教科版高中物理3-215电磁感应中的能量转化与守恒(提升案)

学必求其心得，业必贵于专精第一章电磁感觉第5节电磁感觉中的能量转变与守恒提升案【学习目标】1.自主学习知道能理解电磁感觉现象中的能量转变与守恒。2.小组合作研究，会解析电磁感觉现象中的能量转变问题，会计算相关物理量.3.激情投入，领悟运用能量守恒解决电磁感觉相关问题的优越性.【重难点】运用力学规律综合解析电磁感觉现象中物体的运动情况及能量转变问题是本节的一个重点，同时也是难点.【课前预习案】1．经过导体中的感觉电流在磁场中将碰到安培力作用，所以电磁感觉问题经常与力学问题联系在一起，办理此类问题的基本方法是：1）用法拉第电磁感觉定律和楞次定律求感觉电动势的大小和方向．(2）求回路中的电流强度的大小和方向．3)解析研究导体受力情况(包括安培力）．4)列动力学方程或平衡方程求解．2．电磁感觉现象中涉及的拥有收尾速度的力学问题，重点要抓好受力情况和运动情况的动向解析：周而复始地循环,达到牢固状态时，加速度等于零，导体达到牢固运动状态．学必求其心得，业必贵于专精特别提示：对于电磁感觉现象中,导体在安培力及其他力共同作用下运动，最后趋于一牢固状态的问题,利用好导体达到牢固状态时的平衡方程，经常是解答该类问题的打破口.3【规律方法】电磁感觉问题的解析方法(1)明确电路结构，分清内、外电路.(2）依照产生感觉电动势的方式计算感觉电动势的大小，如果是磁场变化，由E=nt计算，若是是导体切割磁感线,由E=BLv计算.(3)依照楞次定律判断感觉电流的方向。（4)依照电路特点和受力特点列出相应的方程。.【问题反响】：请将你在预习本节中碰到的问题写在下面。【课内研究案】研究一、金属杆在竖直面上运动例1。以下列图，两足够长的圆滑金属导轨竖直放置,相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上界线h处静止释放.导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最后牢固为I。整个运动过程中，导体棒与导轨接触优异，且向来保持水平,不计导轨的电阻.求：(1）磁感觉强度的大小B；2)电流牢固后，导体棒运动速度的大小v;3）流经电流表电流的最大值Im。学必求其心得，业必贵于专精练习1、以下列图，MN为金属杆，在竖直平面上贴着圆滑的金属导轨下滑，导轨间距L＝0。1m,导轨上端接有电阻R＝0。5Ω，导轨与金属杆电阻均不计，整个装置处于磁感觉强度B＝0。5T的水平匀强磁场中。若杆MN以牢固速度下滑时，每秒有0。02J的重力势能转变成电能，则MN杆下滑速度是多少?研究二、金属框在水平面上运动例2、以下列图，电阻为R的矩形线框,长为L，宽为a，在外力作用下，以恒定速度v向右运动，经过宽度为d，磁感觉强度为B的匀强磁场,在以下两种情况下求外力做的功：（a)L<d时;(b)L>d时。练习2、以下列图，把矩形线框先后以不相同的速度v1和v2匀速地完好拉出有界匀强磁场．设线框电阻为R,且两次的始末地址相同，求学必求其心得，业必贵于专精(1)经过导线截面的电量之比(2）两次拉出过程外力做功之比（3）两次拉出过程中电流的功率之比研究三、金属框在竖直面上运动例3、以下列图，质量为m，边长为L的正方形线框，在有界匀强磁场上方h高处由静止自由下落，线框的总电阻为R，磁感觉强度为B的匀强磁场宽度为2L。线框下落过程中，ab边向来与磁场界线平行且处于水平方向，已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动，求：（1）cd边刚进入磁场时线框的速度。（2）线框穿过磁场的过程中，产生的焦耳热。练习3、电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=l，ad=h，质量为m,自某一高度自由落体，经过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场所区的宽度为h,如图，若线框恰好以恒定速度经过磁场，线框内产生的焦耳热等于多少?（不考虑空气阻力）学必求其心得，业必贵于专精★研究四、电磁感觉现象中的图像问题例4.以下列图，一有界地域内，存在着磁感觉强度大小均为B、方向分别垂直于圆滑水平桌面向下和向上的匀强磁场,磁场宽度均为L，边长为L的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上，使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速经过磁场所区，若以逆时针方向为电流的正方向，能反响线框中感觉电流变化规律的是（)练习4.如图（a)所示，面积为0.01m2、电阻为0。1Ω的正方形导线框放在匀强磁场中,磁场方向与线框平面垂直．磁感觉强度B随时间的变化图线如图(b）．t=0时刻，磁感觉强度的方向垂直于纸面向里．在1s末线框中感觉电流的大小为______A．若规定水平向左为正方向，请在图(c）中定性画出前4s内ab边所受的安培力F随时间t的变化图线．【当堂检测】1.位于载流长直导线近旁的两根平行导轨A和B，与长直导线平行且在同一水平面内，在导轨学必求其心得，业必贵于专精AB上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF，以下列图．若用力使导体EF向右运动，则导体CD将(）A.保持不动B.向右运动C。向左运动D。先向右运动，后向左运动2.一空间有垂直纸面向里的匀强磁场B，两条电阻不计的平行圆滑导轨竖直放置在磁场内,以下列图,磁感觉强度B＝0.5T，导体棒ab、cd长度均为0.2m,电阻均为0。1Ω，重力均为0.1N,现用力向上拉动导体棒ab，使之匀速上升(导体棒ab、cd与导轨接触优异)，此时cd静止不动，则ab上升时，以下说法正确的选项是（）A．ab碰到的拉力大小为2NB．ab向上运动的速度为2m/sC．在2s内，拉力做功，有0.4J的机械能转变成电能D．在2s内，拉力做功为0.6J3．（2011·金华高二检测)均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感觉强度为B的水平匀强磁场上方h处，以下列图.线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边向来与水平的磁场界线平行.当cd边刚进入磁场时：1)求线框中产生的感觉电动势大小；2）求cd两点间的电势差大小；3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件．学必求其心得，业必贵于专精★4.在磁感觉强度为B的垂直纸面向外的匀强磁场中，竖直放置一个形金属框ABCD,框面垂直于磁场，宽BC＝L,质量为m的金属杆PQ用圆滑