2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第2章电磁感应2.2法拉第电磁感应定律(6)课件

2.2法拉第电磁感应定律\nv0\n电磁感应中的能量问题产生感应电流的过程,就是能量转化的过程.(1)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功,将其他形式的能量转化为电能.(2)当感应电流通过用电器时,电能转化为其他形式的能.安培力做功的过程,就是电能转化为其他形式的能的过程.\n\n如图所示,质量m1=0.1kg,电阻R1=0.3Ω,长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上.框架质量m2=0.2kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.相距0.4m的MM'、NN'相互平行,电阻不计且足够长.电阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM'.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.垂直于ab施加F=2N的水平恒力,ab从静止开始无摩擦地运动,始终与MM'、NN'保持良好接触.当ab运动到某处时,框架开始运动设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2.（1）求框架开始运动时ab速度v的大小；（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中,MN上产生的热量Q=0.1J,求该过程ab位移x的大小.\n如图所示,水平虚线L1、L2之间是匀强磁场,磁场方向水平向里,磁场高度为h.竖直平面内有一等腰梯形线框,底边水平,其上下边长之比为5∶1,高为2h．现使线框AB边在磁场边界L1的上方h高处由静止自由下落,当AB边刚进入磁场时加速度恰好为0,在DC边刚进入磁场前的一段时间内,线框做匀速运动．求：(1)在DC边进入磁场前,线框做匀速运动时的速度与AB边刚进入磁场时的速度比是多少？(2)DC边刚进入磁场时,线框加速度的大小为多少？(3)从线框开始下落到DC边刚进入磁场的过程中,线框的机械能损失和重力做功之比？\n两根半径为r的圆弧轨道间距为L,光滑且电阻不计.在其上端连有一阻值为R的电阻,整个装置处于辐向磁场中,大小均为B.将一根长度L、质量m、电阻R0,的金属棒从轨道顶端ab处由静止释放.已知当金属棒到达如图所示的cd位置(金属棒与轨道圆心连线和水平面夹角为θ)时,金属棒的速度达到最大；当金属棒到达轨道底端ef时,对轨道的压力为1.5mg.求：(1)当金属棒的速度最大时,流经电阻R的电流大小和方向；(2)整个过程中流经电阻R的电量；(3)整个过程中电阻R上产生的热量．\n如图所示,质量m1=0.1kg,电阻R1=0.3Ω,长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上.框架质量m2=0.2kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.相距0.4m的MM'、NN'相互平行,电阻不计且足够长.电阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM'.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.垂直于ab施加F=2N的水平恒力,ab从静止开始无摩擦地运动,始终与MM'、NN'保持良好接触.当ab运动到某处时,框架开始运动设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2.（1）求框架开始运动时ab速度v的大小；（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中,MN上产生的热量Q=0.1J,求该过程ab位移x的大小.\n\n4.(多选)在倾角为θ足够长的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小相等的匀强磁场,磁场方向一个垂直斜面向上,另一个垂直斜面向下,宽度均为L,如图所示.一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形线框,在t＝0时刻以速度v0进入磁场,恰好做匀速直线运动,若经过时间t0,线框ab边到达gg′与ff′中间位置时,线框又恰好做匀速运动,则下列说法正确的是()\n固定在水平绝缘平面上且足够长的金属导轨不计电阻,但表面粗糙,导轨左端连接一个电阻R,质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上并与导轨垂直,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直．用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中,下列说法正确的是()A．恒力F做的功等于电路产生的电能B．恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C．克服安培力做的功等于电路中产生的电能D．恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和\n2.(多选)如图,光滑平行金属导轨固定在水平面上,左端由导线相连,导体棒ab垂直静置于导轨上构成回路.在外力F作用下,回路上方的条形磁铁(下端是N极)竖直向上做匀速运动.如果在某段时间内外力F做功为WF,磁场力对导体棒做功为W1,磁铁克服磁场力做功为W2,重力对磁铁做功为WG,回路中产生的焦耳热为Q,导体棒获得的动能为Ek.则下列选项正确的是()A.导体棒中的电流方向为a→bB.W1=W2C.W2-W1=QD.WF+WG=Ek+QACD\n3.一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落,进入一水平的匀强磁场区域,然后穿出磁场区域继续下落,则()A.若线圈进入磁场是匀速运动,则离开磁场过程也是匀速运动B.若线圈进入磁场是加速运动,则离开磁场过程也是加速运动C.若线圈进入磁场是减速运动,则离开磁场过程也是减速运动D.若线圈进入磁场是减速运动,则离开磁场过程是加速运动C\n夹角为θ,两光滑导轨间距为L,电阻阻值为R.导体棒ab质量为m.磁感应强度为B,且竖直向上.导轨和导体棒的电阻不计.让导体棒沿导轨由静止开始下滑,重力加速度为g.正确的(　　)A．导体棒下滑时的最大加速度为gsinθB．导体棒匀速运动时所受的安培力为mgsinθACD\n两根半径为r的圆弧轨道间距为L,光滑且电阻不计.在其上端连有一阻值为R的电阻,整个装置处于辐向磁场中,大小均为B.将一根长度L、质量m、电阻R0,的金属棒从轨道顶端ab处由静止释放.已知当金属棒到达如图所示的cd位置(金属棒与轨道圆心连线和水平面夹角为θ)时,金属棒的速度达到最大；当金属棒到达轨道底端ef时,对轨道的压力为1.5mg.求：(1)当金属棒的速度最大时,流经电阻R的电流大小和方向；(2)整个过程中流经电阻R的电量；(3)整个过程中电阻R上产生的热量．\n1.电磁感应中能量问题的分析方法(1)分析电磁感应现象中的能量问题的一般步骤①分析“电源”:在电磁感应中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路就相当于电源,明确电动势和内电阻.②分析“电路”:明确电路结构,求出与安培力相关的电流.③分析“受力”:分析研究对象的受力情况,特别关注安培力的方向.④分析“能量”:搞清楚有哪些力做功,就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化,根据能量守恒列方程求解.2.电能求解的三种主要思路①利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功.②利用能量守恒求解:机械能的减少量等于产生的电能(不计摩擦阻力).③利用电路特征来求解:通过电路中所产生的电能来计算.\n电磁感应之能量问题安培力的功能关系：系统总热量包括摩擦热和焦耳热（电热）；焦耳热的两种计算方法；焦耳热与安培力做功的关系；电热的分配原则；题目中电荷量q为已知量,实际上间接告诉位移.能量问题总逃不脱能量守恒定律、机械能守恒定律、动能定理等,其中动能定理最常用.\n物理计算题解答规范三要三不要：要方程,而不要只有公式；要原始公式,而不要直接使用变形式；要联立方程求解,而不要使用连等式.文字说明：题目没给的符号,以假设形式说明；关键语句的意义要说明；所用规律要说明；负号的物理意义要说明等；\n如图所示,两端与定值电阻相连的光滑平行金属导轨倾斜放置,其中R1=R2=2R,导轨电阻不计,导轨宽度为L,匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度为B．导体棒ab的电阻为R,垂直导轨放置,与导轨接触良好．释放后,导体棒ab沿导轨向下滑动,某时刻流过R2的电流为I,在此时刻（　　）A．重力的功率为6l2RB．金属杆ab消耗的热功率为4l2RC．导体棒的速度大小为D．导体棒受到的安培力的大小为2BIL