电磁感应中能量问题

1、电磁感应中能量问题考纲展示32.机械能知识的应用 44 .能量守恒定律 64. 闭合电路的欧姆定律 74.磁场对通电直导线的作用 安培力左手定则 78.电磁感应现象磁通量 法拉第电磁感应定律楞次定律 79.导体切割磁感线时的感应电动势 右手定则 学习目标： 1、要求从实验的角度理解法拉第电磁感应定律。 2、将电磁感应现象的实际问题转化成直流电路的问题； 3、会用做功的条件判断电磁感应现象中那些力做功，正功还是负功； 4、分析、阐述克服安培力做功时的能量转化；（重、难点） 5、用能量转化和守恒的观点分析解决电磁感应的能量问题； （重、难点）根据实验判断以下问题： 1、小灯泡为什么会亮？ 磁感应强

2、度B发生改变，产生感应电动势，而线圈是闭合的，从而产生感应电流。 2、该过程伴随着些什么样的能量发生转化?学生活动电能磁场能电能内能（焦耳热）标杆模型BXXXXXXBB水平放置竖直放置倾斜放置标杆题：(标杆模型1） 如图所示，光滑的U形金属导轨PQMN水平固定在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨的宽度为L，其长度足够长，QM之间接有一个阻值为R的电阻，其余部分电阻不计一质量为m，电阻也为R的金属棒ab，恰能放在导轨上并与导轨接触良好给棒一个水平向右初速度v0 ，棒就沿轨道开始向右滑行求：(1)开始运动时，棒中的瞬间电流i和棒两端的瞬间电压u分别为多大？(2)当棒的速度由v0减小到v0/

3、10的过程中，棒中产生的焦耳热Q是多少？分析步骤：1、研究对象2、初状态受力分析；3、过程4、末状态分析5、方法GFNV01/10V0FAFA 解析： (1)以v0开始运动时，棒中的感应电动势：EBLv0 棒中的瞬时电流：iE/2RBLv0/2R 棒两端的瞬时电压：u1/2BLv0. (2)在此过程中，棒只克服安培力做功，由能量转化与守恒定律知，闭合电路在此过程中产生的焦耳热： Q总1/2mv021/2m(1/10v0)299/200mv02 棒中产生的焦耳热为：Q1/2Q总 99/400mv02.解决这类问题的基本方法和步骤：1、确定研究对象2、用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定研究对象中感

4、应电动势的大小和方向；3、进行受力分析，明确初末状态；4、判断这些力各做了什么样的功（正功还是负功）；5、分析导体能量的变化，用能量守恒关系得到各种能量的改变，列式求解；类比题类比题：（标杆模型：（标杆模型2） 如图所示，竖直放置的两根平行金如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻属导轨之间接有定值电阻R，质量不，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力直，

5、棒在竖直向上的恒力F作用下作用下RXXXXXXXXXF加速上升的一段高度加速上升的一段高度h内，力内，力F做的功与安培力做的功与安培力做的功的代数和等于做的功的代数和等于() A棒的机械能增加量棒的机械能增加量 B棒的动能增加量棒的动能增加量 C棒的重力势能增加量棒的重力势能增加量 D电阻电阻R上放出的热上放出的热分析：分析： 对金属棒受力分析可知，金属棒对金属棒受力分析可知，金属棒共受到共受到3个力：拉力个力：拉力F、重力、重力G、安培力安培力FA GFFA设上升高度设上升高度h h，拉力做正功为，拉力做正功为FhFh，重，重力做负功力做负功GhGh、安培力做负功为、安培力做负功为W W安安

6、则则根据能量守恒可得：根据能量守恒可得：FhFhW W安安GhGhE Ek k，即拉力及安培，即拉力及安培力所做的功的代数和等于金属棒机械力所做的功的代数和等于金属棒机械能的增加量。能的增加量。A A正确正确棒棒与标杆题比较相同点和不同点 1、相同点：解题思维、方法、步骤相同。 2、不同点：模型、受力情况不同 能力提升题：（标杆模型3）如图所示，倾斜放置的两根平行如图所示，倾斜放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻金属导轨之间接有定值电阻R，质量为质量为m、长为、长为L的金属棒的金属棒（内阻为（内阻为R）与两导轨始终保）与两导轨始终保持垂直并良好接触且有摩擦，持垂直并良好接触且有摩擦，棒与导轨

7、的动摩擦因素为棒与导轨的动摩擦因素为 ，整个装置放在磁感应强度为整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中磁场方向与导轨平面垂直，当棒无初速度下磁场方向与导轨平面垂直，当棒无初速度下滑时，求：滑时，求：（1）、棒的最大速度；）、棒的最大速度；（2）、若达到最大速度时，下落高度为）、若达到最大速度时，下落高度为h，则在此过程中总内阻所产生的焦耳热；则在此过程中总内阻所产生的焦耳热；hRL hRL B222222cos2sin22cossin22vcossin) 1 (LBmgRmgRvRvLBmgmgRvLBFBILFREIBLEvFmgmgmmmAAmA，时，有最大速度当、由受力分析可知：解析：FNfFAmgcot)cos2sin2(21cot21cot21cot;)2(22222mghLBmgRmgRmmghQhmgmvmghQhmgQmvmghQFhmgmghmmA律得知：根据能量转换与守恒定；做功为克服克服摩擦力做功为重力做正功为：、根据分析在此过程中解决该类题的标杆思维、方法：1、确定研究对象2、用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定研究对象中感应电动的大小