專題電磁感應(yīng)中的能量問題PPT課件

1、專題 電磁感應(yīng)中的能量問題 金臺區(qū)教研室 劉小剛一、課程規(guī)范與考綱解讀 n課程規(guī)范：課程規(guī)范：n1搜集資料，了解電磁感應(yīng)景象的發(fā)現(xiàn)過程，領(lǐng)搜集資料，了解電磁感應(yīng)景象的發(fā)現(xiàn)過程，領(lǐng)會人類探求自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。會人類探求自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。n2經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，了解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。舉例闡經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，了解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。舉例闡明電磁感應(yīng)在生活和消費(fèi)中的運(yùn)用。明電磁感應(yīng)在生活和消費(fèi)中的運(yùn)用。n3經(jīng)過探求，了解楞次定律。了解法拉第電磁感經(jīng)過探求，了解楞次定律。了解法拉第電磁感應(yīng)定律。應(yīng)定律。n考綱要求：考綱要求：n電磁感應(yīng)景象電磁感應(yīng)景象級要求級要求n磁通量磁通量級要求級要求n法拉第

2、電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律級要求級要求n解讀：會分析電磁感應(yīng)問題中的能量轉(zhuǎn)化，并會進(jìn)展解讀：會分析電磁感應(yīng)問題中的能量轉(zhuǎn)化，并會進(jìn)展有關(guān)計(jì)算有關(guān)計(jì)算近幾年高考試題中的分布情況年份題號題型分值考查內(nèi)容2019年21題選擇題6分電磁感應(yīng)（右手定則）2019年19題選擇題6分電磁感應(yīng)（法拉第電磁感應(yīng)定律）2019年17題選擇題6分電磁感應(yīng)（圖像）2019年25題計(jì)算題19分電磁感應(yīng)（動力學(xué)）2019年18題選擇題6分電磁感應(yīng)（圖像）2019年19題選擇題6分電磁感應(yīng)（產(chǎn)生）二、考點(diǎn)精析：二、考點(diǎn)精析： 電磁感應(yīng)中能量問題的求解思緒電磁感應(yīng)中能量問題的求解思緒n例例1、根本模型、根本模型n如圖，程

3、度金屬導(dǎo)軌寬為如圖，程度金屬導(dǎo)軌寬為L電阻不計(jì)，左端連一定值電阻不計(jì)，左端連一定值電阻電阻R，空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為為B。一質(zhì)量為。一質(zhì)量為m的金屬棒，以初速度的金屬棒，以初速度v0沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動。沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動。試問：試問：n假設(shè)導(dǎo)軌光滑，那么金屬棒運(yùn)動過程中整個回路中產(chǎn)生假設(shè)導(dǎo)軌光滑，那么金屬棒運(yùn)動過程中整個回路中產(chǎn)生的總的焦耳熱是多少？的總的焦耳熱是多少？n上一問中，假設(shè)金屬棒的電阻為上一問中，假設(shè)金屬棒的電阻為r，那么金屬棒運(yùn)動過，那么金屬棒運(yùn)動過程中定值電阻程中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱是多少？上產(chǎn)生的焦耳熱是多少？n假

4、設(shè)導(dǎo)軌與金屬棒之間的動摩擦因數(shù)為假設(shè)導(dǎo)軌與金屬棒之間的動摩擦因數(shù)為，金屬棒滑行，金屬棒滑行S間隔后速度減為零，那么此過程中整個回路中產(chǎn)生的總間隔后速度減為零，那么此過程中整個回路中產(chǎn)生的總的焦耳熱是多少？的焦耳熱是多少？n例例2、根本模型、根本模型n如圖，程度光滑金屬導(dǎo)軌寬為如圖，程度光滑金屬導(dǎo)軌寬為L電阻不計(jì)，左端連一定值電阻電阻不計(jì)，左端連一定值電阻R，空間存空間存n在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為。一質(zhì)量為m、電阻為電阻為rn的金屬棒放在導(dǎo)軌上，與之接觸良好。試問：的金屬棒放在導(dǎo)軌上，與之接觸良好。試問：n假設(shè)棒在外力假

5、設(shè)棒在外力F作用下以速度作用下以速度v0勻速向右運(yùn)動，求滑行間隔勻速向右運(yùn)動，求滑行間隔S過過程中回路中產(chǎn)生的總的焦耳熱是多少？程中回路中產(chǎn)生的總的焦耳熱是多少？n假設(shè)棒在恒力假設(shè)棒在恒力F作用下由靜止開場向右運(yùn)動間隔作用下由靜止開場向右運(yùn)動間隔S后開場勻速運(yùn)動，后開場勻速運(yùn)動，試求此過程中定值電阻試求此過程中定值電阻R產(chǎn)生的焦耳熱。產(chǎn)生的焦耳熱。n拓展：假設(shè)棒與導(dǎo)軌之間有摩擦又如何拓展：假設(shè)棒與導(dǎo)軌之間有摩擦又如何?)二、考點(diǎn)精析：二、考點(diǎn)精析： 電磁感應(yīng)中能量問題的求解思緒電磁感應(yīng)中能量問題的求解思緒學(xué)法指點(diǎn)1、過程分析：電磁感應(yīng)景象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，實(shí)踐上就是其他方式的能向電能轉(zhuǎn)化的

6、過程。這一過程中的能量轉(zhuǎn)化是經(jīng)過安培力做功來實(shí)現(xiàn)的：抑制安培力做了多少功，就有多少其他方式的能轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能即焦耳熱外電路是純電阻電路學(xué)法指點(diǎn)2、求解思緒：求解焦耳熱的三種方法：焦耳定律: (感應(yīng)電流恒定功能關(guān)系：能量守恒定律：2=tQ I RQW克服安培力=QE其他能的減少量1. (2019安徽16)如下圖，足夠長的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為37，寬度為0.5 m，電阻忽略不計(jì)，其上端接一小燈泡，電阻為1 .一導(dǎo)體棒MN垂直導(dǎo)軌放置，質(zhì)量為0.2 kg，接入電路的電阻為1 ，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.5.在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0

7、.8 T將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放，運(yùn)動一段時間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，以后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動速度以及小燈泡耗費(fèi)的電功率分別為(重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6)() A2.5 m/s1 W B5 m/s1 W C7.5 m/s9 W D15 m/s9 W審題小燈泡穩(wěn)定發(fā)光導(dǎo)棒勻速，從受力分析角度求解；三、真題演練解析1導(dǎo)體棒MN勻速下滑時受力如下圖，由平衡條件可得F安mgcos 37mgsin 37所以F安mg(sin 37cos 37)0.4 N由F安BIL得I1 A所以EI(R燈RMN)2 V A2.5 m/s1 W B5 m/s 1 W C7.5 m/s9 W D15 m/s9

8、W小燈泡耗費(fèi)的電功率為P燈I2R燈1 W正確選項(xiàng)為B三、真題演練三、真題演練巧學(xué)勤練巧學(xué)勤練n如下圖，兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌位于傾角=30的斜面上，導(dǎo)軌上、下端各接有阻值R=20的電阻。導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)軌寬度L=2m，在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng) 強(qiáng)度B=1T，質(zhì)量m=0.1kg、連入電路的電阻r=10的金屬棒ab在較高處由靜止釋放，當(dāng)金屬棒ab下滑高度h=3m時，速度恰好到達(dá)最大值v=2m/s。金屬棒ab在下滑過程中一直與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌良好接觸，g取10m/s2。求： 1金屬棒ab由靜止至下滑高度為3m的運(yùn)動過程中機(jī)械能的減小量。2金屬棒ab由靜止至下

9、滑高度為3m的運(yùn)動過程中導(dǎo)軌上端電阻R中產(chǎn)生的熱量。 2、 (2019江蘇13)如下圖，在勻強(qiáng)磁場中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，長為3d，導(dǎo)軌平面與程度面的夾角為，在導(dǎo)軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前曾經(jīng)做勻速運(yùn)動，并不斷勻速滑到導(dǎo)軌底端導(dǎo)體棒一直與導(dǎo)軌垂直，且僅與涂層間有摩擦，接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R，其他部分的電阻均不計(jì)，重力加速度為g.求：(1)導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)；(2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動的速度大小v；(3)整個運(yùn)動過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.三、真題演練三、真題演練(1)

10、導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)；解析(1)在絕緣涂層上，導(dǎo)體棒受力平衡； mgsin mgcos 解得導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)：tan sinmgf審題動摩擦因數(shù)：利用受力分析求解三、真題演練三、真題演練 (2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動的速度大小v；解析(2)在光滑導(dǎo)軌上：感應(yīng)電動勢：EBLvsinmgBIL審題速度：在光滑導(dǎo)軌上受力分析 安培力：F安BIL勻速的條件是：F安mgsin 22sinmgRB Lv三、真題演練三、真題演練(3)整個運(yùn)動過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.解析(3)根據(jù)能量守恒定律知：摩擦產(chǎn)生的熱量：sinmgBIL審題焦耳熱：從能量角度求解213sin2TmgdQ Qm vcosTQ

11、mgd電阻上產(chǎn)生的熱量：3 2224 4sin2sin2mg RQmgdBL三、真題演練三、真題演練3(2019天津11)如下圖，兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角30的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，間距L0.4 m，導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域和，兩區(qū)域的邊境與斜面的交線為MN.中的勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向下，中的勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向上，兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0.5 T在區(qū)域中，將質(zhì)量m10.1 kg、電阻R10.1 的金屬條ab放在導(dǎo)軌上，ab剛好不下滑然后，在區(qū)域中將質(zhì)量m20.4 kg，電阻R20.1 的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上，由靜止開場下滑cd在滑動過程中一直處于區(qū)域的磁場中，ab、cd一

12、直與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌堅(jiān)持良好接觸，取g10 m/s2，三、真題演練三、真題演練解析(1)由右手定那么可判別出cd中的電流方向?yàn)?由d到c，那么ab中電流方向?yàn)橛蒩流向b.(1)cd下滑的過程中，ab中的電流方向；審題 電流方向：右手定那么三、真題演練三、真題演練解析(2)開場放置時ab剛好不下滑，ab所受摩擦力為最大靜摩擦力，設(shè)其為Fmax，有Fmaxm1gsin (2)ab剛要向上滑動時，cd的速度v多大；審題 速度：從兩根導(dǎo)棒的受力進(jìn)展突破ab剛要上滑時，ab遭到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下，由平衡條件有F安m1gsin Fmax=F BIL安12=()EIR RE BLv5m/sv三

13、、真題演練三、真題演練解析(3)設(shè)cd棒運(yùn)動過程中在電路中產(chǎn)生的總熱量為Q總，由能量守恒定律有(3)從cd開場下滑到ab剛要向上滑動的過程中，cd滑動的間隔x 3.8 m，此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少審題 熱量：從能量守恒角度列式求解2221sin =+2mgxQm總v1.3JabQ 112=abRRQRQ總?cè)?、真題演練三、真題演練4、2019新課標(biāo)25)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一程度面內(nèi)，一長為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面，BA的延伸線經(jīng)過圓導(dǎo)軌中心O，安裝的俯視圖如下圖整個安裝位于一勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向豎直向下在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)

14、和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)直導(dǎo)體棒在程度外力作用下以角速度繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中一直與導(dǎo)軌堅(jiān)持良好接觸設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略重力加速度大小為g.求：(1)經(jīng)過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大?。?2)外力的功率三、真題演練三、真題演練E BrvAB棒轉(zhuǎn)動切割:歐姆定律:2ABvvv解析(1) 根據(jù)右手定那么，得導(dǎo)體棒AB上的電流方向?yàn)锽A，故電阻R上的電流方向?yàn)镃D.(1)經(jīng)過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小；審題 電流方向和大?。河沂侄敲春蜌W姆定律；留意轉(zhuǎn)動切割！,2ABrrvvEIR232BrIR三、真題演練三、真題演練解析 (2)根據(jù)能量守恒定律，外力的功率P等于安培力與摩擦力的功率之和，即PBIrvfv，而fmg(2)外力的功率審題 從能量角度去分析外