第二章 专题 电磁感应电路、动力学、图象、能量、动量 课件 -2023-2024学年高二下学期人教版（2019）选择性必修第二册）

第二章 电磁感应 电磁感应电路、动力学、图象、能量、动量专题 新教材人教版 物理（选择性必修第二册） 温故知新 关于电磁感应我们已经学习了哪些知识？ 1、产生感应电流的条件 （1）闭合电路 （2）磁通量变化 2、产生感应电流的方向 楞次定律和右手定则（切割） 3、感应电动势的大小 平均感应电动势 瞬时感应电动势（切割） 电磁感应的电路问题 典例讲解 （教材P46—6）如图所示，电阻Rab为0.1Ω的导体棒ab沿光滑导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻R为0.4Ω。线框放在磁感应强度B为0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面。导体棒ab的长度l为0.4m，运动的速度v为5m/s。线框的电阻不计。 （1）电路abcd中哪部分相当于电源？哪个位置相当于电源的正极？哪一部分相当于闭合电路中的外电路？ （2）电动势多大？内阻多大？感应电流多大？ab间的电压多大？ 电磁感应的电路问题 典例讲解 （教材P46—6）如图所示，电阻Rab为0.1Ω的导体棒ab沿光滑导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻R为0.4Ω。线框放在磁感应强度B为0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面。导体棒ab的长度l为0.4m，运动的速度v为5m/s。线框的电阻不计。 （3）ab棒向右运动时所受的安培力有多大？ （4）ab棒所受安培力的功率有多大？电阻R的发热功率有多大？电阻Rab发热功率有多大？从能的转化和守恒角度说一说这三个功率关系的含义。 电磁感应的电路问题 典例讲解 电磁感应中电路问题分析思路： 1.明确哪部分电路或导体产生感应电动势，该部分电路或导体就相当于电源，其他部分是外电路； 2.画等效电路图，分清内、外电路； 3.用法拉第电磁感应定律或E=Blv确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向。注意在等效电源内部，电流方向从负极流向正极； 4.运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率等公式联立求解。 电磁感应的电路问题 跟踪训练 如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距l=0.50m，左端接一电阻R=0.2Ω，磁感应强度B=0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，导体棒ac垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。当棒ac以v=4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求： （1）ac棒中感应电动势的大小； （2）回路中感应电流的大小； （3）维持ac棒做匀速运动的水平外力的大小。 电磁感应的电路问题 变式训练 如图1所示，一个圆形的单匝线圈，线圈面积S=0.2m2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值的电阻R=4Ω，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，求： （1）t=0.2s时流过电阻R的电流大小和方向； （2）在t=0.5s时ab两点的电势差Uab是多少？ （3）0~0.6s整个电路中产生的热量。 （4）前0.6s内的平均感应电动势是多少? 电磁感应的电路问题 拔高训练 （教材P46—3）如图2—9所示，固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为l，其中ab边是电阻为R的均匀电阻丝，其余三边是电阻可忽略的铜导线，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。现有一段长短、粗细、材料均与ab边相同的电阻丝PQ架在线框上，并以恒定速度v从ad边滑向bc边。PQ在滑动过程中与导线框的接触良好。当PQ滑过l/3的距离时，通过aP段电阻丝的电流是多大？ 温故知新 关于动力学我们已经学习了哪些知识？ 匀变速直线运动的运动规律 牛顿第二定律 电磁感应的动力学问题 典例讲解 如图所示，两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L=0.2m，顶端接阻值为R=2Ω的电阻，质量为m=1kg、电阻为r=0.5Ω的金属棒在距磁场上边界h=5m处由静止释放，金属棒和导轨始终接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B=5T的匀强磁场垂直，不计导轨的电阻，重力加速度为g=10m/s2。 （1）金属棒刚进入磁场时受到的安培力； （2）金属棒运动的最大速度。 电磁感应的动力学问题 典例讲解 电磁感应问题中电学对象与力学对象的相互制约关系： 如图所示，在竖直平行光滑导电导轨上端接一阻值为R的电阻，导轨间距为l，电阻不计，导轨上套有一根金属棒ab，其电阻为R/2，质量为m，空间有匀强磁场，方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，求： （1）ab棒下落的最大速度； （2）此时ab两端的电压。 电磁感应的动力学问题 跟踪训练 如图所示，两个光滑金属导轨MN和PQ平行，间距L=1m，与水平面之间的夹角α=37°，匀强磁场磁感应强度B=2T，方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值的R=1.6Ω电阻，质量m=1kg、电阻r=0.4Ω的金属杆ab垂直导轨放置，导轨足够长，sin37°=0.6，g=