高中物理電磁感應(yīng)教案

電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用學(xué)案與課件及3份訓(xùn)練試題。

一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學(xué)生的理解性，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是高中教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓上課時(shí)的教學(xué)氛圍非?；钴S，幫助高中教師能夠更輕松的上課教學(xué)。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的高中教案呢？小編特地為大家精心收集和整理了“電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用學(xué)案與課件及3份訓(xùn)練試題”，供您參考，希望能夠幫助到大家。

第五節(jié)：電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
（1）、了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念及不同。
（2）、了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。
（3）、能用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的公式進(jìn)行分析和計(jì)算。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。
【學(xué)習(xí)方法】類比法、練習(xí)法
【學(xué)習(xí)過程】
一、溫故知新：
1、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？

2、導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與什么因素有關(guān)，表達(dá)式是什么，它成立的條件又是什么？
二、學(xué)習(xí)新課
（一）、感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理也不同，一般分為兩種：一種是不變，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種電動(dòng)勢(shì)稱作，另外一種是不動(dòng)，由于磁場(chǎng)變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱作。
1、感應(yīng)電場(chǎng)
19世紀(jì)60年代，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場(chǎng)理論中指出，變化的磁場(chǎng)會(huì)在周圍空間激發(fā)一種電場(chǎng)，我們把這種電場(chǎng)叫做感應(yīng)電場(chǎng)。
靜止的電荷激發(fā)的電場(chǎng)叫，靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是由發(fā)出，到終止，電場(chǎng)線閉合，而感應(yīng)電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)線是的，如圖所示，如果空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)，而產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
感應(yīng)電場(chǎng)是產(chǎn)生或的原因，感應(yīng)電場(chǎng)的方向也可以由來判斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場(chǎng)的方向。
2、感生電動(dòng)勢(shì)
（1）產(chǎn)生：磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)，閉合導(dǎo)體中的在電場(chǎng)力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
（2）定義：由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成為。
（3）感生電場(chǎng)方向判斷：定則。

例題，在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場(chǎng)，電場(chǎng)線為一簇閉合曲線，這可能是（）
A．沿AB方向磁場(chǎng)在迅速減弱
B.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)
C.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速減弱
D.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)

總結(jié)：已知感應(yīng)電場(chǎng)方向求原磁通量的變化情況的基本思路是：

感應(yīng)電場(chǎng)的方向感應(yīng)磁場(chǎng)的方向磁通量的變化情況

3、感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生
由感應(yīng)電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感生電動(dòng)勢(shì)，感生電動(dòng)勢(shì)在電路中的作用就是充當(dāng)，其電路是電路，當(dāng)它和外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電。
變化的磁場(chǎng)在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其中感應(yīng)電場(chǎng)就相當(dāng)于電源內(nèi)部所謂的非靜電力，對(duì)電荷產(chǎn)生作用。例如磁場(chǎng)變化時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=
（二）、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
導(dǎo)體切割磁感線時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理是什么呢？

導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)？

它是如何將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的？

1、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
（1）產(chǎn)生：運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
（2）大小：E=（B的方向與v的方向）
（3）動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小的推導(dǎo)：
2、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)原因分析
導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，它是由于導(dǎo)體中的自由電子受到洛倫茲力的作用而引起的。
如圖所示，一條直導(dǎo)線CD在云強(qiáng)磁場(chǎng)B中以速度v向右運(yùn)動(dòng)，并且導(dǎo)線CD與B、v的方向垂直，由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起以速度v運(yùn)動(dòng)，因此每個(gè)電子受到的洛倫茲力為：
F洛=Bev
F的方向豎直向下，在力F的作用下，自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過剩的負(fù)電荷，導(dǎo)體上端出現(xiàn)過剩的正電荷，結(jié)果使導(dǎo)體上端D的電勢(shì)高于下端C的電勢(shì)，出現(xiàn)由D指向C的靜電場(chǎng)，此電場(chǎng)對(duì)電子的靜電力F’的方向向上，與洛倫茲力F方向相反，隨著導(dǎo)體兩端正負(fù)電荷的積累，電場(chǎng)不斷增強(qiáng)，當(dāng)作用在自由電子上的靜電力與電子受到的洛倫茲力相平衡時(shí)，DC兩端產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差如果用另外的導(dǎo)線把CD兩端連接起來，由于D段的電勢(shì)比C段的電勢(shì)高，自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時(shí)針流動(dòng)，形成逆時(shí)針方向的電流，如圖乙所示，電荷的流動(dòng)使CD兩端積累的電荷不斷減少，洛倫茲力又不斷使自由電子從D端運(yùn)動(dòng)到C端從而在CD兩端維持一個(gè)穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)。
可見運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體CD就是一個(gè)電源，D端是電源的正極，C端是電源的負(fù)極，自由電子受洛倫茲力的用，從D端搬運(yùn)到C端，也可以看做是正電荷受洛倫茲力作用從C端搬運(yùn)到D端，這里洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義，電動(dòng)勢(shì)等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移動(dòng)到電源的正極非靜電力所做的功，作用在單位電荷上的洛倫茲力為：
F=F洛/e=Bv
于是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)就是：
E=FL=BLv
上式與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致。
(三)、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)具有相對(duì)性
動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的劃分，在某些情況下只有相對(duì)意義，如本章開始的實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵插入線圈中，如果在相對(duì)于磁鐵靜止的參考系觀察，磁鐵不動(dòng)，空間各點(diǎn)的磁場(chǎng)也沒有發(fā)生變化，而線圈在運(yùn)動(dòng)，線圈中的電動(dòng)勢(shì)是動(dòng)生的；但是，如果在相對(duì)于線圈靜止的參考系內(nèi)觀察，則看到磁鐵在運(yùn)動(dòng)，引起空間磁場(chǎng)發(fā)生變化，因而，線圈中的電動(dòng)勢(shì)是感生的，在這種情況下，究竟把電動(dòng)勢(shì)看作動(dòng)生的還是感生的，決定于觀察者所在的參考系，然而，并不是在任何情況下都能通過轉(zhuǎn)換參考系把一種電動(dòng)勢(shì)歸結(jié)為另一種電動(dòng)勢(shì)，不管是哪一種電動(dòng)勢(shì)，法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律都成立。
(四)應(yīng)用——電子感應(yīng)加速器
即使沒有導(dǎo)體存在，變化的磁場(chǎng)以在空間激發(fā)渦旋狀的感應(yīng)電場(chǎng)，電子感應(yīng)器就是應(yīng)用了這個(gè)原理，電子加速器是加速電子的裝置，他的主要部分如圖所示，畫斜線的部分為電磁鐵兩極，在其間隙安放一個(gè)環(huán)形真空室，電磁鐵用頻率為每秒數(shù)十周的強(qiáng)大交流電流來勵(lì)磁，使兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B往返變化，從而在環(huán)形真空室內(nèi)感應(yīng)出很強(qiáng)的感應(yīng)渦旋電場(chǎng)，用電子槍將電子注入喚醒真空室，他們?cè)跍u旋電場(chǎng)的作用下被加速，同時(shí)在磁場(chǎng)里受到洛倫茲力的作用，沿圓規(guī)道運(yùn)動(dòng)。
如何使電子維持在恒定半徑為R的圓規(guī)道上加速，這對(duì)磁場(chǎng)沿徑向分布有一定的要求，設(shè)電子軌道出的磁場(chǎng)為B，電子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的向心力為洛倫茲力，因此：
eBv=mv2/R
mv=ReB
也就是說，只要電子動(dòng)量隨磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比例增加，就可以維持電子在一定的軌道上運(yùn)動(dòng)。
【學(xué)習(xí)小結(jié)】

【學(xué)習(xí)心得】
讓學(xué)生知道電磁感應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理，激勵(lì)學(xué)生探求知識(shí)的來源和根源。有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)精神。

相關(guān)知識(shí)

電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用課件學(xué)案同步練習(xí)基礎(chǔ)夯實(shí)訓(xùn)練

第五節(jié)：電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
（1）、了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念及不同。
（2）、了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。
（3）、能用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的公式進(jìn)行分析和計(jì)算。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。
【學(xué)習(xí)方法】類比法、練習(xí)法
【學(xué)習(xí)過程】
一、溫故知新：
1、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？

2、導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與什么因素有關(guān)，表達(dá)式是什么，它成立的條件又是什么？

二、學(xué)習(xí)新課
（一）、感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理也不同，一般分為兩種：一種是不變，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種電動(dòng)勢(shì)稱作，另外一種是不動(dòng)，由于磁場(chǎng)變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱作。
1、感應(yīng)電場(chǎng)
19世紀(jì)60年代，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場(chǎng)理論中指出，變化的磁場(chǎng)會(huì)在周圍空間激發(fā)一種電場(chǎng)，我們把這種電場(chǎng)叫做感應(yīng)電場(chǎng)。
靜止的電荷激發(fā)的電場(chǎng)叫，靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是由發(fā)出，到終止，電場(chǎng)線閉合，而感應(yīng)電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)線是的，如圖所示，如果空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)，而產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
感應(yīng)電場(chǎng)是產(chǎn)生或的原因，感應(yīng)電場(chǎng)的方向也可以由來判斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場(chǎng)的方向。
2、感生電動(dòng)勢(shì)
（1）產(chǎn)生：磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)，閉合導(dǎo)體中的在電場(chǎng)力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
（2）定義：由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成為。
（3）感生電場(chǎng)方向判斷：定則。

例題，在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場(chǎng)，電場(chǎng)線為一簇閉合曲線，這可能是（）
A．沿AB方向磁場(chǎng)在迅速減弱
B.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)
C.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速減弱
D.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)

總結(jié)：已知感應(yīng)電場(chǎng)方向求原磁通量的變化情況的基本思路是：

感應(yīng)電場(chǎng)的方向感應(yīng)磁場(chǎng)的方向磁通量的變化情況

3、感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生
由感應(yīng)電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感生電動(dòng)勢(shì)，感生電動(dòng)勢(shì)在電路中的作用就是充當(dāng)，其電路是電路，當(dāng)它和外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電。
變化的磁場(chǎng)在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其中感應(yīng)電場(chǎng)就相當(dāng)于電源內(nèi)部所謂的非靜電力，對(duì)電荷產(chǎn)生作用。例如磁場(chǎng)變化時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=
（二）、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
導(dǎo)體切割磁感線時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理是什么呢？

導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)？

它是如何將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的？

1、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
（1）產(chǎn)生：運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
（2）大?。篍=（B的方向與v的方向）
（3）動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小的推導(dǎo)：

2、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)原因分析
導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，它是由于導(dǎo)體中的自由電子受到洛倫茲力的作用而引起的。
如圖所示，一條直導(dǎo)線CD在云強(qiáng)磁場(chǎng)B中以速度v向右運(yùn)動(dòng)，并且導(dǎo)線CD與B、v的方向垂直，由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起以速度v運(yùn)動(dòng)，因此每個(gè)電子受到的洛倫茲力為：
F洛=Bev
F的方向豎直向下，在力F的作用下，自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過剩的負(fù)電荷，導(dǎo)體上端出現(xiàn)過剩的正電荷，結(jié)果使導(dǎo)體上端D的電勢(shì)高于下端C的電勢(shì)，出現(xiàn)由D指向C的靜電場(chǎng)，此電場(chǎng)對(duì)電子的靜電力F’的方向向上，與洛倫茲力F方向相反，隨著導(dǎo)體兩端正負(fù)電荷的積累，電場(chǎng)不斷增強(qiáng)，當(dāng)作用在自由電子上的靜電力與電子受到的洛倫茲力相平衡時(shí)，DC兩端產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差如果用另外的導(dǎo)線把CD兩端連接起來，由于D段的電勢(shì)比C段的電勢(shì)高，自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時(shí)針流動(dòng)，形成逆時(shí)針方向的電流，如圖乙所示，電荷的流動(dòng)使CD兩端積累的電荷不斷減少，洛倫茲力又不斷使自由電子從D端運(yùn)動(dòng)到C端從而在CD兩端維持一個(gè)穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)。
可見運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體CD就是一個(gè)電源，D端是電源的正極，C端是電源的負(fù)極，自由電子受洛倫茲力的用，從D端搬運(yùn)到C端，也可以看做是正電荷受洛倫茲力作用從C端搬運(yùn)到D端，這里洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義，電動(dòng)勢(shì)等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移動(dòng)到電源的正極非靜電力所做的功，作用在單位電荷上的洛倫茲力為：
F=F洛/e=Bv
于是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)就是：
E=FL=BLv
上式與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致。
(三)、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)具有相對(duì)性
動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的劃分，在某些情況下只有相對(duì)意義，如本章開始的實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵插入線圈中，如果在相對(duì)于磁鐵靜止的參考系觀察，磁鐵不動(dòng)，空間各點(diǎn)的磁場(chǎng)也沒有發(fā)生變化，而線圈在運(yùn)動(dòng)，線圈中的電動(dòng)勢(shì)是動(dòng)生的；但是，如果在相對(duì)于線圈靜止的參考系內(nèi)觀察，則看到磁鐵在運(yùn)動(dòng)，引起空間磁場(chǎng)發(fā)生變化，因而，線圈中的電動(dòng)勢(shì)是感生的，在這種情況下，究竟把電動(dòng)勢(shì)看作動(dòng)生的還是感生的，決定于觀察者所在的參考系，然而，并不是在任何情況下都能通過轉(zhuǎn)換參考系把一種電動(dòng)勢(shì)歸結(jié)為另一種電動(dòng)勢(shì)，不管是哪一種電動(dòng)勢(shì)，法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律都成立。
(四)應(yīng)用——電子感應(yīng)加速器
即使沒有導(dǎo)體存在，變化的磁場(chǎng)以在空間激發(fā)渦旋狀的感應(yīng)電場(chǎng)，電子感應(yīng)器就是應(yīng)用了這個(gè)原理，電子加速器是加速電子的裝置，他的主要部分如圖所示，畫斜線的部分為電磁鐵兩極，在其間隙安放一個(gè)環(huán)形真空室，電磁鐵用頻率為每秒數(shù)十周的強(qiáng)大交流電流來勵(lì)磁，使兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B往返變化，從而在環(huán)形真空室內(nèi)感應(yīng)出很強(qiáng)的感應(yīng)渦旋電場(chǎng)，用電子槍將電子注入喚醒真空室，他們?cè)跍u旋電場(chǎng)的作用下被加速，同時(shí)在磁場(chǎng)里受到洛倫茲力的作用，沿圓規(guī)道運(yùn)動(dòng)。
如何使電子維持在恒定半徑為R的圓規(guī)道上加速，這對(duì)磁場(chǎng)沿徑向分布有一定的要求，設(shè)電子軌道出的磁場(chǎng)為B，電子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的向心力為洛倫茲力，因此：
eBv=mv2/R
mv=ReB
也就是說，只要電子動(dòng)量隨磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比例增加，就可以維持電子在一定的軌道上運(yùn)動(dòng)。
【學(xué)習(xí)小結(jié)】

【學(xué)習(xí)心得】
讓學(xué)生知道電磁感應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理，激勵(lì)學(xué)生探求知識(shí)的來源和根源。有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)精神。

法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案和課件與4份測(cè)試題

第四節(jié)：法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
（1）、知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),及決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素。
（2）、知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別Φ、ΔΦ、。
（3）、理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。
（4）、知道E=BLvsinθ如何推得。
（5）、會(huì)用解決問題。
（6）、經(jīng)歷探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)動(dòng)手能力和探究能力。
（7）、通過推導(dǎo)導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv，掌握運(yùn)用理論知識(shí)探究問題的方法。
（8）、通過比較感應(yīng)電流、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)，把握主要矛盾。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】法拉第電磁感應(yīng)定律探究過程。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件的區(qū)別。
【學(xué)習(xí)方法】實(shí)驗(yàn)分析、歸納法、類比法、練習(xí)鞏固
【教學(xué)用具】
多媒體課件、多媒體電腦、投影儀、檢流計(jì)、螺線管、磁鐵。
【學(xué)習(xí)過程】
一、溫故知新：
1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？

2、恒定電流中學(xué)過，電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？

3、在發(fā)生電磁感應(yīng)的情況下，用什么方法可以判定感應(yīng)電流的方向？

二、引入新課
1、問題1：既然會(huì)判定感應(yīng)電流的方向，那么，怎樣確定感應(yīng)電流的強(qiáng)弱呢？

2、問題2：如圖所示，在螺線管中插入一個(gè)條形磁鐵，問
①、在條形磁鐵向下插入螺線管的過程中,兩電路中是否都有電流?為什么?

②、有感應(yīng)電流,是誰充當(dāng)電源?

③、上圖中若電路是斷開的，有無感應(yīng)電流電流？有無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？

3、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件是什么？

4、比較產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件和產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件你有什么發(fā)現(xiàn)？

本節(jié)課我們就來一起探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
三、進(jìn)行新課
（一）、探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素
（1）探究目的：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小跟什么因素有關(guān)？（猜測(cè)）
（2）探究要求：
①、將條形磁鐵迅速和緩慢的插入拔出螺線管，記錄表針的最大擺幅。
②、迅速和緩慢移動(dòng)導(dǎo)體棒，記錄表針的最大擺幅。
③、迅速和緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，迅速和緩慢的插入拔出螺線管，分別記錄表針的最大擺幅；
（3）、探究問題：
問題1、在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？
問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系？
問題3：在實(shí)驗(yàn)中，快速和慢速效果有什么相同和不同？
（4）、探究過程
安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)。（能力培養(yǎng)）

（課件展示）回答以上問題
上面的實(shí)驗(yàn)，我們可用磁通量的變化率來解釋：
實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）時(shí)，大，I感，E感。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化有關(guān)，磁通量的變化越電動(dòng)勢(shì)越大,磁通量的變化越電動(dòng)勢(shì)越小。
（二）、法拉第電磁感應(yīng)定律
從上面的實(shí)驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn)，越大，E感越大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實(shí)驗(yàn)表明：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路磁通量的變化率成正比，即E∝。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。
（師生共同活動(dòng)，推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式）（課件展示）
E=k
在國(guó)際單位制中，電動(dòng)勢(shì)單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時(shí)間單位是秒（s），可以證明式中比例系數(shù)k=1，（同學(xué)們可以課下自己證明），則上式可寫成
E=
設(shè)閉合電路是一個(gè)N匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時(shí)相當(dāng)于N個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?br> E=
1.內(nèi)容:電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比
2.公式:ε=N
3.定律的理解:
??⑴磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區(qū)別Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt
??⑵感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成
??⑶感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由來判斷
??⑷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的不同表達(dá)式由磁通量的的因素決定：
??當(dāng)ΔΦ＝ΔＢＳcosθ則ε＝ΔＢ／ΔtＳcosθ
??當(dāng)ΔΦ＝ＢΔＳcosθ則ε＝ＢΔＳ／Δtcosθ
??當(dāng)ΔΦ＝ＢＳΔ(cosθ)則ε＝ＢＳΔ（cosθ）／Δt
4、特例——導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
用課件展示如圖所示電路，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？（課件展示）

這是導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算更簡(jiǎn)捷公式，需要理解
（1）B,L,V兩兩
（2）導(dǎo)線的長(zhǎng)度L應(yīng)為長(zhǎng)度
（3）導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí)，E=
（4）速度V為平均值（瞬時(shí)值），E就為（）
問題：當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向跟磁感線方向有一個(gè)夾角θ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用上面的公式計(jì)算嗎？
用課件展示如圖所示電路，閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
解析：可以把速度v分解為兩個(gè)分量：垂直于磁感線的分量v1=vsinθ和平行于磁感線的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
E=BLv1=BLvsinθ
強(qiáng)調(diào)：在國(guó)際單位制中，上式中B、L、v的單位分別是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v與B的夾角。
5、公式比較
與功率的兩個(gè)公式比較得出E=ΔΦ/Δt：求平均電動(dòng)勢(shì)
E=BLV：v為瞬時(shí)值時(shí)求瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)，v為平均值時(shí)求平均電動(dòng)勢(shì)
課堂練習(xí)：
例題1：下列說法正確的是（）
A、線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
B、線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
C、線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
D、線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
例題2：一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場(chǎng)放置，在0.5s內(nèi)穿過它的磁場(chǎng)從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

例題3、如圖所示，在磁感強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與之垂直的金屬框ABCD，框電阻不計(jì)，上面接一個(gè)長(zhǎng)0.1m的可滑動(dòng)的金屬絲ab，已知金屬絲質(zhì)量為0.2g，電阻R＝0.2Ω，不計(jì)阻力，求金屬絲ab勻速下落時(shí)的速度。(4m／s)
??問1：將上題的框架豎直倒放，使框平面放成與水平成30°角，不計(jì)阻力，B垂直于框平面，求v？
??問2：上題中若ab框間有摩擦阻力，且μ＝0.2，求v？
??問3：若不計(jì)摩擦，而將B方向改為豎直向上，求v？
??問4：若此時(shí)再加摩擦μ＝0.2，求v？
??問5：如圖所示在問2中的BC中間加ε＝0.3v、r＝0.8Ω的電池，求v？
??問6：上題中若有摩擦，μ＝0.2，求v？
??問7：B改為豎直向上，求v？
??問8：將電池ε反接時(shí)的各種情況下，求v？
【學(xué)習(xí)小結(jié)】
1、認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。
2、自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。

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)生通過課前預(yù)習(xí)和課堂上的探究性學(xué)習(xí)來達(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，形成了電流，或者說產(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兩端聚集電荷越來越多，在CD棒間產(chǎn)生的電場(chǎng)越來越強(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，下列說法中正確的是（）
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较颍较蛴业姆较驗(yàn)橥饬Φ恼较?，則在0~t時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過導(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)針方向轉(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)過程線框沒有轉(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兩個(gè)磁場(chǎng)到位置乙，規(guī)定感應(yīng)電流逆時(shí)針方向?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過程；線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)為B過程；線圈下邊剛出磁場(chǎng)到上邊剛出磁場(chǎng)為C過程，則()
A．在A過程中，線圈一定做加速運(yùn)動(dòng)
B．在B過程中，線圈機(jī)械能不變，并做勻加速運(yùn)動(dòng)
C．在A和C過程中，線圈內(nèi)電流方向相同
D．在A和C過程中，通過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過程中電流方向相反，A過程為逆時(shí)針，C過程為順時(shí)針．由公式q＝It＝ΔΦΔtRΔt＝ΔΦR，A和C過程線圈磁通量的變化量相同，故通過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)針方向?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)針方向．
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．上滑過程與下滑過程通過電阻R的電荷量大小相等
D．上滑過程通過某位置的加速度大小等于下滑過程中通過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)體棒上滑和下滑過程中機(jī)械能不斷減小，對(duì)上滑過程安培力斜向下，下滑過程安培力斜向上，所以上滑過程通過某位置的加速度大小與下滑過程中通過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；上滑過程與下滑過程通過電阻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)的過程中()
A．線框中的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻增大B．通過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)過程中，通過線圈的電荷量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)過一段時(shí)間，導(dǎo)體棒MN第一次運(yùn)動(dòng)到最右端，這一過程中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．上滑過程中導(dǎo)體棒受到的最大安培力為B2l2vR
B．上滑過程中電流做功發(fā)出的熱量為12mv2－mgs(sinθ＋μcosθ)
C．上滑過程中導(dǎo)體棒克服安培力做的功為12mv2
D．上滑過程中導(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