电磁感应中的能量问题课件.ppt

金太阳新课标资源网 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过程。 2.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,安培力做负功的过程是其它形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 同步练习1 如图,金属杆PQ可以无摩 擦滑动,导轨间除固定电阻R外,其他电阻不计, 匀强磁场B垂直穿过导轨平面,以下有两种情况 :第一次,闭合开关S,然后从图中位置由静止 释放PQ,经过一段时间后PQ匀速到达地面; 第二次,先从同一高度由静止释放PQ,当PQ下滑 一段距离后突然关闭开关,最终PQ也匀速到达了 地面.设上述两种情况下PQ由于切割磁感线产生 的电能(都转化为内能)分别为E1、E2,则可断定( ) A.E1E2 B.E1=E2 C.E1E2 D.无法判定E1、E2的大小 解析 设PQ棒的质量为m,匀速运动的速度为v,导 轨宽l,则由平衡条件,得BIl=mg,而I= ,E=Blv,所 以v= ,可见PQ棒匀速运动的速度与何时闭合 开关无关,即PQ棒两种情况下落地速度相同,由能 的转化和守恒定律得:机械能的损失完全转化为电 能,故两次产生的电能相等. 答案 B 同步练习2 固定在水平绝缘平面上足 够长的金属导轨不计电阻,但表面粗糙, 导轨左端连接一个电阻R,质量为m的金 属棒(电阻也不计)放在导轨上,并与导 轨垂直,整个装置放在匀强磁场中,磁场 方向与导轨平面垂直.用水平恒力F把ab棒从静止 起向右拉动的过程中,下列说法正确的是 ( ) A.恒力F做的功等于电路产生的电能 B.恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能 C.克服安培力做的功等于电路中产生的电能 D.恒力F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 图11 解析 物体克服安培力做功,其他形式的能转化为 电能,且功的数值等于电路中产生的电能,C正确;由 动能定理知,恒力F、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,故A、B错误,D正确,也 可从能量守恒角度进行判定,即恒力F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 增加. 答案 CD 3.如图13所示,金属杆ab可在平行金属 导轨上滑动,金属杆电阻R0=0.5Ω, 长L=0.3m,导轨一端串接一电阻R=1Ω, 匀强磁场磁感应强度B=2T, 当ab以v=5m/s向右匀速运动过程中,求: (1)ab间的电压U. (2)所加沿导轨平面的水平外力F的大小. (3)在2s时间内电阻R上产生的热量Q. 图13 解析 (1)根据公式:E=BLv=3 V I= ,U=IR=2 V (2)F=F安=BIL=1.2 N (3)2 s内产生的总热量Q等于安培力做的功 Q=F安·x=F安·v·t=12 J 电阻R上产生的热量为QR= Q=8 J 答案 (1) 2 V (2)1.2 N (3)8 J 方法提炼 求解焦耳热的途径 (1)感应电路中产生的焦耳热等于克服安培力 做的功,即Q=WA. (2)感应电路中电阻产生的焦耳热等于电流通 过电阻做的功,即Q=I2Rt. (3)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,即Q=ΔE他. 自选超市 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θ 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 上的匀强磁场中，电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜 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， 则它在下滑高度h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 B．重力做的功等于系统产生的电能 C．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热 D．金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热 【自选超市】 图5 图1 常见模型 课堂探究·考点突破 图2 1.如图8所示,边长为L的正方形导线框质 量为m,由距磁场H高处自由下落,其下边 ab进入匀强磁场后,线圈开始做减速运动, 直到其上边cd刚刚穿出磁场时,速度减为 ab边刚进入磁场时的一半,磁场的宽度也 为L,则线框穿越匀强磁场过程中发出的 焦耳热为 ( ) A.2mgL B.2mgL+mgH C.2mgL+ mgH D.2mgL+ mgH 图8 课堂检测 解析 设刚进入磁场时的速度为v1,刚穿出磁场时 的速度v2=