教科版高中物理3-215電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒(提升案)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第一章電磁感覺第5節(jié)電磁感覺中的能量轉(zhuǎn)變與守恒提升案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.自主學(xué)習(xí)知道能理解電磁感覺現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)變與守恒。2.小組合作研究，會(huì)解析電磁感覺現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)變問題，會(huì)計(jì)算相關(guān)物理量.3.激情投入，領(lǐng)悟運(yùn)用能量守恒解決電磁感覺相關(guān)問題的優(yōu)越性.【重難點(diǎn)】運(yùn)用力學(xué)規(guī)律綜合解析電磁感覺現(xiàn)象中物體的運(yùn)動(dòng)情況及能量轉(zhuǎn)變問題是本節(jié)的一個(gè)重點(diǎn)，同時(shí)也是難點(diǎn).【課前預(yù)習(xí)案】1．經(jīng)過導(dǎo)體中的感覺電流在磁場中將碰到安培力作用，所以電磁感覺問題經(jīng)常與力學(xué)問題聯(lián)系在一起，辦理此類問題的基本方法是：1）用法拉第電磁感覺定律和楞次定律求感覺電動(dòng)勢的大小和方向．(2）求回路中的電流強(qiáng)度的大小和方向．3)解析研究導(dǎo)體受力情況(包括安培力）．4)列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解．2．電磁感覺現(xiàn)象中涉及的擁有收尾速度的力學(xué)問題，重點(diǎn)要抓好受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)向解析：周而復(fù)始地循環(huán),達(dá)到牢固狀態(tài)時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到牢固運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精特別提示：對(duì)于電磁感覺現(xiàn)象中,導(dǎo)體在安培力及其他力共同作用下運(yùn)動(dòng)，最后趨于一牢固狀態(tài)的問題,利用好導(dǎo)體達(dá)到牢固狀態(tài)時(shí)的平衡方程，經(jīng)常是解答該類問題的打破口.3【規(guī)律方法】電磁感覺問題的解析方法(1)明確電路結(jié)構(gòu)，分清內(nèi)、外電路.(2）依照產(chǎn)生感覺電動(dòng)勢的方式計(jì)算感覺電動(dòng)勢的大小，如果是磁場變化，由E=nt計(jì)算，若是是導(dǎo)體切割磁感線,由E=BLv計(jì)算.(3)依照楞次定律判斷感覺電流的方向。（4)依照電路特點(diǎn)和受力特點(diǎn)列出相應(yīng)的方程。.【問題反響】：請(qǐng)將你在預(yù)習(xí)本節(jié)中碰到的問題寫在下面。【課內(nèi)研究案】研究一、金屬桿在豎直面上運(yùn)動(dòng)例1。以下列圖，兩足夠長的圓滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,相距為L，一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場上界線h處靜止釋放.導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最后牢固為I。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸優(yōu)異，且向來保持水平,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻.求：(1）磁感覺強(qiáng)度的大小B；2)電流牢固后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v;3）流經(jīng)電流表電流的最大值Im。學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精練習(xí)1、以下列圖，MN為金屬桿，在豎直平面上貼著圓滑的金屬導(dǎo)軌下滑，導(dǎo)軌間距L＝0。1m,導(dǎo)軌上端接有電阻R＝0。5Ω，導(dǎo)軌與金屬桿電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感覺強(qiáng)度B＝0。5T的水平勻強(qiáng)磁場中。若桿MN以牢固速度下滑時(shí)，每秒有0。02J的重力勢能轉(zhuǎn)變成電能，則MN桿下滑速度是多少?研究二、金屬框在水平面上運(yùn)動(dòng)例2、以下列圖，電阻為R的矩形線框,長為L，寬為a，在外力作用下，以恒定速度v向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過寬度為d，磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,在以下兩種情況下求外力做的功：（a)L<d時(shí);(b)L>d時(shí)。練習(xí)2、以下列圖，把矩形線框先后以不相同的速度v1和v2勻速地完好拉出有界勻強(qiáng)磁場．設(shè)線框電阻為R,且兩次的始末地址相同，求學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精(1)經(jīng)過導(dǎo)線截面的電量之比(2）兩次拉出過程外力做功之比（3）兩次拉出過程中電流的功率之比研究三、金屬框在豎直面上運(yùn)動(dòng)例3、以下列圖，質(zhì)量為m，邊長為L的正方形線框，在有界勻強(qiáng)磁場上方h高處由靜止自由下落，線框的總電阻為R，磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場寬度為2L。線框下落過程中，ab邊向來與磁場界線平行且處于水平方向，已知ab邊剛穿出磁場時(shí)線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，求：（1）cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)線框的速度。（2）線框穿過磁場的過程中，產(chǎn)生的焦耳熱。練習(xí)3、電阻為R的矩形導(dǎo)線框abcd,邊長ab=l，ad=h，質(zhì)量為m,自某一高度自由落體，經(jīng)過一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場所區(qū)的寬度為h,如圖，若線框恰好以恒定速度經(jīng)過磁場，線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱等于多少?（不考慮空氣阻力）學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精★研究四、電磁感覺現(xiàn)象中的圖像問題例4.以下列圖，一有界地域內(nèi)，存在著磁感覺強(qiáng)度大小均為B、方向分別垂直于圓滑水平桌面向下和向上的勻強(qiáng)磁場,磁場寬度均為L，邊長為L的正方形線框abcd的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上，使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速經(jīng)過磁場所區(qū)，若以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，能反響線框中感覺電流變化規(guī)律的是（)練習(xí)4.如圖（a)所示，面積為0.01m2、電阻為0。1Ω的正方形導(dǎo)線框放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與線框平面垂直．磁感覺強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化圖線如圖(b）．t=0時(shí)刻，磁感覺強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里．在1s末線框中感覺電流的大小為______A．若規(guī)定水平向左為正方向，請(qǐng)?jiān)趫D(c）中定性畫出前4s內(nèi)ab邊所受的安培力F隨時(shí)間t的變化圖線．【當(dāng)堂檢測】1.位于載流長直導(dǎo)線近旁的兩根平行導(dǎo)軌A和B，與長直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi)，在導(dǎo)軌學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精AB上套有兩段可以自由滑動(dòng)的導(dǎo)體CD和EF，以下列圖．若用力使導(dǎo)體EF向右運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)體CD將(）A.保持不動(dòng)B.向右運(yùn)動(dòng)C。向左運(yùn)動(dòng)D。先向右運(yùn)動(dòng)，后向左運(yùn)動(dòng)2.一空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場B，兩條電阻不計(jì)的平行圓滑導(dǎo)軌豎直放置在磁場內(nèi),以下列圖,磁感覺強(qiáng)度B＝0.5T，導(dǎo)體棒ab、cd長度均為0.2m,電阻均為0。1Ω，重力均為0.1N,現(xiàn)用力向上拉動(dòng)導(dǎo)體棒ab，使之勻速上升(導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌接觸優(yōu)異)，此時(shí)cd靜止不動(dòng)，則ab上升時(shí)，以下說法正確的選項(xiàng)是（）A．a(chǎn)b碰到的拉力大小為2NB．a(chǎn)b向上運(yùn)動(dòng)的速度為2m/sC．在2s內(nèi)，拉力做功，有0.4J的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能D．在2s內(nèi)，拉力做功為0.6J3．（2011·金華高二檢測)均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m.將其置于磁感覺強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場上方h處，以下列圖.線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊向來與水平的磁場界線平行.當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)：1)求線框中產(chǎn)生的感覺電動(dòng)勢大小；2）求cd兩點(diǎn)間的電勢差大??；3）若此時(shí)線框加速度恰好為零，求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件．學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精★4.在磁感覺強(qiáng)度為B的垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，豎直放置一個(gè)形金屬框ABCD,框面垂直于磁場，寬BC＝L,質(zhì)量為m的金屬桿PQ用圓滑