《2017-2018学年高中物理 第一章 电磁感应 5 电磁感应中的能量转化与守恒课件 教科版选修3-2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第一章 电磁感应 5 电磁感应中的能量转化与守恒课件 教科版选修3-2.ppt（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5电磁感应中的能量转化与守恒第一章电磁感应1.综合运用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的动力学问题.2.会分析电磁感应中的能量转化问题.目标定位二、电磁感应中的能量转化与守恒栏目索引一、电磁感应中的动力学问题对点检测自查自纠一、电磁感应中的动力学问题n知识梳理1.具有感应电流的导体在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.(2)求回路中的感应电流的大小和方向.(3)分析导体的受力情况(包括安培力).(4)列动力学方程或平衡方程求解.2.两种状态处理：(1)导体处于平衡状态
2、静止或匀速直线运动状态.处理方法：根据平衡条件合力等于零列式分析.(2)导体处于非平衡状态加速度不为零.处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析.n典例精析例例1如图1所示，空间存在B0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L0.2 m，电阻R0.3 接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m0.1 kg、电阻r0.1 的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2.从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，求：(g10 m/s2)(1)导体棒所
3、能达到的最大速度；图1解析答案(2)试定性画出导体棒运动的速度时间图像.解析解析导体棒运动的速度时间图像如图所示.答案答案见解析图解析答案总结提升例例2如图2所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，导轨间距为0.2 m，金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，ab的电阻为0.4 ，导轨电阻不计，导体ab的质量为0.2 g，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2 T，且磁场区域足够大，当导体ab自由下落0.4 s时，突然闭合开关S，则：(g取10 m/s2) (1)试说出S接通后，导体ab的运动情况；图2解析答案(2)导体ab匀速下落的速度是多少？图2答案答案0.5 m/s解析答案解析解析设匀速
4、下落的速度为vm，例例3如图3，两固定的绝缘斜面倾角均为，上沿相连两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑求(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；图3解析答案(2)金属棒运动速度的大小解析答案解析解析设金属棒运动速度大小为v，ab棒上的感应电动势为EBL
5、v安培力FBIL联立得：总结提升二、电磁感应中的能量转化与守恒n知识梳理1.电磁感应现象中的能量守恒电磁感应现象中的“阻碍”是能量守恒的具体体现，在这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能.2.电磁感应现象中的能量转化方式3.求解电磁感应现象中能量问题的一般思路(1)确定回路，分清电源和外电路.(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化.如：有滑动摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；如果安培力做正功，就有电能转化为其他形式的能.(3)列有关能量的关系式.n典例精析例
6、例4如图4所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为B.正方形金属框abcd可绕光滑轴OO转动，边长为L，总电阻为R，ab边质量为m，其他三边质量不计，现将abcd拉至水平位置，并由静止释放，经一定时间到达竖直位置，ab边的速度大小为v，则在金属框内产生热量大小等于()解析答案图4例例5如图5所示，两根电阻不计的光滑平行金属导轨倾角为，导轨下端接有电阻R，匀强磁场垂直斜面向上.质量为m、电阻不计的金属棒ab在沿斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，上升高度为h，在这个过程中() A.金属棒所受各力的合力所做的功等于零B.金属棒所受各力的合力所做的功等于mgh和电阻R上产 生的焦耳热之和C.恒
7、力F与重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做 的功与电阻R上产生的焦耳热之和D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热图5解析答案总结提升返回对点检测自查自纠123解析答案1.如图6，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动t0 时导线框的右边恰好与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域下列vt图像中，可能正确描述上述过程的是()图62.(电磁感应中的动力学问题)如图7所示，光滑金属直导轨MN和PQ固定在同一水平面内，MN、PQ平行且足够
8、长，两导轨间的宽度L0.5 m.导轨左端接一阻值R0.5 的电阻.导轨处于磁感应强度大小为B0.4 T，方向竖直向下的匀强磁场中，质量m0.5 kg的导体棒ab垂直于导轨放置.在沿着导轨方向向右的力F作用下，导体棒由静止开始运动，导体棒与导轨始终接触良好并且相互垂直，不计导轨和导体棒的电阻，不计空气阻力，若力F的大小保持不变，且F1.0 N，求：(1)导体棒能达到的最大速度vm的大小；123解析答案图7123(2)导体棒的速度v5.0 m/s时，导体棒的加速度大小.答案答案1.2 m/s2解析答案123解析答案3.(电磁感应中的能量转化)如图8所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导
9、轨间距L0.5 m，左端接有阻值R0.3 的电阻，一质量m0.1 kg、电阻r0.1 的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4 T.金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2 m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x9 m时撤去外力，金属图8棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221.导轨足够长且电阻不计，金属棒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)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；123解析答案(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；所以v6 m/s撤去外力后金属棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将金属棒的动能转化为电能，再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于金属棒的动能减少量，有：答案答案1.8 J解析解析撤去外力前金属棒做匀加速运动，根据运动学公式得解析解析根据题意，在撤去外力前的焦耳热为Q12Q23.6 J，撤去外力前拉力做正功、安培力做负功(其大小等于焦耳热Q1)、重力不做功.金属棒的动能增大，根据动能定理有：EkWFQ1则WFQ1Ek3.6 J1.8 J5.4 J.123(3)外力做的功WF.解析答案答案答案5.4 J返回本课结束
