高考物理一轮复习学案：电磁感应中的能量问题

编号:56高三物理(理)第=page1*2-11页(共4页)高三物理(理)第=page1*22页(共4页)选择性必修第二册第二章电磁感应10.5电磁感应中的能量问题学案56姓名_______班级_______学号_______【复习目标】1、能利用能量守恒，动能定理解电磁感应类问题。2、再认感应电流在磁场中所受的安培力。3、能使用右手定则或楞次定律判断感应电流方向，判断安培力方向。4、选择正确的公式求焦耳热。【复习重点】用能量守恒的思想解题。2、分析受力及力所做的功。【复习难点】1、分析受力及力所做的功及能量的转换。易错易混点：非恒定电流平均值只能用来求电荷量，不能用来求焦耳热。注意做功有正负，焦耳热没有负值。【知识点归纳】1．能量转化的实质电磁感应现象的能量转化实质是其他形式能和________之间的转化。2．能量的转化感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力做功，将______________能转化为_______能，电流做功再将电能转化为内能(或其他形式的能)。3．热量的计算电流(恒定)做功产生的热量用焦耳定律计算，公式Q＝I2Rt。考点一、电磁感应中的功能关系学法指导：做功导致能量转换，要优先使用能量守恒或动能定理解题。注意做功有正负，焦耳热没有负值。例题1、如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0。在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。(1)求初始时刻导体棒受到的安培力。(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？(3)导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？例题2．(多选)如图4所示，相距为L的两条平行金属导轨与水平地面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m的导体棒从距水平地面高h处由静止释放，导体棒能沿倾斜的导轨下滑，已知下滑过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g，下列选项正确的是()A．棒从开始运动直至地面的过程中，通过电阻R的电荷量为eq\f(BLh,Rsinθ)B．棒从开始运动直至地面的过程中，电阻R上产生的焦耳热为mgh－eq\f(μmgh,tanθ)C．棒释放瞬间的加速度大小是gsinθ－μgcosθD．如果增加导体棒质量，则导体棒从释放至滑到斜面底端的时间不变知识结构构建【训练检测】1．如图，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好，重力加速度为g。则金属棒穿过磁场区域的过程中()A．流过金属棒的最大电流为eq\f(Bd\r(2gh),2R)B．通过金属棒的电荷量为eq\f(BdL,R)C．克服安培力所做的功为mghD．金属棒产生的焦耳热为eq\f(1,2)mg(h－μd)2.(多选)如图所示，两根平行光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，下端PQ接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为θ，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中．一质量为m、接入电路的电阻也为R的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上，静止时导体棒处于导轨的MN处．已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行．现将导体棒从弹簧处于自然长度时由静止释放，整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．重力加速度为g，则下列说法中正确的是()A．当导体棒沿导轨向下运动时流过电阻R的电流方向为由P到QB．当导体棒的速度最大时，弹簧的伸长量为eq\f(mgsinθ,k)C．导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep，则导体棒从开始运动到停止运动的过程中，回路中产生的焦耳热为eq\f(m2g2sin2θ,k)－EpD．若导体棒第一次运动到MN处时速度为v，则此时导体棒的加速度大小为eq\f(B2L2v,2mR)3．如图甲所示，ACD是固定在水平面上的半径为2r、圆心为O的金属半圆弧导轨，EF是半径为r、圆心也为O的半圆弧，在半圆弧EF与导轨ACD之间的半圆环区域内存在垂直导轨平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，B随时间t变化的图象如图乙所示．OA间接有电阻P，金属杆OM可绕O点转动，M端与轨道接触良好，金属杆OM与电阻P的阻值均为R，其余电阻不计．(1)0～t0时间内，OM杆固定在与OA夹角为θ1＝eq\f(π,3)的位置不动，求这段时间内通过电阻P的感应电流大小和方向；(2)t0～2t0时间内，OM杆在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动，2t0时转过角度θ2＝eq\f(π,3)到OC位置，求电