专题电磁感应中的能量问题PPT课件

1、专题 电磁感应中的能量问题 金台区教研室 刘小刚一、课程规范与考纲解读 n课程规范：课程规范：n1搜集资料，了解电磁感应景象的发现过程，领搜集资料，了解电磁感应景象的发现过程，领会人类探求自然规律的科学态度和科学精神。会人类探求自然规律的科学态度和科学精神。n2经过实验，了解感应电流的产生条件。举例阐经过实验，了解感应电流的产生条件。举例阐明电磁感应在生活和消费中的运用。明电磁感应在生活和消费中的运用。n3经过探求，了解楞次定律。了解法拉第电磁感经过探求，了解楞次定律。了解法拉第电磁感应定律。应定律。n考纲要求：考纲要求：n电磁感应景象电磁感应景象级要求级要求n磁通量磁通量级要求级要求n法拉第

2、电磁感应定律法拉第电磁感应定律级要求级要求n解读：会分析电磁感应问题中的能量转化，并会进展解读：会分析电磁感应问题中的能量转化，并会进展有关计算有关计算近几年高考试题中的分布情况年份题号题型分值考查内容2019年21题选择题6分电磁感应（右手定则）2019年19题选择题6分电磁感应（法拉第电磁感应定律）2019年17题选择题6分电磁感应（图像）2019年25题计算题19分电磁感应（动力学）2019年18题选择题6分电磁感应（图像）2019年19题选择题6分电磁感应（产生）二、考点精析：二、考点精析： 电磁感应中能量问题的求解思绪电磁感应中能量问题的求解思绪n例例1、根本模型、根本模型n如图，程

3、度金属导轨宽为如图，程度金属导轨宽为L电阻不计，左端连一定值电阻不计，左端连一定值电阻电阻R，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为为B。一质量为。一质量为m的金属棒，以初速度的金属棒，以初速度v0沿导轨向右运动。沿导轨向右运动。试问：试问：n假设导轨光滑，那么金属棒运动过程中整个回路中产生假设导轨光滑，那么金属棒运动过程中整个回路中产生的总的焦耳热是多少？的总的焦耳热是多少？n上一问中，假设金属棒的电阻为上一问中，假设金属棒的电阻为r，那么金属棒运动过，那么金属棒运动过程中定值电阻程中定值电阻R上产生的焦耳热是多少？上产生的焦耳热是多少？n假

4、设导轨与金属棒之间的动摩擦因数为假设导轨与金属棒之间的动摩擦因数为，金属棒滑行，金属棒滑行S间隔后速度减为零，那么此过程中整个回路中产生的总间隔后速度减为零，那么此过程中整个回路中产生的总的焦耳热是多少？的焦耳热是多少？n例例2、根本模型、根本模型n如图，程度光滑金属导轨宽为如图，程度光滑金属导轨宽为L电阻不计，左端连一定值电阻电阻不计，左端连一定值电阻R，空间存空间存n在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为。一质量为m、电阻为电阻为rn的金属棒放在导轨上，与之接触良好。试问：的金属棒放在导轨上，与之接触良好。试问：n假设棒在外力假

5、设棒在外力F作用下以速度作用下以速度v0匀速向右运动，求滑行间隔匀速向右运动，求滑行间隔S过过程中回路中产生的总的焦耳热是多少？程中回路中产生的总的焦耳热是多少？n假设棒在恒力假设棒在恒力F作用下由静止开场向右运动间隔作用下由静止开场向右运动间隔S后开场匀速运动，后开场匀速运动，试求此过程中定值电阻试求此过程中定值电阻R产生的焦耳热。产生的焦耳热。n拓展：假设棒与导轨之间有摩擦又如何拓展：假设棒与导轨之间有摩擦又如何?)二、考点精析：二、考点精析： 电磁感应中能量问题的求解思绪电磁感应中能量问题的求解思绪学法指点1、过程分析：电磁感应景象中产生感应电流的过程，实践上就是其他方式的能向电能转化的

6、过程。这一过程中的能量转化是经过安培力做功来实现的：抑制安培力做了多少功，就有多少其他方式的能转化为电能，进而转化为内能即焦耳热外电路是纯电阻电路学法指点2、求解思绪：求解焦耳热的三种方法：焦耳定律: (感应电流恒定功能关系：能量守恒定律：2=tQ I RQW克服安培力=QE其他能的减少量1. (2019安徽16)如下图，足够长的平行金属导轨倾斜放置，倾角为37，宽度为0.5 m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1 .一导体棒MN垂直导轨放置，质量为0.2 kg，接入电路的电阻为1 ，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0

7、.8 T将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，以后导体棒MN的运动速度以及小灯泡耗费的电功率分别为(重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6)() A2.5 m/s1 W B5 m/s1 W C7.5 m/s9 W D15 m/s9 W审题小灯泡稳定发光导棒匀速，从受力分析角度求解；三、真题演练解析1导体棒MN匀速下滑时受力如下图，由平衡条件可得F安mgcos 37mgsin 37所以F安mg(sin 37cos 37)0.4 N由F安BIL得I1 A所以EI(R灯RMN)2 V A2.5 m/s1 W B5 m/s 1 W C7.5 m/s9 W D15 m/s9

8、W小灯泡耗费的电功率为P灯I2R灯1 W正确选项为B三、真题演练三、真题演练巧学勤练巧学勤练n如下图，两根足够长的固定平行金属导轨位于倾角=30的斜面上，导轨上、下端各接有阻值R=20的电阻。导轨电阻忽略不计，导轨宽度L=2m，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应 强度B=1T，质量m=0.1kg、连入电路的电阻r=10的金属棒ab在较高处由静止释放，当金属棒ab下滑高度h=3m时，速度恰好到达最大值v=2m/s。金属棒ab在下滑过程中一直与导轨垂直且与导轨良好接触，g取10m/s2。求： 1金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中机械能的减小量。2金属棒ab由静止至下

9、滑高度为3m的运动过程中导轨上端电阻R中产生的热量。 2、 (2019江苏13)如下图，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与程度面的夹角为，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前曾经做匀速运动，并不断匀速滑到导轨底端导体棒一直与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g.求：(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数；(2)导体棒匀速运动的速度大小v；(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q.三、真题演练三、真题演练(1)

10、导体棒与涂层间的动摩擦因数；解析(1)在绝缘涂层上，导体棒受力平衡； mgsin mgcos 解得导体棒与涂层间的动摩擦因数：tan sinmgf审题动摩擦因数：利用受力分析求解三、真题演练三、真题演练 (2)导体棒匀速运动的速度大小v；解析(2)在光滑导轨上：感应电动势：EBLvsinmgBIL审题速度：在光滑导轨上受力分析 安培力：F安BIL匀速的条件是：F安mgsin 22sinmgRB Lv三、真题演练三、真题演练(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q.解析(3)根据能量守恒定律知：摩擦产生的热量：sinmgBIL审题焦耳热：从能量角度求解213sin2TmgdQ Qm vcosTQ

11、mgd电阻上产生的热量：3 2224 4sin2sin2mg RQmgdBL三、真题演练三、真题演练3(2019天津11)如下图，两根足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L0.4 m，导轨所在空间被分成区域和，两区域的边境与斜面的交线为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B0.5 T在区域中，将质量m10.1 kg、电阻R10.1 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m20.4 kg，电阻R20.1 的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开场下滑cd在滑动过程中一直处于区域的磁场中，ab、cd一

12、直与导轨垂直且两端与导轨坚持良好接触，取g10 m/s2，三、真题演练三、真题演练解析(1)由右手定那么可判别出cd中的电流方向为 由d到c，那么ab中电流方向为由a流向b.(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；审题 电流方向：右手定那么三、真题演练三、真题演练解析(2)开场放置时ab刚好不下滑，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有Fmaxm1gsin (2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；审题 速度：从两根导棒的受力进展突破ab刚要上滑时，ab遭到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有F安m1gsin Fmax=F BIL安12=()EIR RE BLv5m/sv三

13、、真题演练三、真题演练解析(3)设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒定律有(3)从cd开场下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的间隔x 3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少审题 热量：从能量守恒角度列式求解2221sin =+2mgxQm总v1.3JabQ 112=abRRQRQ总三、真题演练三、真题演练4、2019新课标25)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一程度面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延伸线经过圆导轨中心O，安装的俯视图如下图整个安装位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下在内圆导轨的C点

14、和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)直导体棒在程度外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动，在转动过程中一直与导轨坚持良好接触设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒和导轨的电阻均可忽略重力加速度大小为g.求：(1)经过电阻R的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率三、真题演练三、真题演练E BrvAB棒转动切割:欧姆定律:2ABvvv解析(1) 根据右手定那么，得导体棒AB上的电流方向为BA，故电阻R上的电流方向为CD.(1)经过电阻R的感应电流的方向和大小；审题 电流方向和大小：右手定那么和欧姆定律；留意转动切割！,2ABrrvvEIR232BrIR三、真题演练三、真题演练解析 (2)根据能量守恒定律，外力的功率P等于安培力与摩擦力的功率之和，即PBIrvfv，而fmg(2)外力的功率审题 从能量角度去分析外