1、专题一专题一EBLV的应用的应用 例例1：如图所示，裸金属线组成滑框，金属棒如图所示，裸金属线组成滑框，金属棒abab可滑动，可滑动，其电阻为其电阻为r r，长为，长为L L，串接电阻，串接电阻R R，匀强磁场为，匀强磁场为B B，当，当abab以以V V向右匀速运动过程中，求：向右匀速运动过程中，求：（1 1）棒）棒abab产生的感应电动势产生的感应电动势E?E?（2 2）通过电阻）通过电阻R R的电流的电流I I，abab间的电压间的电压U?U?（3 3）若保证）若保证abab匀速运动，所加外力匀速运动，所加外力F F的大小，的大小，在时间在时间t t秒内的外力做功秒内的外力做功W W大小
2、大小 ，功率，功率P?P?（4 4）时间）时间t t秒内棒秒内棒abab生热生热 ,电阻电阻R R上生热上生热?1、与电路知识和力学知识的结合、与电路知识和力学知识的结合BlvE,1rRBlvRIRUrRBlvrREIab,2rRvlBFvPtrRvlBFSWrRvlBBIlFF22222222,3安培1Q2QRtrRBlvRtIQrtrRBlvrtIQ222221,4练：把总电阻为练：把总电阻为2R2R的均匀电阻丝焊接成一半径为的均匀电阻丝焊接成一半径为a a的圆的圆环环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为水平固定在竖直向下的磁感应强度为B B的匀强磁场的匀强磁场中中,如图所示如图所示,一长度
3、为一长度为2a,2a,电阻为电阻为R,R,粗细均匀的金属棒粗细均匀的金属棒MNMN放在圆环上放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触它与圆环始终保持良好的接触,当金属当金属棒以恒定速度棒以恒定速度v v向右移动经过环心向右移动经过环心O O时时,求求:2,在圆环和金属棒上消耗的总功率?1,棒上的电流I大小,棒两端的电压U?BavRRBavIRURBavRRBavrREIBavvaBBlvEab3221343421222,1外外RvaBRBavBavEIIUIUP22238342,2内外总NM RRE R例例2：水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根
4、导体棒ab，用恒力，用恒力F作用在作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分，分析析ab 的运动情况，并求的运动情况，并求ab的最大速度。的最大速度。abBR分析：分析：ab 在在F作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应电流，感应电流又受到磁场的作用力电流，感应电流又受到磁场的作用力f，画出受力图：，画出受力图：F f1 F f2 Ff当当f=F 时，时，a=0，速度达到最大，速度达到最大，F=f=BIL=B2 L2 vm/R vm=FR/B2 L2vm称为收尾速度称为收尾速度.又解：匀速运动时，拉力又解：匀速
5、运动时，拉力所做的功使机械能转化为所做的功使机械能转化为电阻电阻R上的内能。上的内能。F vm=I2 R=B2 L2 v2 m/R vm=FR/B2 L22、磁场中运动导体的动态分析磁场中运动导体的动态分析BGF安安N当当mgsin=F安安时，时，a=0,此时导体棒最大速度为此时导体棒最大速度为:22sinLBmgRvm小结：解决这类问题的关键在于通过受力分析确定运动状态来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等 基本思路：确定电源(E,r)rREI受力分析运动状态的分析临界状态感应电流运动导体所受的安培力BILF 练：练：如图示，平行光滑导轨竖直放置，匀强磁场如图示，平行
6、光滑导轨竖直放置，匀强磁场方向垂直导轨平面，一质量为方向垂直导轨平面，一质量为m 的金属棒沿导轨滑下，的金属棒沿导轨滑下，电阻电阻R上消耗的最大功率为上消耗的最大功率为P（不计棒及导轨电阻），（不计棒及导轨电阻），要使要使R上消耗的最大功率为上消耗的最大功率为4P，可行的，可行的 办法有：办法有：（）A.将磁感应强度变为原来的将磁感应强度变为原来的4倍倍B.将磁感应强度变为原来的将磁感应强度变为原来的1/2倍倍C.将电阻将电阻R变为原来的变为原来的4倍倍D.将电阻将电阻R变为原来的变为原来的2 倍倍a bR解：解：稳定时稳定时 mg=F=BIL=B2 L2vm R vm=mgR B2L2Pm=
7、Fvm=mgvm=m2g2R B2L2 B C 例例1：如图示：质量为如图示：质量为m、边长为、边长为a 的正方形金属线框自某一的正方形金属线框自某一高度由静止下落，依次经过高度由静止下落，依次经过B1和和B2两匀强磁场区域，已知两匀强磁场区域，已知B1=2B2，且，且B2磁场的高度为磁场的高度为a，线框在进入，线框在进入B1的过程中做匀速运动，速度的过程中做匀速运动，速度大小为大小为v1，在，在B1中加速一段时间后又匀速进入和穿出中加速一段时间后又匀速进入和穿出B2，进入和，进入和穿出穿出B2时的速度恒为时的速度恒为v2，求：，求：v1和和v2之比之比在整个下落过程中产生的焦耳热在整个下落过
8、程中产生的焦耳热aaB2B1解：解：v2v1mg=B1 I1 a=B1 2 a2 v1/R进入进入B2时时 I2=(B1-B2)a v2/Rmg=(B1-B2)I2 a=(B1-B2)2 a2 v2/R v1/v2=(B1-B2)2/B12=1/4 由能量守恒定律由能量守恒定律 得得 Q=3mga3、与能量知识的结合、与能量知识的结合进入进入B1时时 I1=B1 a v1/Rh1h2dL 如图所示，矩形线框的质量如图所示，矩形线框的质量mm0.016kg0.016kg，长，长L L0.5m0.5m，宽，宽d d0.1m0.1m，电阻，电阻R R0.1.0.1.从离磁从离磁场区域高场区域高h h
9、1 15m5m处自由下落，处自由下落，刚刚 入匀强磁场时入匀强磁场时,由于磁场力作由于磁场力作用，线框正好作匀速运动用，线框正好作匀速运动.(1)(1)求磁场的磁感应强度；求磁场的磁感应强度；(2)(2)如果线框下边通过磁场如果线框下边通过磁场 所经历的时间为所经历的时间为t t0.15s0.15s，求磁场区域的高度求磁场区域的高度h h2 2.例例2 2h1h2dL 121212，自由落体，自由落体smghv/1021在位置在位置2 2，开始做匀速运动，开始做匀速运动，mgFF=BIL=B2 d2 v/R=mgTvdmgRB4.0232 2 3 3 匀速运动：匀速运动：t1=L/v=0.05
10、s，t2=t=t-t1=0.1s 43 3 4 4 初速度为初速度为v v、加速度、加速度为为g g 的匀加速运动，的匀加速运动，y=vt2+gt22/2=1.05mh2=L+y=1.55m析与解析与解 练：练：如图所示，正方形闭合线框如图所示，正方形闭合线框abcd每边长每边长0.2m，线框质量线框质量m=0.1kg，电阻为，电阻为R=0.1，重物质量为，重物质量为M=0.14kg，两者通过滑轮和细绳相连。水平向里的匀，两者通过滑轮和细绳相连。水平向里的匀强磁场的磁感应强度强磁场的磁感应强度B=0.5T。当重物自某一位置开始。当重物自某一位置开始下落，线框上升到下落，线框上升到ad边进入磁场
11、时，线框开始作匀速运边进入磁场时，线框开始作匀速运动。不计一切摩擦阻力，求：动。不计一切摩擦阻力，求：线框匀速上升的速度大小；线框匀速上升的速度大小；线框全部进入磁场的过程线框全部进入磁场的过程中线框的发热量。中线框的发热量。m总结总结 1 1、在电磁感应现象中，产生了感应电动势、在电磁感应现象中，产生了感应电动势E E，这，这个电动势就是电路中的电源。所以，在分析电磁个电动势就是电路中的电源。所以，在分析电磁感应问题时，首先要考虑感应电动势在一个什么感应问题时，首先要考虑感应电动势在一个什么样的电路中，给电路带来怎样的电流分配。在解样的电路中，给电路带来怎样的电流分配。在解决电流问题的过程中
12、，就会用到欧姆定律、分流、决电流问题的过程中，就会用到欧姆定律、分流、分压等规律。分压等规律。2 2、感应电动势在电路中引起的感应电流，通过电、感应电动势在电路中引起的感应电流，通过电路电阻时，可以发热，产生电热功率，体现了在路电阻时，可以发热，产生电热功率，体现了在电磁感应过程中的能量转化。电磁感应过程中的能量转化。3 3、感应电动势在闭合回路中产生了电流，而通电、感应电动势在闭合回路中产生了电流，而通电的导线在磁场中，又会受到安培力的作用。所以，的导线在磁场中，又会受到安培力的作用。所以，电磁感应的问题中，会有与力学综合的部分。电磁感应的问题中，会有与力学综合的部分。电磁感应与电路的综合问题电磁感应与电路的综合问题电磁感应与能量转化问题电磁感应与能量转化问题电磁感应与牛顿定律综合问题电磁感应与牛顿定律综合问题
