《创新设计总复习高中物理课件：第十章 电磁感应10-4-2-电磁感应中的能量问题.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《创新设计总复习高中物理课件：第十章 电磁感应10-4-2-电磁感应中的能量问题.ppt（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电磁感应中的能量问题 01 02 03 04备选训练 课堂互动 题组剖析 从教材走向高考 规律总结 课堂互动 1 电磁感应中的安培力做功涉及的能量转 化 2 求解焦耳热Q的三种方法 课堂互动 3 解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤 1 确定研究对象 导体棒或回路 2 用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定电动势的 大小和方向 3 画出等效电路 求出回路消耗电功率的表达式 4 弄清电磁感应过程中 哪些力做功 哪些形式的 能量相互转化 5 分析导体机械能的变化 用能量守恒关系得到机 械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的关系 式 命题角度1 电磁感应现象与能量守恒定律的综合 例4 如图所示 两根足
2、够长的平行金属导轨固定在倾 角 30 的斜面上 导轨电阻不计 间距L 0 4 m 导 轨所在空间被分成区域 和 两区域的边界与斜面 的交线为MN 中的匀强磁场方向垂直斜面向下 中的匀强磁场方向垂直斜面向上 两磁场的磁感应强 度大小均为B 0 5 T 在区域 中 将质量m1 0 1 kg 电阻R1 0 1 的金属条ab放在导轨上 ab刚好不下 滑 然后 在区域 中将质量m2 0 4 kg 电阻R2 0 1 的光滑导体棒cd置于导轨上 由静止开始下滑 cd在 滑动过程中始终处于区域 的磁场中 ab cd始终与 导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 取g 10 m s2 问 1 cd下滑的过程中 ab中
3、的电流方向 2 ab刚要向上滑动时 cd的速度v多大 3 从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中 cd滑动 的 距离x 3 8 m 此过程中ab上产生的热量Q是多少 题组剖析 转到解析 题组剖析 转到下页 解析 1 由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c 则 ab中电流方向为由a流向b 2 开始放置时ab刚好不下滑 ab所受摩擦力为最大静摩擦 力 设其为Fmax 有 Fmax m1gsin 设ab刚要上滑时 cd棒的感应电动势为E 由法拉第电磁感 应定律有E BLv 设电路中的感应电流为I 由闭合电路欧姆定律有 转回原题 题组剖析 转到上页 转回原题 题组剖析 命题角度2 电磁感应现象
4、与动量守恒定律的综合 例5 如图所示 两根间距为l的光滑金属导轨 不 计电阻 由一段圆弧部分与一段无限长的水平段部分 组成 其水平段加有竖直向下方向的匀强磁场 磁感 应强度为B 导轨水平段上静止放置一金属棒cd 质量 为2m 电阻为2r 另一质量为m 电阻为r的金属棒ab 从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段 棒 与导轨始终垂直且接触良好 圆弧段MN半径为R 所 对圆心角为60 求 1 ab棒在N处进入磁场区速度是多大 此时棒中电 流是多少 2 cd棒能达到的最大速度是多大 3 cd棒由静止到达最大速度过程中 系统所能释放的热量是多少 转到解析 题组剖析 转回原题 题组剖析 变式训练2
5、2018 河北五名校联盟二模 如图所示 MN PQ两平行光滑水平导轨分别与半径r 0 5 m 的相同竖直半圆导轨在N Q端平滑连接 M P端连 接定值电阻R 质量M 2 kg的cd绝缘杆垂直且静止在 水平导轨上 在其右侧至N Q端的区域内充满竖直向 上的匀强磁场 现有质量m 1 kg的ab金属杆以初速度 v0 12 m s水平向右运动 与cd绝缘杆发生正碰后 进 入磁场并最终未滑出 cd绝缘杆则恰好能通过半圆导 轨最高点 不计除R以外的其他电阻和摩擦 ab金属 杆始终与导轨垂直且接触良好 g取10 m s2 不考虑 cd杆通过半圆导轨最高点以后的运动 求 1 cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速
6、度大小v 2 电阻R产生的焦耳热Q 转到解析 题组剖析 转回原题 题组剖析题组剖析 杆 导轨 模型 题源 人教版选修3 2 P21 T3设图中的磁感应强度B 1 T 平行导轨宽l 1 m 金属棒PQ以1 m s速度贴着导 轨向右运动 R 1 其他电阻不计 导体PQ向右运 动 1 运动的导线会产生感应电动势 相当于电源 用电 池等符号画出这个装置的等效电路图 2 通过R的电流方向如何 大小等于多少 题组剖析 拓展1 2018 湖南省五市十校高三联考 如图所示 两平行的光滑导轨固定在同一水平面内 两导轨间距离 为L 金属棒ab垂直于导轨 金属棒两端与导轨接触良 好 在导轨左端接入阻值为R的定值电阻
7、 整个装置处 于竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中 与R相连 的导线 导轨和金属棒的电阻均可忽略不计 用平行于 导轨向右的大小为F的力拉金属棒 使金属棒以大小为v 的速度向右匀速运动 下列说法正确的是 转到解析 题组剖析 转回原题 题组剖析 拓展2 2016 全国卷 24 如图 水平面 纸面 内 间距为l的平行金属导轨间接一电阻 质量为m 长度 为l的金属杆置于导轨上 t 0时 金属杆在水平向右 大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动 t0时刻 金属杆进入磁感应强度大小为B 方向垂直于纸面 向里的匀强磁场区域 且在磁场中恰好能保持匀速运 动 杆与导轨的电阻均忽略不计 两者始终保持垂直 且接触
8、良好 两者之间的动摩擦因数为 重力加速度 大小为g 求 1 金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小 2 电阻的阻值 转到下页 题组剖析题组剖析 转到上页 题组剖析题组剖析 拓展3 2017 江苏单科 13 如图所示 两条相 距d的平行金属导轨位于同一水平面内 其右端接一 阻值为R的电阻 质量为m的金属杆静置在导轨上 其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小 为B 方向竖直向下 当该磁场区域以速度v0匀速地 向右扫过金属杆后 金属杆的速度变为v 导轨和金 属杆的电阻不计 导轨光滑且足够长 杆在运动过程 中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 求 1 MN刚扫过金属杆时 杆中感应电流的大
9、小I 2 MN刚扫过金属杆时 杆的加速度大小a 3 PQ刚要离开金属杆时 感应电流的功率P 转到解析 题组剖析 转回原题 规律总结 分析 双杆模型 问题时 要注意双杆之间 的制约关系 即 主动 杆与 被动 杆之间的关系 需要注意的是 最终两杆的收尾状态的确定 是分析该类问题的关键 备选训练 A 2mgL B 2mgL mgH C 2mgL 3mgH 4 D 2mgL mgH 4 备选训练1 如图所示 边长为L的正方形 导线框质量为m 由距磁场H高处自由下落 其下边ab进入匀强磁场后 线框开始做减速 运动 直到其上边cd刚刚穿出磁场时 速度 减为ab边刚进入磁场时的一半 磁场的宽度 也为L 则线框穿过匀强磁场过程中产生的焦 耳热为 解析显隐 备选训练 转到解析 备选训练 转回原题 备选训练3 如图所示 水平固定放置的足够长的U形金属 导轨处于竖直向上的匀强磁场中 在导轨上放着金属棒ab 开始时ab棒以水平初速度v0向右运动 最后静止在导轨上 就导轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较 这个过程 A 安培力对ab棒所做的功不相等 B 电流所做的功相等 C 产生的总内能相等 D 通过ab棒的电荷量相等 备选训练 F 安
