2022年高二物理上學(xué)期 電磁感應(yīng)定律學(xué)案（一） 新人教版

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1、2022年高二物理上學(xué)期 電磁感應(yīng)定律學(xué)案（一） 新人教版 【知識(shí)概要】 一、感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中所受的安培力 1.安培力的大小:F=BIL= 2.安培力的方向判斷 (1)右手定則和左手定則相結(jié)合,先用 確定感應(yīng)電流方向,再用 判斷感應(yīng)電流所受安培力的方向. (2)用楞次定律判斷,感應(yīng)電流所受安培力的方向一定和導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的方向 . 二、電磁感應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化 1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是 和 之間的轉(zhuǎn)化. 2.感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力,外力克服安培力 ,將 的

2、能轉(zhuǎn)化為 ,電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為 . 3.電流做功產(chǎn)生的熱量用焦耳定律計(jì)算,公式為 . 【課堂例題】 例1、如圖 (甲)所示,兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為⊙的絕緣斜面上,兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng).M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻.一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直.整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直斜面向下.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略.讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑,導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好,不計(jì)它們之間的摩擦. (1)由b向a方向看到的裝置如圖3(乙)所示,請(qǐng)?jiān)诖藞D中畫出ab桿下滑過(guò)程中某時(shí)刻的受力示意圖.

3、 (2)在加速下滑過(guò)程中,當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí),求 此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大小. (3)求在下滑過(guò)程中,ab桿可以達(dá)到的速度最大值. 例2、如圖a所示，一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距l(xiāng)=0.20m，電阻R＝1.0Ω。有一導(dǎo)體靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直軌道面向下。現(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿，使之作勻加速運(yùn)動(dòng)，測(cè)得力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖b所示。 （1）在圖b中畫出安培力F安大小與時(shí)間t 的關(guān)系圖線 （2）求出桿的質(zhì)量m和加速度a

4、 例3、如圖所示，一根電阻為R=0.6Ω的導(dǎo)線彎成一個(gè)圓形線圈，圓半徑r=1m，圓形線圈質(zhì)量m=1kg，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右側(cè)有垂直于線圈平面B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若線圈以初動(dòng)能E0=5J沿x軸方向滑進(jìn)磁場(chǎng)，當(dāng)進(jìn)入磁場(chǎng)0.5m時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電能為Ee=3J。求： （1）此時(shí)線圈的運(yùn)動(dòng)速度 （2）此時(shí)線圈與磁場(chǎng)左邊緣兩交接點(diǎn)間的電壓 （3）此時(shí)線圈加速度大小 例4、如圖5所示,將邊長(zhǎng)為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出,穿過(guò)寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里.線框向上離開磁場(chǎng)時(shí)的速

5、度剛好是進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的一半,線框離開磁場(chǎng)后繼續(xù)上升一段高度,然后落下并勻速進(jìn)入磁場(chǎng).整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終存在著大小恒定的空氣阻力Ff,且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng).求: (1)線框在下落階段勻速進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v2. (2)線框在上升階段剛離開磁場(chǎng)時(shí)的速度v1. (3)線框在上升階段通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q. 【課后訓(xùn)練】 1、如圖所示,足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ豎直放置,一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng) 度B=0.50 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面,導(dǎo)軌的上端M與P間連接阻值為R=0.30 Ω的電阻,長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.40 m、電阻為r=0.20 Ω的金屬棒ab緊貼

6、在導(dǎo)軌上.現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑,通過(guò)傳感器記錄金屬棒ab下滑的距離,其下滑距離與時(shí)間的關(guān)系如下表所示,導(dǎo)軌電阻不計(jì).(g=10 m/s2)求: 時(shí)間t(s) 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 下滑距離 x（m） 0 0.10 0.30 0.70 1.20 1.70 2.20 2.70 (1)在前0.4 s的時(shí)間內(nèi),金屬棒ab電動(dòng)勢(shì)的平均值. (2)金屬棒的質(zhì)量. (3)在前0.7 s的時(shí)間內(nèi),電阻R上產(chǎn)生的熱量. 2、如圖所示,金屬桿ab可在平行金屬 導(dǎo)軌上滑動(dòng),金

7、屬桿電阻R0=0.5 Ω,長(zhǎng)L=0.3 m,導(dǎo)軌一端串接一電阻R=1 Ω,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T, 當(dāng)ab以v=5 m/s向右勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,求: (1)ab間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和ab間的電壓U. (2)所加沿導(dǎo)軌平面的水平外力F的大小. (3)在2 s時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q. 3、如圖所示，矩形導(dǎo)線框abcd，質(zhì)量m=0.2kg ，電阻r=1.6Ω，邊長(zhǎng)L1=1.0m，L2=0.8m.其下方距cd邊h=0.8m處有一個(gè)僅有水平上邊界PQ的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T，方向垂直于紙面向里.現(xiàn)使線框從靜止開始自由下落，下落過(guò)程中ab

8、邊始終水平，且ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)前的某一時(shí)刻，線框便開始勻速運(yùn)動(dòng).不計(jì)空氣阻力，取g=10m/s2. （1）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明進(jìn)入磁場(chǎng)的 過(guò)程中線框的運(yùn)動(dòng)情況； （2）求線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小； （3）求線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的電熱. 4、如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于傾角θ=30°的斜面上，導(dǎo)軌上、下端各接有阻值R=10Ω的電阻，導(dǎo)軌自身電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)軌寬度L=2m，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T．質(zhì)量為m=0.1kg，電阻r=5Ω的金屬棒ab在較高處由靜止釋放，金屬棒ab在下滑過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好．當(dāng)金屬棒ab下滑高度h =3m時(shí)，速度恰好達(dá)到最大值v=2m/s．求： （1）金屬棒ab在以上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能的減少量． （2）金屬棒ab在以上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)軌 下端電阻R中產(chǎn)生的熱量．（g=10m/s2）