2.2法拉第电磁感应定律(能量动量问题)课件高二下学期物理人教版选择性

§2.25法拉第电磁感应定律(能量、动量问题)物理选择性必修第二册第二章电磁感应5．图中的A是一个边长为l的方形导线框，其电阻为R。线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度为B。如果以x轴的正方向作为安培力的正方向，线框在图示位置的时刻开始计时，请通过计算作出线框所受的安培力随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值。教材第47页1.立体图转平面图：

2.受力分析：

3.建立牛顿第二定律：

4.求收尾速度：一、电磁感应中的动力学问题二、电磁感应中的图像问题1.

明确图像种类：B-t图像、Φ-t图像，E-t图像、I-t图像、F-t、F-x图像等．2.过程分析：分析电磁感应的具体过程(受力分析、运动分析、特殊位置)．3.建立函数关系：(1).

确定感应电动势(或感应电流)的大小和方向：(2).由安培力公式F＝BIl

、牛顿运动定律等规律写出有关函数关系式．4.

画图像或分析图像:特别注意分析斜率的变化、截距、正负、方向等．知识回顾：动力学、图像问题1.安培力与洛伦兹力的关系:(1).导体棒静止时,安培力为洛伦兹力的合力的宏观表现;(2).导体棒运动时,安培力为洛伦兹力在垂直于导体棒方向的分力的合力的宏观表现2.安培力做功与洛伦兹力做功的关系:(1).电动机模型:

电流克服洛伦兹力沿导体棒方向的分力做功,将电能转化为磁场能,

洛伦兹力垂直于导体棒方向的分力(安培力)做正功,

将磁场能转化为其它形式能量(机械能)

即整体上微观表现为：洛伦兹力合力不做功,通过分力做功起能量转移作用即整体上宏观表现为：安培力做正功,将电能转化为其它形式能量(机械能)2.安培力做功与洛伦兹力做功的关系:(2).发电机模型:洛伦兹力垂直于导体棒方向的分力(安培力)做负功,(外界克服安培力做功)

将其它形式能量(机械能)转化为磁场能洛伦兹力沿导体棒方向的分力做正功(克服静电力做功),将磁场能转化为电能

即整体上微观表现为：洛伦兹力合力不做功,通过分力做功起能量转移作用即整体上宏观表现为：安培力做负功,将其它形式能量(机械能)转化电能由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。非静电力是洛伦兹力沿导体棒方向的分力。一、电磁感应中的能量问题1．电磁感应中的能量转化2．求解电磁感应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：①有滑动摩擦力做功，一定有内能产生；②有重力做功，重力势能一定发生变化；③克服安培力做功，一定有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做了多少功，就产生了多少电能；

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．[例2]如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角θ＝37°，导轨间的距离l＝1.0m，下端连接R＝1.6Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0T．质量m＝0.5kg、电阻r＝0.4Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小F＝5.0N的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行，当金属棒滑行x＝2.8m后速度保持不变．求：(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)(1)金属棒做匀速直线运动时的速度大小v；(2)金属棒从静止到刚开始做匀速直线运动的过程中，

电阻R上产生的热量QR.(1)4m/s

(2)1.28J系统集成第44页电磁感应中焦耳热的计算技巧(1)感应电流恒定时，根据焦耳定律求解，即Q＝I2Rt.(2)感应电流变化时，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利用能量守恒定律，

即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少量，即Q＝ΔE其他．3．(电磁感应中的能量问题)(多选)如图所示，竖直放置的两根平行光滑金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并接触良好，金属棒与导轨的电阻均不计，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，金属棒在竖直向上的恒力F的作用下匀速上升，下列说法正确的是()A．作用在金属棒上各力的合力做功为零B．重力做的功等于系统产生的电能C．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热D．恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热AC系统集成第45页[例2]如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角θ＝37°，导轨间的距离l＝1.0m，下端连接R＝1.6Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0T．质量m＝0.5kg、电阻r＝0.4Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小F＝5.0N的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行，当金属棒滑行x＝2.8m后速度保持不变．求：(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)(1)金属棒做匀速直线运动时的速度大小v；(2)金属棒从静止到刚开始做匀速直线运动的过程中，

电阻R上产生的热量QR.(3)求导体棒经过多长时间达到最大速度？二、电磁感应中的动量问题(1)4m/s

；(2)1.28J；(3)0.3s[例1]如图所示，空间存在磁感应强度大小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(电阻不计)，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，已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.2.从t＝0时刻开始，对导体棒施加一个大小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，滑动过程中导体棒始终保持与导轨垂直且接触良好．(g＝10m/s2)求导体棒经过多长时间达到最大速度？二、电磁感应中的动量问题课堂小结：能量、动量问题一、电磁感应中的能量问题(1).电动机模型:安培力做正功,将电能转化为其它形式能量(机械能)(2).发电机模型:安培力做负功,将其它形式能量(机械能)转化电能二、电磁感应中的动量问题2.“路”:画等效电路图

3.“力”:F=BIl

6.“动量”:I冲

=Blq

0.02J教材第35页

教材第46页[针对训练2](多选)如图所示，金属棒在外力作用下从图示ab位置分别以v1、v2的速度沿光滑水平导轨(电阻不计)匀速滑到a′b′位置，金属棒接入电路的电阻为R，若v1∶v2＝1∶2，则在这两个过程中(

)A．回路电流之比I1∶I2＝1∶2B．产生的热量之比Q1∶Q2＝1∶4C．通过任一截面的电荷量之比q1∶q2＝1∶1D．外力做功的功率之比P1∶P2＝1∶2AC10．如图，水平面上有足够长的两平行导轨，导轨间距L=1m，导轨上垂直放置一个质量m=0.1kg、电阻R=1Ω、长度为L的导体棒，导体棒与导轨始终良好接触，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，垂直于导轨平面有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B1=1T。在导轨左端通过导线连接一水平放置的面积S=0.5m2、总电阻r=1.5Ω、匝数N=100的圆形线圈，线圈内有一面积S0=0.25m2的圆形磁场区域，磁场沿线圈轴线方向向上且大小随时间变化规律为B2=0.2t，g=10m/s2，不计导轨电阻，两磁场互不影响，则下列说法正确的是（

）A．线圈内的感应电动势E=10VB．闭合开关S瞬间导体棒受到的安培力为2NC．闭合开关S后，导体棒运动的最大速度vm=5m/sD．若导体棒从静止开始滑过距离x=1.5