山东省德州市乐陵一中高中物理 4.4 法拉第电磁感应定律应用学案（三）新人教版选修32(1).docVIP

山东省德州市乐陵一中高中物理 4.4 法拉第电磁感应定律应用学案（三）新人教版选修3-2学习目标：掌握电磁感应中的能量转换问题的处理方法学习过程：1.产生和维持感应电流的存在的过程就是其它形式的能量转化为感应电流电能的过程。导体在达到稳定状态之前,外力移动导体所做的功，一部分消耗于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能或最后在转化为焦耳热，另一部分用于增加导体的动能，即 wfwf=e e电 q当导体达到稳定状态（作匀速运动时），外力所做的功，完全消耗于克服安培力做功，并转化为感应电流的电能或最后在转化为焦耳热 e电qwf =wf 2.在电磁感应现象中，能量是守恒的。楞次定律与能量守恒定律是相符合的，认真分析电磁感应过程中的能量转化，熟练地应用能量转化与守恒定律是求解较复杂的电磁感应问题常用的简便方法。3.安培力做正功和克服安培力做功的区别：电磁感应的过程，同时总伴随着能量的转化和守恒，当外力克服安培力做功时，就有其它形式的能转化为电能；当安培力做正功时，就有电能转化为其它形式的能。 4.在较复杂的电磁感应现象中，经常涉及求解焦耳热的问题。尤其是变化的安培力，不能直接由 q=i2rt 解，用能量守恒的方法就可以不必追究变力、变电流做功的具体细节，只需弄清能量的转化途径，注意分清有多少种形式的能在相互转化，用能量的转化与守恒定律就可求解，而用能量的转化与守恒观点，只需从全过程考虑，不涉及电流的产生过程，计算简便。这样用守恒定律求解的方法最大特点是省去许多细节，解题简捷、方便。 例一：在方向水平的、磁感应强度为0.5 t的匀强磁场中，有两根竖直放置的导体轨道cd、e f，其宽度为1 m，其下端与电动势为12 v、内电阻为1 的电源相接，质量为0.1 kg的金属棒mn的两端套在导轨上可沿导轨无摩擦地滑动，如图所示，除电源内阻外，其他一切电阻不计，g=10 m/s2，从s闭合直到金属棒做匀速直线运动的过程中（ ）a.电源所做的功等于金属棒重力势能的增加b.电源所做的功等于电源内阻产生的焦耳热c.匀速运动时速度为20 m/s d.匀速运动时电路中的电流强度大小是2 a练习1：两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的左端接有电阻r，导轨自身的电阻可忽略不计.斜面处在匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上.质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力f作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度.如图所示，在这过程中（ ）a.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零b.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻r上发出的焦耳热之和c.恒力f与安培力的合力所做的功等于零 d.恒力f与重力的合力所做的功等于电阻r上发出的焦耳热例二：如图所示，矩形线圈abcd质量为m，宽为d，在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、下边界水平，宽度也为d，线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程，产生了多少电热？a bd c练习2：质量为m边长为l的正方形线框，从有界的匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为r，匀强磁场的宽度为h（hl），磁感强度为b，线框下落过程中ab边与磁场界面平行。已知ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时都作减速运动，加速度大小均为ag/3。试求：（1）ab边刚进入磁场时，线框的速度；hcabdb（2）cd边刚进入磁场时，线框的速度；（3）线框经过磁场的过程中产生的热能。bar 例三：水平放置的平行金属框架宽l=0.2m，质量为m=0.1kg的金属棒ab放在框架上，并且与框架的两条边垂直。整个装置放在磁感应强度b=0.5t，方向垂直框架平面的匀强磁场中，如图所示。金属棒ab在f=2n的水平向右的恒力作用下由静止开始运动。电路中除r=0.05外，其余电阻、摩擦阻力均不考虑。试求当金属棒ab达到最大速度后，撤去外力f，此后感应电流还能产生的热量。（设框架足够长）练习3：两根相距d=0.20m的平行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度b=0.2t，导轨上面横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻为r=0.25，回路中其余部分的电阻可不计.已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是v=5.0m/s，如图所示.不计导轨上的摩擦.（1）求作用于每条金属细杆的拉力的大小.（2）求两金属细杆在间距增加0.40m的滑动过程中共产生的热量.vv练习4：如图，cdef是固定的、水平放置的、足够长的“u”型金属导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上架一个金属棒，在极短时间内给棒一个向右的速