电磁感应中的能量问题课件

1、 学习目标学习目标 1.理解电磁感应现象的实质是不同形式能量转化的理解电磁感应现象的实质是不同形式能量转化的过程。过程。 2.能够举例阐述安培力做正功的过程是电能转化为能够举例阐述安培力做正功的过程是电能转化为其它形式能量的过程其它形式能量的过程,安培力做负功的过程是其它形安培力做负功的过程是其它形式能量转化为电能的过程式能量转化为电能的过程 3能够灵活应用解决电磁感应中能量问题的三种方法能够灵活应用解决电磁感应中能量问题的三种方法 同步练习同步练习1 1 如图如图, ,金属杆金属杆PQPQ可以无摩可以无摩擦滑动擦滑动, ,导轨间除固定电阻导轨间除固定电阻R R外外, ,其他电阻不计其他电阻不

2、计, ,匀强磁场匀强磁场B B垂直穿过导轨平面垂直穿过导轨平面, ,以下有两种情况以下有两种情况: :第一次第一次, ,闭合开关闭合开关S,S,然后从图中位置由静止然后从图中位置由静止释放释放PQPQ, ,经过一段时间后经过一段时间后PQPQ匀速到达地面匀速到达地面; ; 第二次第二次, ,先从同一高度由静止释放先从同一高度由静止释放PQPQ, ,当当PQPQ下滑下滑 一段距离后突然关闭开关一段距离后突然关闭开关, ,最终最终PQPQ也匀速到达了也匀速到达了 地面地面. .设上述两种情况下设上述两种情况下PQPQ由于切割磁感线产生由于切割磁感线产生 的电能的电能( (都转化为内能都转化为内能)

3、 )分别为分别为E E1 1、E E2 2, ,则可断定则可断定( )( )A.E1E2 B.E1=E2C.E1E2 D.无法判定无法判定E1、E2的大小的大小解析解析 设设PQPQ棒的质量为棒的质量为m m, ,匀速运动的速度为匀速运动的速度为v v, ,导导轨宽轨宽l l, ,则由平衡条件则由平衡条件, ,得得BIlBIl= =mgmg, ,而而I I= ,= ,E E= =BlBlv v, ,所所以以v v= ,= ,可见可见PQPQ棒匀速运动的速度与何时闭合棒匀速运动的速度与何时闭合开关无关开关无关, ,即即PQPQ棒两种情况下落地速度相同棒两种情况下落地速度相同, ,由能由能的转化和

4、守恒定律得的转化和守恒定律得: :机械能的损失完全转化为电机械能的损失完全转化为电能能, ,故两次产生的电能相等故两次产生的电能相等. .答案答案 B BRE22lBRmg同步练习同步练习2 2 固定在水平绝缘平面上足固定在水平绝缘平面上足 够长的金属导轨不计电阻够长的金属导轨不计电阻, ,但表面粗糙但表面粗糙, , 导轨左端连接一个电阻导轨左端连接一个电阻R R, ,质量为质量为m m的金的金 属棒属棒( (电阻也不计电阻也不计) )放在导轨上放在导轨上, ,并与导并与导 轨垂直轨垂直, ,整个装置放在匀强磁场中整个装置放在匀强磁场中, ,磁场磁场 方向与导轨平面垂直方向与导轨平面垂直. .

5、用水平恒力用水平恒力F F把把abab棒从静止棒从静止 起向右拉动的过程中起向右拉动的过程中, ,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( )( ) A. A.恒力恒力F F做的功等于电路产生的电能做的功等于电路产生的电能 B.B.恒力恒力F F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能 C.C.克服安培力做的功等于电路中产生的电能克服安培力做的功等于电路中产生的电能 D.D.恒力恒力F F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生和摩擦力的合力做的功等于电路中产生 的电能和棒获得的动能之和的电能和棒获得的动能之和图图1111解析解析 物体克服安培力做功物体克服安培力

6、做功, ,其他形式的能转化为其他形式的能转化为电能电能, ,且功的数值等于电路中产生的电能且功的数值等于电路中产生的电能,C,C正确正确; ;由由动能定理知动能定理知, ,恒力恒力F F、安培力和摩擦力三者的合力做、安培力和摩擦力三者的合力做的功等于物体动能的增加量的功等于物体动能的增加量, ,故故A A、B B错误错误,D,D正确正确, ,也也可从能量守恒角度进行判定可从能量守恒角度进行判定, ,即恒力即恒力F F做的功等于电做的功等于电路中产生的电能、因摩擦而产生的内能及棒动能的路中产生的电能、因摩擦而产生的内能及棒动能的增加增加. .答案答案 CDCD3.3.如图如图1313所示所示,

7、,金属杆金属杆abab可在平行金属可在平行金属 导轨上滑动导轨上滑动, ,金属杆电阻金属杆电阻R R0 0=0.5,=0.5, 长长L L=0.3m,=0.3m,导轨一端串接一电阻导轨一端串接一电阻R R=1,=1, 匀强磁场磁感应强度匀强磁场磁感应强度B B=2T,=2T, 当当abab以以v v=5m/s=5m/s向右匀速运动过程中向右匀速运动过程中, ,求求: : (1) (1)abab间的电压间的电压U U. . (2) (2)所加沿导轨平面的水平外力所加沿导轨平面的水平外力F F的大小的大小. . (3) (3)在在2s2s时间内电阻时间内电阻R R上产生的热量上产生的热量Q Q.

8、.图图1313解析解析 (1)(1)根据公式根据公式: :E E= =BLBLv v=3 V=3 VI I= ,= ,U U= =IRIR=2 V=2 V(2)(2)F F= =F F安安= =BILBIL=1.2 N=1.2 N(3)2 s(3)2 s内产生的总热量内产生的总热量Q Q等于安培力做的功等于安培力做的功Q Q= =F F安安x x= =F F安安v vt t=12 J=12 J电阻电阻R R上产生的热量为上产生的热量为QRQR= = Q Q=8 J=8 J答案答案 (1) 2 V (2)1.2 N (3)8 J(1) 2 V (2)1.2 N (3)8 J0RRE0RRR方法提

9、炼方法提炼求解焦耳热的途径求解焦耳热的途径(1)(1)感应电路中产生的焦耳热等于克服安培力感应电路中产生的焦耳热等于克服安培力做的功做的功, ,即即Q Q= =W WA A. .(2)(2)感应电路中电阻产生的焦耳热等于电流通感应电路中电阻产生的焦耳热等于电流通过电阻做的功过电阻做的功, ,即即Q Q= =I I2 2RtRt. .(3)(3)感应电流中产生的焦耳热等于电磁感应现感应电流中产生的焦耳热等于电磁感应现象中其他形式能量的减少象中其他形式能量的减少, ,即即Q Q=E E他他. .自选超市自选超市做变式训练或者自选作业做变式训练或者自选作业 如图，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为如图

10、，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为的斜面上，导轨下端接有电阻的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可忽略不计的金属棒上的匀强磁场中，电阻可忽略不计的金属棒ab质量为质量为m，受到沿斜，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用金属棒沿导轨匀速下滑，的作用金属棒沿导轨匀速下滑， 则它在下滑高度则它在下滑高度h的过程中，以下说法正确的是的过程中，以下说法正确的是 ()A作用在金属棒上各力的合力做功为零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重力做的功等于系统产生的电能C金属棒克服安

11、培力做的功等于电阻金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热上产生的焦耳热D金属棒克服恒力金属棒克服恒力F做的功等于电阻做的功等于电阻R上产生的焦耳热上产生的焦耳热【自选超市自选超市】图图5图图1 常见模型常见模型课堂探究课堂探究考点突破考点突破图图21.1.如图如图8 8所示所示, ,边长为边长为L L的正方形导线框质的正方形导线框质 量为量为m m, ,由距磁场由距磁场H H高处自由下落高处自由下落, ,其下边其下边 abab进入匀强磁场后进入匀强磁场后, ,线圈开始做减速运动线圈开始做减速运动, , 直到其上边直到其上边cdcd刚刚穿出磁场时刚刚穿出磁场时, ,速度减为速度减为 abab边刚进入磁场时的一半边刚进入磁场时的一半, ,磁场的宽度也磁场的宽度也 为为L L, ,则线框穿越匀强磁场过程中发出的则线框穿越匀强磁场过程中发出的 焦耳热为焦耳热为 ( )( ) A.2 A.2mgLmgL B.2 B.2mgLmgL+ +mgHmgH C.2 C.2mgLmgL+ + mgHmgH D.2 D.2mgLmgL+ + mgHmgH图图8 84341课堂检测课堂检测解析解析 设刚进入磁场时的速度为设刚进入磁场时的速度为v v1 1, ,刚穿出磁场时刚穿出磁场时的速度的速度v v2 2= = 线框自开始