位置，滑行的距離為s，導(dǎo)體棒的電阻也為R，與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.則()
A．上滑過(guò)程中導(dǎo)體棒受到的最大安培力為B2l2vR
B．上滑過(guò)程中電流做功發(fā)出的熱量為12mv2－mgs(sinθ＋μcosθ)
C．上滑過(guò)程中導(dǎo)體棒克服安培力做的功為12mv2
D．上滑過(guò)程中導(dǎo)體棒損失的機(jī)械能為12mv2－mgssinθ
解析：電路中總電阻為2R，故最大安培力的數(shù)值為B2l2v2R.由能量守恒定律可知：導(dǎo)體棒動(dòng)能減少的數(shù)值應(yīng)該等于導(dǎo)體棒重力勢(shì)能的增加量以及克服安培力做功產(chǎn)生的電熱和克服摩擦阻力做功產(chǎn)生的內(nèi)能．其公式表示為：12mv2＝mgssinθ＋μmgscosθ＋Q電熱，則有：Q電熱＝12mv2－(mgssinθ＋μmgscosθ)，即為安培力做的功．導(dǎo)體棒損失的機(jī)械能即為安培力和摩擦力做功的和，W損失＝12mv2－mgssinθ.B、D正確．
答案：BD
圖9－3－25
10．如圖9－3－25甲所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的邊長(zhǎng)為10cm的正方形閉合金屬線框，線框的質(zhì)量為m＝0.02kg，電阻為R＝0.1Ω.在線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，MN是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界線，并與線框的bc邊平行，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直．現(xiàn)讓線框由距MN的某一高度從靜止開始下落，經(jīng)0.2s開始進(jìn)入磁場(chǎng)，圖乙是線框由靜止開始下落的v－t圖象．空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2求：
(1)金屬框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度；
(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．
解析：(1)由圖象可知：線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)后，由于受到重力和安培力的作用線框處于平衡狀態(tài)．設(shè)此時(shí)線框的速度是v0，則由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可得：v0＝gt①
由①式可解得：v0＝2m/s.②
(2)設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，由電學(xué)及力學(xué)知識(shí)可得以下方程：E＝BLbcv0③
I＝ER④
FA＝BILbc⑤
FA＝mg⑥
由以上方程可解得：B＝1T．⑦
答案：(1)2m/s(2)1T
圖9－3－26
11．光滑的平行金屬導(dǎo)軌長(zhǎng)L＝2m，兩導(dǎo)軌間距d＝0.5m，軌道平面與水平面的夾角θ＝30°，導(dǎo)軌上端接一阻值為R＝0.6Ω的電阻，軌道所在空間有垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，如圖9－3－26所示．有一質(zhì)量m＝0.5kg、電阻r＝0.4Ω的金屬棒ab，放在導(dǎo)軌最上端，其余部分電阻不計(jì)．已知棒ab從軌道最上端由靜止開始下滑到最底端脫離軌道的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1＝0.6J，取g＝10m/s2，試求：
(1)當(dāng)棒的速度v＝2m/s時(shí)，電阻R兩端的電壓；
(2)棒下滑到軌道最底端時(shí)速度的大小；
(3)棒下滑到軌道最底端時(shí)加速度a的大?。?br> 解析：(1)當(dāng)棒的速度v＝2m/s時(shí)，棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Bdv＝1V
此時(shí)電路中的電流I＝ER＋r＝1A，所以電阻R兩端的電壓U＝IR＝0.6V.
(2)根據(jù)Q＝I2Rt得Q1Q2＝Rr，可知在棒下滑的整個(gè)過(guò)程中金屬棒中產(chǎn)生的熱量
Q2＝rRQ1＝0.4J
設(shè)棒到達(dá)最底端時(shí)的速度為v2，根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，有：mgLsinθ＝12mv22＋Q1＋Q2
解得：v2＝4m/s.
(3)棒到達(dá)最底端時(shí)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I2＝Bdv2R＋r＝2A
根據(jù)牛頓第二定律有：mgsinθ－BI2d＝ma，解得：a＝3m/s2.
答案：(1)0.6V(2)4m/s(3)3m/s2
圖9－3－27
12．如圖9－3－27所示，兩足夠長(zhǎng)的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)＝1m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角α＝30°，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1＝2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向上，長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m1＝2kg、電阻為R1＝1Ω.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路，電路中通過(guò)導(dǎo)線接一對(duì)水平放置的平行金屬板，兩板間的距離和板長(zhǎng)均為d＝0.5m，定值電阻為R2＝3Ω，現(xiàn)閉合開關(guān)S并將金屬棒由靜止釋放，重力加速度為g＝10m/s2，試求：
(1)金屬棒下滑的最大速度為多大？
(2)當(dāng)金屬棒下滑達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，整個(gè)電路消耗的電功率P為多少？
(3)當(dāng)金屬棒穩(wěn)定下滑時(shí)，在水平放置的平行金屬間加一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2＝3T，在下板的右端且非?？拷掳宓奈恢糜幸毁|(zhì)量為m2＝3×10－4kg、帶電量為q＝－1×10－4C的液滴以初速度v水平向左射入兩板間，該液滴可視為質(zhì)點(diǎn)．要使帶電粒子能從金屬板間射出，初速度v應(yīng)滿足什么條件？
解析：(1)當(dāng)金屬棒勻速下滑時(shí)速度最大，設(shè)最大速度為vm，達(dá)到最大時(shí)則有m1gsinα＝F安
F安＝ILB1，I＝B1LvmR1＋R2，所以m1gsinα＝B21L2vmR1＋R2，解得最大速度vm＝10m/s.
(2)整個(gè)電路消耗的電功率P＝m1gsinαvm，所以P＝100W.
(3)金屬棒下滑穩(wěn)定時(shí)，兩板間電壓U＝IR2＝15V，因?yàn)橐旱卧趦砂彘g有m2g＝qUd，所以該液滴在兩平行金屬板間做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)液滴恰從上板左端邊緣射出時(shí)：r1＝d＝m2v1B2q，所以v1＝0.5m/s；當(dāng)液滴恰從上板右側(cè)邊緣射出時(shí)：r2＝d2＝m2v2B2q，所以v2＝0.25m/s
初速度v應(yīng)滿足的條件是：v≤0.25m/s或v≥0.5m/s.
答案：(1)10m/s(2)100W(3)v≤0.25m/s或v≥0.5m/s