粤教版选修法拉第电磁感应定律的应用省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

1.如如图图所表示，先后以速度所表示，先后以速度v1和和v2匀速把一矩形匀速把一矩形线线圈拉出有界匀圈拉出有界匀强强磁磁场场区域，区域，v2=2v1，在先后两，在先后两种情况下（种情况下（）A.线线圈中感圈中感应电应电流之比流之比I1：I2=2：1B.作用在作用在线线圈上外力大小之比圈上外力大小之比F1：F2=1：2C.线线圈中圈中产产生焦耳生焦耳热热之比之比Q1：Q2=1：4D.经过线经过线圈某截面圈某截面电电荷量之比荷量之比q1：q2=1：2B推推论论和和惯惯用公式：用公式：第1页2.如如图图所表示所表示,A、B两个两个闭闭合合线线圈圈为为一一样导线样导线制制成，匝数均成，匝数均为为10匝匝,A半径是半径是B半径二倍半径二倍,图图示区示区域内有匀域内有匀强强磁磁场场,且磁感且磁感应应强强度随度随时间时间均匀减小。均匀减小。(1)A、B线线圈中圈中产产生感生感应电动势应电动势之比是多少之比是多少?(2)两两线线圈中感圈中感应电应电流之比是多少流之比是多少?4：12：1第2页1.5 法拉第电磁感应法拉第电磁感应定律应用定律应用(1)电路问题电路问题第3页一、法拉第电机一、法拉第电机推推论论：第4页以下列以下列图图所表示，所表示，铜铜杆杆Oa长为长为L,在垂直于匀在垂直于匀强强磁磁场场平面上平面上绕绕O点以角速度点以角速度匀速匀速转动转动，磁，磁场场磁磁感感应应强强度度为为B，求杆，求杆Oa两端两端电势电势差差,并分析并分析O、a两点两点电势电势高低。高低。AOA讨论与交流讨论与交流第5页例例1：把：把电电阻阻为为18均匀均匀导线导线弯成如弯成如图图所表示金所表示金属属圆环圆环，直径，直径D=0.80m，将，将圆环圆环垂直于磁垂直于磁场场方向方向固定，磁感固定，磁感应应强强度度B=0.5T。一根。一根电电阻阻为为1.25/m指指导线导线PQ，沿，沿圆环圆环平面向左以平面向左以3m/s速度匀速滑速度匀速滑行。当它行。当它经过图经过图中所表示位置中所表示位置时时，求：（，求：（1）直）直线线中中产产生感生感应电动势应电动势；（2）此）此时环时环上上发烧损发烧损耗功率。耗功率。1.2V，0.21W第7页voPQ等效等效电电路路图图：R1R2ErvoPQ60R1=R2=9 r=1 D=0.80m v=3.0m/s第8页第9页1、求感应电动势问题、求感应电动势问题2、求感应电流问题、求感应电流问题3、求电功和电功率问题（包含电热和热功率）、求电功和电功率问题（包含电热和热功率）4、求流过闭合回路电量问题、求流过闭合回路电量问题二、电磁感应中电路问题二、电磁感应中电路问题第10页B例例2.如如图图所表示，先后以速度所表示，先后以速度v1和和v2匀速地把匀速地把线线圈从同一位置拉出有界匀圈从同一位置拉出有界匀强强磁磁场场B，若，若v2=2v1,则则在先后两次拉出在先后两次拉出过过程中求出以下关系程中求出以下关系:1.线线圈中感圈中感应电应电流比流比;3.线线圈中圈中产产生生热热量比量比;2.作用在作用在线线圈上外力比圈上外力比;4.作用在作用在线线圈上外力功率比。圈上外力功率比。1：21：21：21：4第11页1.在磁感在磁感应应强强度度为为B匀匀强强磁磁场场中中,有一个匝数有一个匝数为为n矩形矩形线线圈圈,边长边长ab=L1,bc=L2线线圈圈绕绕中心中心轴轴OO以以角速度角速度由由图图示位置逆示位置逆时针时针方向方向转动转动。试试求求:(1)线线圈中圈中产产生感生感应电动势应电动势最大最大值值;(2)线线圈圈转过转过1/4周周过过程中平均感程中平均感应电动势应电动势。(3)设线设线圈圈总电总电阻阻为为R，线线圈圈转过转过1/4周周过过程中程中经过经过某一截某一截面面电电量。量。cBdOOab 课堂训练课堂训练第12页第13页2.如如图图所表示，在一个光滑金属框架上垂直放置所表示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根一根长长l=0.4m金属棒金属棒ab，其，其电电阻阻r=0.1。框架左。框架左端端电电阻阻R=0.4垂直框面匀垂直框面匀强强磁磁场场磁感磁感强强度度B=0.1T。当用外力使棒。当用外力使棒ab以速度以速度v=5m/s右移右移时时，ab棒中棒中产产生感生感应电动势应电动势=_，经过经过ab棒棒电电流流I=_。ab棒两端棒两端电势电势差差Uab=_，在，在电电阻阻R上消耗功率上消耗功率PR=_，在，在ab棒上消耗棒上消耗发烧发烧功率功率PR=_，切割运，切割运动动中中产产生生电电功率功率P=_。0.2V0.4A0.16V0.064W0.016W0.08Wab棒所受安培力棒所受安培力Fab=。0.016N第14页3.如如图图所表示，有一弯成所表示，有一弯成角光滑金属角光滑金属导轨导轨POQ，水平放置在磁感，水平放置在磁感应应强强度度为为B匀匀强强磁磁场场中，磁中，磁场场方向与方向与导轨导轨平面垂直，有一金属棒平面垂直，有一金属棒MN与与导轨导轨OQ边边垂直放置，当金属棒从垂直放置，当金属棒从O点开始以加速度点开始以加速度a向右匀加速运向右匀加速运动动 t 秒秒时时，棒与，棒与导轨导轨所所组组成回路成回路中感中感应电动势应电动势是多少是多少?E=(Ba2t3tan)/2这段时间内平均感这段时间内平均感应电动势是多少？应电动势是多少？E=(Ba2t3tan)/8第15页4.三角形金属三角形金属导轨导轨MON上放有一根金属高上放有一根金属高ab，在外力作用下，以速度在外力作用下，以速度v匀速向右运匀速向右运动动，设导轨设导轨和金属杆都是由粗和金属杆都是由粗细细相同同种材料制成，相同同种材料制成，ab与与导轨导轨接触良好，接触良好，则则（）A.电电路中感路中感应电动势应电动势大小不大小不变变B.电电路中感路中感应电动势应电动势不停增大不停增大C.电电路中感路中感应电应电流大小不流大小不变变D.电电路中感路中感应电应电流逐步增大流逐步增大voabMNBC第16页AUBL v0 FB2 L2 v0/RBUBL v0 F0CU0 F0DUq/C FB2 L2 v0/R5.U 型型线线框框 abcd 处处于匀于匀强强磁磁场场中，磁感中，磁感强强度度为为B，方向垂直于，方向垂直于纸纸面向内。面向内。长长度度为为L 直直导线导线MN中中间间串有一个串有一个电压电压表跨接在表跨接在ab 与与cd 上且与上且与ab 垂直，垂直，各个接触点是光滑。各个接触点是光滑。现现令令MN以速度以速度v0 向右匀速向右匀速运运动动，用，用U表示表示电压电压表表读读数，数，q 表示表示电电容器所容器所带带电电量，量，C 表示表示电电容器容器电电容。容。F 表示表示对对MN 力。力。设设电压电压表体表体积积很小，其中很小，其中线线圈切割磁感圈切割磁感线对线对MN间间电压电压影响能影响能够够忽略不忽略不计计。则则（）a bRv0VNMBcdCC第17页1.如如图图，在一磁感，在一磁感应应强强度度 B=0.5T 匀匀强强磁磁场场中，中，垂直于磁垂直于磁场场方向水平放置两根相距方向水平放置两根相距为为 h=0.1m 平平行金属行金属导轨导轨MN 与与PQ，导轨电导轨电阻不阻不计计，在两根，在两根导轨导轨端点端点N、Q之之间连间连接有一接有一R=0.3 电电阻。阻。导轨导轨上跨放着一根上跨放着一根长长l=0.2m，每米，每米长电长电阻阻为为r=2/m金属棒金属棒ab，与，与导轨导轨正交放置，交点正交放置，交点为为c、d，当，当金属棒以速度金属棒以速度 v=4m/s 向左作匀速运向左作匀速运动时动时，试试求：求：1.电电阻阻R中中电电流大小和方向流大小和方向;2.金属棒金属棒ab 两端两端电势电势差。差。BRQPNM hla d c bv 【综合练习综合练习】0.4A,方向方向NQUab=Ucd+E=0.32V第18页解：解：画出等效画出等效电电路如路如图图示：示：E/2EE/2Rad bcNQE=Bhv=0.2V rcd=rh=20.1=0.2 I=E/(R+r1)=0.4A方向方向NQUab=Uac+Ucd+UdbUab=Ucd+E=0.32VUcd=IR=0.12V第19页2.M、N是水平放置足是水平放置足够长够长平行金属板，板平行金属板，板间间有有磁磁场场，B=0.25T，板，板间间距距d=0.4m，P、Q是是电电阻阻不不计导轨计导轨，其，其间间接有接有R=0.3 电电阻。已知阻。已知dMP=dNQ=0.1m。一根。一根总总阻阻值值R0=0.2导导体棒体棒ab紧紧贴贴MNPQ无摩擦滑无摩擦滑动动。若一重力不。若一重力不计计，q=1.610-19C粒子以粒子以v0=7m/s速度水平射入速度水平射入MN两板两板间间，恰能做匀速直，恰能做匀速直线线运运动动。求：。求：(1)若若ab不不动动，粒，粒子将怎子将怎样样运运动动？(2)ab以多大速度以多大速度v向什向什么方向移么方向移动动？(3)维维持持ab棒做匀速直棒做匀速直线线运运动动外力外力F=？类题类题演演练练v0qMNBRQPa d c b第20页v0qMNBRQPa d c b匀速匀速圆圆周运周运动动8m/s，水平向右水平向右0.05N第21页3.倾角为30斜面上，有一导体框架，宽为L=1m，不计电阻，垂直斜面匀强磁场磁感应强度为B=0.2T，置于框架上金属杆ab，质量m=0.2kg，电阻0.1，如图所表示。不计摩擦，当金属杆ab由静止下滑时，求：(1)当杆速度到达2m/s时，ab两端电压；(2)回路中最大电流和功率.30baL0V5A，2.5 W第22页解：解：(1)(1)画出等效电路如图示画出等效电路如图示Erab不不计计框架框架电电阻，外阻，外电电阻阻为为0，Uab=0(2)ab匀速运匀速运动时动时速度最大，速度最大，感感应电应电流和功率最大流和功率最大mgsin30=BImL Im=mgsin30/BL=5AP=Im2 r=2.5 W第23页LB ba4.如如图图所表示，所表示，导线导线框架框架宽宽L=1m，与一水平面成，与一水平面成=300角角倾倾斜放置在匀斜放置在匀强强磁磁场场中，磁感中，磁感应应强强度位度位B=0.2T垂直框面向上，在框架上垂直框垂直框面向上，在框架上垂直框边边放一根放一根质质量量为为m=0.2kg，有效，有效电电阻阻R=0.1 导导体棒体棒ab，从，从静止开始无摩擦下滑，静止开始无摩擦下滑，设设框架框架电电阻不阻不计计，框，框边边足足够长够长。取。取g=10m/s2求：求：（1）ab棒下滑最大速度；棒下滑最大速度；（2）最大速度）最大速度时时ab棒棒释释放功率。放功率。2.5 m/s2.5 W第24页hba5.金属杆在离地面高金属杆在离地面高h处处从静止自有从静止自有释释放，沿弧放，沿弧形金属形金属轨轨道下滑，道下滑，导轨导轨水平部分放在水平部分放在竖竖直向上匀直向上匀强强磁磁场场中，磁感中，磁感强强度大小度大小为为B，水平，水平导轨导轨上原来上原来垂直于两垂直于两导轨导轨放有一金属杆放有一金属杆b，已知，已知ma:mb=3:4，导轨导轨足足够长够长且无摩擦，求且无摩擦，求（1）a、b两棒最大速度分两棒最大速度分别为别为多大多大?（2）整个）整个过过程中程中释释放出来最大放出来最大电电能能为为多大？多大？(已知已知ma=m)（动动量，量，暂暂不做）不做）第25页OAR/2 5.粗粗细细均匀金属均匀金属圆环电圆环电阻阻为为R，可，可转动转动金属杆金属杆电电阻阻为为R/4，杆，杆长长度度为为L，A端与金属端与金属环环相相连连，一，一大小大小为为R/2定定值电值电阻分阻分别别与杆与杆O端和端和圆环圆环相相连连。杆杆OA在垂直于方向垂直在垂直于方向垂直纸纸面向里匀面向里匀强强磁磁场场中中绕绕O点点顺时针转动顺时针转动转动转动角速度为角速度为。求电路中电流。求电路中电流改变范围。改变范围。和定和定积积最大：最大：a+b=S，abS2/4abOR2R1第26页mdcbaM6.两金属杆两金属杆长长度均度均为为L，电电阻均阻均为为R,质质量分量分别为别为M和和m，Mm用两根用两根质质量和量和电电阻均可忽略不阻均可忽略不计计柔柔软导线软导线将它将它们连们连成成闭闭合回路，并合回路，并悬悬挂在水平光挂在水平光滑不滑不导电圆导电圆棒两棒两侧侧，两金属杆都，两金属杆都处处于水平位置于水平位置整个装置都整个装置都处处于与回路垂直匀于与回路垂直匀强强磁磁场场中，磁感中，磁感强强度度为为B，若金属杆，若金属杆ab恰好匀速向下运恰好匀速向下运动动，求运，求运动动速度。速度。第27页AV7.电动电动机机牵牵引一根原来静止引一根原来静止长为长为L=1m，质质量量为为m=0.1kg导导体棒体棒MN，其，其电电阻阻为为R=1。导导体棒架体棒架处处于磁感于磁感应应强强度度为为B=1T方向垂直于框架向里，棒方向垂直于框架向里，棒放在放在竖竖直框架上直框架上紧紧靠且无摩擦当棒上升高度靠且无摩擦当棒上升高度为为3.8m时时取得取得稳稳定定速度，速度，导导体体产产生生热热量量为为2J，电动电动机机牵牵引棒引棒时电压时电压表和表和电电流表流表读读数分数分别为别为7V;1A，不不计计框架框架电电阻。阻。g=10m/s2，电电机内阻机内阻r=1 。1 1、求棒最终抵达速度；、求棒最终抵达速度；2 2、求棒到达稳定所用时间。、求棒到达稳定所用时间。【动力学问题动力学问题】2m/s，1s第28页依据依据总总能量守恒得：能量守恒得：对对棒受力分析如棒受力分析如图图所表示所表示:棒到达棒到达稳稳定速度定速度 时时，合外力，合外力为为零。零。绳绳子拉力功率子拉力功率 满满足：足：解得：解得：v=2m/s代入数据得：代入数据得：t=1s第29页2LLLBCBA9.如如图图所表示，有一所表示，有一闭闭合直角三角形合直角三角形导线导线ABC，AB边长边长度度为为L，虚，虚线线表示一匀表示一匀强强磁磁场边场边界，它与界，它与BC平行，磁平行，磁场场区域区域宽宽度度为为2L，当，当导线导线沿沿BA方向方向匀速匀速经过经过匀匀强强磁磁场场区区时时，定性画出，定性画出线线框内感框内感应电应电动势动势随随时间时间t改改变图变图象。象。【图象问题图象问题】第32页2lldbBvac10如如图图所表示，在所表示，在边长为边长为2L正方形范正方形范围围内，内，有磁感有磁感应应强强度度为为B匀匀强强磁磁场场.一一电电阻阻为为R，边长为边长为L正方形正方形导线导线框框abcd，沿垂直于磁感，沿垂直于磁感线线方向以速方向以速度度v匀速匀速经过经过磁磁场场。从。从ab边进边进入磁入磁场计时场计时。（1）画出穿）画出穿过线过线框磁通量随框磁通量随时间时间改改变图变图象。象。（2）画出）画出线线框中感框中感应电应电流流随随时间时间改改变图变图象象(取逆取逆时针时针方向方向电电流流为为正方向正方向)。t0Bl2It0第33页11.如如图图甲所表示，甲所表示，abcd为为一一边长为边长为L，含有，含有质质量量刚刚性性导线导线框，框，位于水平面内，位于水平面内，bc边边串串联联有有电电阻阻R，导线电导线电阻不阻不计计，虚，虚线线表示匀表示匀强强磁磁场场区域区域边边界，它与界，它与线线框框ab边边平行，磁平行，磁场场区域区域宽宽度度为为2L，磁，磁感感应应强强度度为为B，方向，方向竖竖直向下直向下.线线框在一垂直于框在一垂直于ab 边边水平恒定拉水平恒定拉力力F作用下，沿光滑水平面运作用下，沿光滑水平面运动动，直到，直到经过经过磁磁场场区域区域.已知已知ab边边刚进刚进入磁入磁场时场时，线线框框变为变为匀速运匀速运动动，此，此时经过电时经过电阻阻R电电流大小流大小为为i0，试试在乙在乙图图中中ix坐坐标标系内定性画出：从系内定性画出：从导线导线框框刚进刚进入磁入磁场场到完全离开磁到完全离开磁场过场过程中，程中，经过电经过电阻阻R电电流流i大小大小随随ab边边位置坐位置坐标标x改改变变曲曲线线。x02l图图甲甲lRbacd图图乙乙i0ix0第34页教材教材P34:3.如如图图所表示，坐所表示，坐标标系系xOy在在y轴轴左左侧侧和右和右侧侧分分别别有垂直于有垂直于纸纸面向外、向里磁面向外、向里磁场场，磁，磁感感应应强强度均度均为为B，一个，一个围围成四分之一成四分之一圆圆形形导导体体环环Oab，其，其圆圆心在原点心在原点O，半径，半径为为R，开始，开始时时在在第一象限。从第一象限。从t=0起起绕绕O点以角速度点以角速度逆逆时针时针匀匀速速转动转动。试试画出画出环环内感内感应电动势应电动势E随随时间时间改改变变函数函数图图象象(以以顺时针电动势为顺时针电动势为正正)。yOxBabEtOEm=BR2-Em第35页fedcbaB选选做做1.用同种材料粗用同种材料粗细细均匀均匀电电阻阻丝丝做成做成ab、cd、ef三根三根导线导线ef较长较长，分，分别别放在放在电电阻可忽略光滑阻可忽略光滑导导轨轨上，已知此磁上，已知此磁场场是匀是匀强强，用外力使，用外力使导线导线水平向水平向右做匀速直右做匀速直线线运运动动（每次只有一根（每次只有一根导线导线）且每次）且每次外力功率相同，以下外力功率相同，以下说说法正确是法正确是(）A.ab运运动动最快最快B.ef运运动动最快最快C.导线产导线产生感生感应电动势应电动势相同相同D.导线导线每秒每秒钟产钟产生生热热量相同量相同BD第36页选选做做2.两个两个电电阻分阻分别为别为2R和和R，其余，其余电电阻不阻不计计，电电容器容器电电容位容位C，垂直于，垂直于导轨导轨匀匀强强磁磁场场磁感磁感应应强强度度为为B,方向垂直于直面向里，方向垂直于直面向里，ab、cd长长度均度均为为L,当当ab棒以速度棒以速度v相左，相左，cd棒以速度棒以速度2v向右运向右运动时动时，电电容容C所所带电带电量多大，哪量多大，哪边电势边电势高？高？fedcbav2v2RR右板右板带带正正电电。第37页