12电磁感应运用3

高二物理 科学案 序号 10 年级 班 教师 学生

课题： 第4节 法拉第电磁感应定律3

学习目标：

能够正确运用电磁感应定律处理相关的问题：

教学难点：法拉第电磁感应定律的理解及实际应用

如图24—5所示，有一边长为L 的正方形导线框，质量为m ，由高度H 处自由下落，其下边ab 进入匀强磁场时，线框开始做减速运动，直到上边cd 离开磁场区域，线圈刚离开磁场区域时的速度恰好为刚进入时的一半，此磁场区域的宽度

也为L ，则下列结论正确的是（ ）

A ．线框穿过磁场区域时做匀减速直线运动

B ．线框穿过磁场区域时加速度方向先向上后向

C ．线框进磁场时的加速度大于出磁场时的加速度

D ．线框穿过磁场区域的过程中发出的焦耳

为mg （2L +3H /4）

如图所示，一电阻为R 的矩形线圈abcd ，边长分别为L 1和L 2，沿水平方向以恒定的速度v 通过一匀强磁场，磁场区域的宽度为L ，

磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里。则如果L 1＞L ，则 线圈通过磁场区域的过程中，一共释放了 焦耳热；如果L 1＜L ，则线圈通过磁场区域的过程中，一 共释放了 焦耳热。

图甲中的a 是一个边长为为L 的正方向导线框， 其电阻为R .线框以恒定速度v 沿x 轴运动，并穿过图中 所示的匀强磁场区域b .如果以x 轴的正方向作为力的正 方向.线框在图示位置的时刻作为时间的零点，则磁场对

线框的作用力F 随时间变化的图线应为图乙中的哪个图？（B ）

课堂练习：

1、（2008宣武）如图所示为某一电路的俯视图，空中存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B ，在同一水平面上固定着平行金属轨道MN

和PQ ，两轨道间的距离为l 。金属杆ab 沿垂直轨道方向放置在两轨道上，金属杆ab 在MN 和PQ 间的电阻为r ，且与轨道接触良好。与两轨道连接的电路中有两个阻值相同的电阻R 1和R 2，且R 1=R 2=R ，电阻R 2

与一电容器串联，电容器的电容为C ，轨道光滑且不计轨道的电阻。若金属杆ab 在某一水平拉力的作用下以速度v 沿金属轨道向右做匀速直线运动，那么在此过程中：

（1）过电阻R 1的电流为多大？

（2）电容器的带电量为多大？

（3）这个水平拉力及其功率分别为多大？

作业：

1：如图甲，平行导轨MN 、PQ 水平放置，电阻不计.两导轨间距d =10cm ，导体棒ab 、cd 放在导轨上，

并与导轨垂直.每根棒在导轨间的部分，电阻均为R=1.0Ω.用长为L =20cm 的绝缘丝线将两棒系住.整个装置处在匀强磁场中.t =0的时刻，磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态.此后，磁感应强度B 随时间t 的变化如图乙所示.不计感应电流磁场的影响.整个过程丝线未被拉断.求：

（1）0~2.0s 的时间内，电路中感应电流的大小与方向； （2）.

2

/s

图乙

2、两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L ，导轨上面横放着两根导体棒ab 和cd ，构成矩形回路，如图24—14所示。两导体棒的质量皆为m ，电阻皆为R ，回路中其余部分电阻可不计。在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B 。设两导体均可沿导轨无摩擦滑行。开始时，棒cd 静止，棒ab 有指向棒cd 的初速度v 0。若两导体棒在运动过程中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少？ 2）当ab 棒的速度变为初速度的3/4时，cd 棒的加速度是多少？

图24—14

3、如图24—15所示，虚线L 1、L 2之间是磁感应强度为B 1的匀强磁场，虚线L 2、L 3之间是磁感应强度为B 2的匀强磁场，L 1、L 2、L 3都水平，L 2、L 3高度差为a 。质量为m 、边长为a 的正方形线框自某一高度由静止下落，依次经过两匀强磁场区域。已知L 1、L 2间高度为2a ，线框在进入B 1的过程中做匀速运动，速度大小为v 1，在B 1中加速一段时间后又匀速进入和穿出B 2，进入和穿出B 2时的速度恒为v 2，求： （1）B 1：B 2； （2）v 1：v 2；

（3）在整个下落过程中线框中产生的焦耳热。

4、如图12-17所示，一质量为m =0.016kg 、长L =0.5m 、宽d =0.1m 、电阻R =0.1Ω的矩形线圈，从h 1=5m 的高处由静止开始下落，然后进入匀强磁场，当下边进入磁场时，由于磁场力的作用，线圈正好作匀速运动。

（1）求匀强磁场的磁感应强度B 。

（2）如果线圈的下边通过磁场所经历的时间t =0.15s ，求磁场区域的高度h 2. （3）求线圈的下边刚离开磁场的瞬间，线圈的加速度的大小和方向。 （4）从线圈的下边进入磁场开始到线圈下边离开磁场的时间内，在线圈中产生的焦耳热是多少？

5、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=0.3m 。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.4Ω。导轨上停放一质量m=0.1kg 、电阻r=0.2Ω的金属杆ab ，整个装置处于磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。利用一外力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 所做的功为0.3J ，求回路中定值电阻R 上产生的焦耳热是多少。

6、如图所示，固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PO 、MN ，PQ 、MN 的电阻不计，间距为d =0.5m .P 、M 两端接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向下的磁感应强度B =0.2T 的匀强磁场中.电阻均为r =0.1Ω，质量分别为m 1=300g 和m 2=500g 的两金属棒L 1、L 2平行的搁在光滑导轨上，现固定棒L 1，L 2在水平恒力F =0.8N 的作用下，由静止开始做加速运动，试求:

(1)当电压表的读数为U =0.2V 时，棒L 2的加速度多大？ (2)棒L 2能达到的最大速度v m .

(3)若在棒L 2达到最大速度v m 时撤去外力F ，并同时释放棒L 1，求棒L 2达到稳定时的速度值.

(4)若固定棒L 1，当棒L 2的速度为v ，且离开棒L 1距离为S 的同时，撤去恒力F ，为保持棒L 2做匀速运动，可以采用将B 从原值(B 0=0.2T )逐渐减小的方法，则磁感应强度B 应怎样随时间变化(写出B 与时间t 的关系式)？

h h 2 图12-17

甲 乙

a

b

P 接电脑