课件对点练习题组训练第一章电磁感应18份18讲

高中物理·选修3-2·教科版第一章电磁感应第八讲电磁感应中的能量转化与守恒目标定位电磁感应中的能量转化与守恒2进一步理解能量守恒定律是自然界普遍遵循的一条规律，通过具体实例理解电磁感应中的能量转化1理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向.1理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向.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预习导学1．楞次定律

BLv

右手定则

2．BIL

左手定则3．ma

4.

能量转化

功

(1)动能

(2)重力势能

(3)弹性势能(4)机械能

(5)电势能

5．I2Rt

电磁感应中的能量转化与守恒课堂讲义一、电磁感应中的动力学问题电磁感应中产生感应电流，在磁场中受到安培力的作用，因此电磁感应问题往往与力学问题联系在一起．1．在解决此类问题时要注意内部各量之间的两个制约关系：(1)力和运动关系．

(2)动力学量和电学量之间的关系，表示如图所示．2．解决此类问题的主要方法：

(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向．

(2)依据闭合电路欧姆定律，求出回路中的电流．

(3)分析导体的受力情况．

(4)依据牛顿第二定律列出动力学方程或平衡方程，求解．电磁感应中的能量转化与守恒课堂讲义例1如图所示，空间存在B＝0.5T，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L＝0.2m，电阻R＝0.3Ω接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1kg，电阻r＝0.1Ω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F＝0.45N，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：(1)导体棒所能达到的最大速度．(2)试定性画出导体棒运动的速度-时间图象．F

F

导体棒切割磁感线

根据牛顿第二定律

F－μmg－F安＝ma④由①②③④得：

由上式可以看出，随着v增大，F安增大，a减小，当a减小到0时，v达到最大．F安umg电磁感应中的能量转化与守恒课堂讲义例2

如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值电磁感应中的能量转化与守恒

课堂讲义针对训练如图所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，轨距0.2m，金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，ab的电阻为0.4Ω，导轨电阻不计，导体ab的质量为0.2g，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2T，且磁场区域足够大，当导体ab自由下落0.4s时，突然接通电键S，则：(1)试说出S接通后，导体ab的运动情况；(2)导体ab匀速下落的速度是多少？(g取10m/s2)(1)S闭合前：v0＝gt＝4m/s.S闭合后：mgF安ab做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动．当速度减小至F安＝mg时，ab做竖直向下的匀速运动电磁感应中的能量转化与守恒课堂讲义二、电磁感应中的能量问题1．电磁感应现象中的能量守恒：电磁感应现象中的“阻碍”就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特点电磁感应中的能量转化与守恒外力克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化成电能；感应电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能．若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能(焦耳热)．课堂讲义3．分析求解电磁感应现象中能量问题的一般思路：

(1)分析回路，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：①有摩擦力做功，必有内能产生；②有重力做功，重力势能必然发生变化；③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；

(3)列有关能量的关系式．电磁感应中的能量转化与守恒课堂讲义4．电磁感应中焦耳热的计算技巧

(1)感应电路中电流恒定，则电阻产生的焦耳热等于电流通过电阻做的功，即Q＝I2Rt.

(2)感应电路中电流变化，可用以下方法分析：①利用动能定理，求出克服安培力做的功，产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即Q＝W安．②利用能量守恒，即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少，即Q＝ΔE其他．电磁感应中的能量转化与守恒课堂讲义例3如图所示，两根电阻不计的光滑平行金属导轨倾角为θ，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FFmgF安FN棒匀速上升的过程动能定理

W＝WF＋WG＋W安＝0

A对B错

Q＝－W安＝WF＋WG

C错D对

电磁感应中的能量转化与守恒课堂讲义(1)下滑过程中

QR＝3Qr＝0.3JW安＝Q＝QR＋Qr＝0.4JF安mgFN(2)金属棒下滑时

所以a＝3.2m/s2(3)正确

表明

由动能定理可以得到棒的最大速度，上述解法正确a随v增大而减小，棒做a减小的加速运动,到达底端时速度最大．所以

电磁感应中的能量转化与守恒对点练习电磁感应中的动力学问题1．如图所示，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(d>L)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，t＝0时导线框的右边恰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v－t图象中，可能正确描述上述过程的是(

)进入时

F安阻碍运动v减小a减小进入后

F安＝0v不变离开时

F安阻碍运动v减小a减小综上所述，正确答案为D

电磁感应中的能量转化与守恒对点练习根据牛顿第二定律，有F－F安＝ma

电磁感应中的动力学问题2．如图所示，光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内，MN、PQ平行且足够长，两轨道间的宽度L＝0.50m．轨道左端接一阻值R＝0.50Ω的电阻．轨道处于磁感应强度大小B＝0.40T，方向竖直向下的匀强磁场中，质量m＝0.50kg的导体棒ab垂直于轨道放置．在沿着轨道方向向右的力F作用下，导体棒由静止开始运动，导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直，不计轨道和导体棒的电阻，不计空气阻力，若力F的大小保持不变，且F＝1.0N，求：(1)导体棒能达到的最大速度大小vm；(2)导体棒的速度v＝5.0m/s时，导体棒的加速度大小a.FF安解得vm＝12.5m/s解得a＝1.2m/s2

电磁感应中的能量转化与守恒对点练习有磁场时，ab切割磁感线产生感应电流，重力和安培力均做负功，机械能减小，有电热产生，故ab上升的最大高度变小A、B错误，D正确．

电磁感应中的能量问题3.(2012·北京东城区检测)如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，导轨平面与水平面的夹角为θ，导轨的下端接有电阻．当导轨所在空间没有磁场时，使导体棒ab以平行导轨平面的初速度v0冲上导轨，ab上升的最大高度为H；当导轨所在空间存在方向与导轨平面垂直的匀强磁场时，再次使ab以相同的初速度从同一位置冲上导轨，ab上升的最大高度为h，两次运动中ab始终与两导轨垂直且接触良好，关于上述情景，下列说法中正确的是(

)A．比较两次上升的最大高度，有H＝hB．比较两次上升的最大高度，有H＜hC．无磁场时，导轨下端的电阻中有电热产生D．有磁场时，导轨下端的电阻中有电热产生无磁场时，只有重力做功，机械能守恒，没有电热产生C错误电磁感应中的能量转化与守恒对点练习电磁感应中的能量问题4．如图所示，足够长的光