電磁感應(yīng)中能量問題

1、電磁感應(yīng)中能量問題考綱展示32.機械能知識的應(yīng)用 44 .能量守恒定律 64. 閉合電路的歐姆定律 74.磁場對通電直導(dǎo)線的作用 安培力左手定則 78.電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量 法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律 79.導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢 右手定則 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、要求從實驗的角度理解法拉第電磁感應(yīng)定律。 2、將電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實際問題轉(zhuǎn)化成直流電路的問題； 3、會用做功的條件判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象中那些力做功，正功還是負(fù)功； 4、分析、闡述克服安培力做功時的能量轉(zhuǎn)化；（重、難點） 5、用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析解決電磁感應(yīng)的能量問題； （重、難點）根據(jù)實驗判斷以下問題： 1、小燈泡為什么會亮？ 磁感應(yīng)強

2、度B發(fā)生改變，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而線圈是閉合的，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。 2、該過程伴隨著些什么樣的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化?學(xué)生活動電能磁場能電能內(nèi)能（焦耳熱）標(biāo)桿模型BXXXXXXBB水平放置豎直放置傾斜放置標(biāo)桿題：(標(biāo)桿模型1） 如圖所示，光滑的U形金屬導(dǎo)軌PQMN水平固定在豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)軌的寬度為L，其長度足夠長，QM之間接有一個阻值為R的電阻，其余部分電阻不計一質(zhì)量為m，電阻也為R的金屬棒ab，恰能放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好給棒一個水平向右初速度v0 ，棒就沿軌道開始向右滑行求：(1)開始運動時，棒中的瞬間電流i和棒兩端的瞬間電壓u分別為多大？(2)當(dāng)棒的速度由v0減小到v0/

3、10的過程中，棒中產(chǎn)生的焦耳熱Q是多少？分析步驟：1、研究對象2、初狀態(tài)受力分析；3、過程4、末狀態(tài)分析5、方法GFNV01/10V0FAFA 解析： (1)以v0開始運動時，棒中的感應(yīng)電動勢：EBLv0 棒中的瞬時電流：iE/2RBLv0/2R 棒兩端的瞬時電壓：u1/2BLv0. (2)在此過程中，棒只克服安培力做功，由能量轉(zhuǎn)化與守恒定律知，閉合電路在此過程中產(chǎn)生的焦耳熱： Q總1/2mv021/2m(1/10v0)299/200mv02 棒中產(chǎn)生的焦耳熱為：Q1/2Q總 99/400mv02.解決這類問題的基本方法和步驟：1、確定研究對象2、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定研究對象中感

4、應(yīng)電動勢的大小和方向；3、進(jìn)行受力分析，明確初末狀態(tài)；4、判斷這些力各做了什么樣的功（正功還是負(fù)功）；5、分析導(dǎo)體能量的變化，用能量守恒關(guān)系得到各種能量的改變，列式求解；類比題類比題：（標(biāo)桿模型：（標(biāo)桿模型2） 如圖所示，豎直放置的兩根平行金如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計，整個裝置放在勻軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力直，

5、棒在豎直向上的恒力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內(nèi)，力內(nèi)，力F做的功與安培力做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于做的功的代數(shù)和等于() A棒的機械能增加量棒的機械能增加量 B棒的動能增加量棒的動能增加量 C棒的重力勢能增加量棒的重力勢能增加量 D電阻電阻R上放出的熱上放出的熱分析：分析： 對金屬棒受力分析可知，金屬棒對金屬棒受力分析可知，金屬棒共受到共受到3個力：拉力個力：拉力F、重力、重力G、安培力安培力FA GFFA設(shè)上升高度設(shè)上升高度h h，拉力做正功為，拉力做正功為FhFh，重，重力做負(fù)功力做負(fù)功GhGh、安培力做負(fù)功為、安培力做負(fù)功為W W安安

6、則則根據(jù)能量守恒可得：根據(jù)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數(shù)和等于金屬棒機械力所做的功的代數(shù)和等于金屬棒機械能的增加量。能的增加量。A A正確正確棒棒與標(biāo)桿題比較相同點和不同點 1、相同點：解題思維、方法、步驟相同。 2、不同點：模型、受力情況不同 能力提升題：（標(biāo)桿模型3）如圖所示，傾斜放置的兩根平行如圖所示，傾斜放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量為質(zhì)量為m、長為、長為L的金屬棒的金屬棒（內(nèi)阻為（內(nèi)阻為R）與兩導(dǎo)軌始終保）與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且有摩擦，持垂直并良好接觸且有摩擦，棒與導(dǎo)軌

7、的動摩擦因素為棒與導(dǎo)軌的動摩擦因素為 ，整個裝置放在磁感應(yīng)強度為整個裝置放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中的勻強磁場中磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，當(dāng)棒無初速度下磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，當(dāng)棒無初速度下滑時，求：滑時，求：（1）、棒的最大速度；）、棒的最大速度；（2）、若達(dá)到最大速度時，下落高度為）、若達(dá)到最大速度時，下落高度為h，則在此過程中總內(nèi)阻所產(chǎn)生的焦耳熱；則在此過程中總內(nèi)阻所產(chǎn)生的焦耳熱；hRL hRL B222222cos2sin22cossin22vcossin) 1 (LBmgRmgRvRvLBmgmgRvLBFBILFREIBLEvFmgmgmmmAAmA，時，有最大速度當(dāng)、由受力分析可知：解析：FNfFAmgcot)cos2sin2(21cot21cot21cot;)2(22222mghLBmgRmgRmmghQhmgmvmghQhmgQmvmghQFhmgmghmmA律得知：根據(jù)能量轉(zhuǎn)換與守恒定；做功為克服克服摩擦力做功為重力做正功為：、根據(jù)分析在此過程中解決該類題的標(biāo)桿思維、方法：1、確定研究對象2、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定研究對象中感應(yīng)電動的大小