电磁感应教学案5

江宁高级中学08届高三一轮复习电磁感应教学案主备人：郑永圣审核：高三物理备课组第5课时图象、能量与动力学问题一、知识梳理在力学中就已经知道：功是能量转化的量度。那么在机械能转化为电能的电磁感应现象中，是什么力在做功呢？是安培力在做功，在电学中，安培力做正功，是将电能转化为机械能（电动机），安培力做负功，是将机械能转化为电能（发电机），必须明确发生电磁感应现象中，是安培力做功导致能量的转化。（1）由决定的电磁感应现象中，无论磁场发生的增强变化还是减弱变化，磁场都通过感应导体对外输出能量（指电路闭合的情况下，下同）。磁场增强时，是其它形式的能量转化为磁场能中的一部分对外输出；磁场子削弱时，是消耗磁场自身储存的能量对外输出。（2）由决定的电磁感应现象中，由于磁场本身不发生变化，一般认为磁场并不输出能量，而是其它形式的能量，借助安培的功（做正功、负功）来实现能量的转化。二、典型例题例1：如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO1与磁场边界重合.线圈按图示方向匀速转动.若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是图中的哪一个？（）例2：一正方形闭合导线框abcd，边长为0.1m，各边电阻均为L，bc边位于x轴上，在x轴原点O右方有宽为0.2m，磁感强应为1T的垂直纸面向里方向的匀强磁场区，如图所示，当线框以恒定速度4m/s沿x轴正方向穿越磁场区过程中，图中哪一个可以正确表示线框从进入到穿出过程中，ab边两端电势差Uab随位置变化的情况（）例3：如图所示，一个由导体做成的矩形线圈，以恒定速率v运动，从无磁场区进入匀强磁场区，然后出来。若取逆时针方向为电流正方向，那么右图中的哪一个图线能正确地表示电路中电流与时间的函数关系？拓展：若导体线框不是矩形，而是一个三角形的，如图，正确的图如何？例4：如图所示，竖直平行金属导轨M、N上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场为B，不计ab与导轨电阻，不计摩擦，且ab与导轨接触良好，若ab杆在竖直向上的外力F作用下匀速上升，则以下说法正确的是（）A．拉力F所做的功等于电阻R上产生的热B．拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热C．拉力F所做的功等于电阻R上产生的热及杆oa重力势能增加量之和D．杆ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的热OB例5.如图所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于OOB例6：如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里．线框向上离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进人磁场．整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动．求：（1）线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度V2；(2）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度V1；（3）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q．例7：图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面（纸面）向里。导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的，距离为l1；c1d1段与c2d2段也是竖直的，距离为l2。x1y1与x2y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆，质量分别为和m1和m2，它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用于金属杆x1y1三、巩固练习BAx3LLL1、如图所示，A是一个边长为L的导线框，其电阻为R，现维持线框以恒定速度vBAx3LLLFF0T/Lv-112345 4F0T/Lv-112345 4F0T/Lv-112345F0T/Lv-112345B图1图2OBt123456B图1图2OBt123456123456123456OItt123456OI123456It123456OItA.B.C.D.3、、如图3所示，在2L≥x≥0的区域内存在着匀强磁场，磁场的方向垂直于xoy平面（纸面）向里。具有一定电阻的矩形线框abcd位于xoy平面内，线框的ab边与y轴重合，bc边长也为L。令线框从t=0的时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I（取逆时针方向的电流为正）随时间t的函数图象可能是下图中的哪一个？（）4．如图所示，竖直面内放置的两条平行光滑导轨，电阻不计，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B＝0．5T，导体棒ab、cd长度均为0．2m，电阻均为0．1Ω，重力均为0．1N，现用力向上拉动导体棒ab，使之匀速上升（导体棒ab、cd与导轨接触良好），此时cd静止不动，则ab上升时，下列说法正确的是（）A．ab受到的拉力大小为2N

B．ab向上运动的速度为2m／s

C．在2s内，拉力做功，产生0．4J的电能

D．在2s内，拉力做功为0．6JyOxωBab5．如图所示，xOy坐标系y轴左侧和右侧分别有垂直于纸面向外、向里的匀强磁场，磁感应强度均为B．一个围成四分之一圆形的导体环oab，其圆心在原点O，半径为R，开始时在第一象限，位置如图．从t=0起，导体环在坐标平面内绕OyOxωBab6、正方形金属线框abcd，每边长=0.1m，总质量m=0.1kg，回路总电阻Ω，用细线吊住，线的另一端跨过两个定滑轮，挂着一个质量为M=0.14kg的砝码。线框上方为一磁感应强度B=的匀强磁场区，如图，线框abcd在砝码M的牵引下做加速运动，当线框上边ab进入磁场后立即做匀速运动。接着线框全部进入磁场后又做加速运动（g=10m/s2）。问：（1）线框匀速上升的速度多大？此时磁场对线框的作用力多大？（2）线框匀速上升过程中，重物M做功多少？其中有多少转变为电能？7、如图所示，矩形裸导线框长边的长度为2L，短边的长度为L，在两个短边上均接有电阻R，其余部分电阻不计，导线框一长边与x轴重合，左边的坐标x=0，线框内有一垂直于线框平面的磁场，磁场的感应强度满足关系。一光滑导体棒AB与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R，开始时导体棒处于x=0处，从t=0时刻起，导体棒AB在沿x方向的力F作用下做速度为v的匀速运动，求：（1）导体棒AB从x=0到x=2L的过程中力F随时间t变化的规律；（2）导体棒AB从x=0到x=2L的过程中回路产生的热量。8．如图所示，在倾角为的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场，方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，一个质量为m，边长为L的正方形线框以速度V刚进入上边磁场时，即恰好做匀速直线运动，求：（1）当边刚越过时，线框的加速度多大？方向如何？vcdabee'’BBff'gg'vcdabee'’BBff'gg