3.2.5电磁感应中的能量转化与守恒.docx

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1、度为B的匀强磁场中，左端跨接一个阻值为R的电阻。垂直于导轨放置一根不计电阻的导体棒,外力F拉着导体棒正以速度V向右匀速运动。试证明：W安培力=-AE电能（学习指导：自学教材PlH-PIH）情境二：如图所示，水平光滑的、宽度为1.的、不计电阻的导轨，处在竖直向下的、磁感强度为B的匀强磁场中，左端跨接一个阻值为R的电阻。垂直于导轨放置一根不计电阻的导体棒，导体棒获得向右的初速度VO后起先向右运动。试证明：W安培力=-Agti能（思路：1、建立导体棒运动过程,画出VTt图像：2、分析安培力做功与动能改变、与电能改变的关系）反馈练习：1、一空间有垂直纸面对里的匀强磁场B,两条电阻不计的平行光滑导轨竖直

2、放置在磁场内，如图所示，磁感应强度8=0.5T,导体棒。氏Cd长度均为0.2m,电阻均为0.1C,重力均为0.1N,现用力向上拉动导体棒使之匀速上升（导体棒、Cd与导轨接触良好），此时Cd静止不动，则砧上升时，下列说法正确的是（）xIA.受到的拉力大小为2NXB.岫向上运动的速度为2m/sa1.-1-JbC.在2s内，拉力做功，有0.4J的机械能转化为电能D.在2$内，拉力做功为0.6J2、在方向水平的、磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，有两根竖直放置的c一一rf导体轨道cd、e/,其宽度为1m,其下端与电动势为12V、内电阻为1C的电源相接，质量为第5节电磁感应中的能转化与守恒德城方向:前几

3、节，我们对“从雇场中生感电流”的理皇进行了视察与归纳，总结和分析了感应电流的太少和才内的规律.那么，电及感应现象中“仪场生成电流”是否是“小巾生存”?电流具有的电能又建如何生成的?本节我们从胆然星、屹精屿耀的角度对电磁感应现象进行再相识!学问探究案学习目标：1 .知道电磁感应电路中呈倭控（或：1M）与外磁体之间的川”.磁场力始终对导体棒（或：级IS）、对外磁体做负功2 .理解在:电磁感应现象中，导体棒（或：线圈）与外磁体之间的磁场力做负功过程棒实现机械能转化为电能探讨过程J:操完一I电磁感应现象中，磁场力做功的分析I类型一：磁场不变、三（部分导体）类型二I线圜不动、.发生改变问题1:在以上情境

4、，3由楞次定律，当导体棒向右运动,导体棒受礴人方向？:当导体棒向左运动，导体棒受发培力方向?问题2：在以上情境中，由楞次定律，当条形磁体向下运动，磁体受磁场力下向？:当条形磁体向上运动,磁体受磁场力方向?.问题3：综合两类电磁感应现象，感应电路中导体棒（或：线圈）与（产生外磁场的）外磁体之间相“磁扬力.始终对导体棒（或线圈）、对外磁体做功匕士国依1.；垣Si1.型切；安;1寻讲E北KS情境一；如图所示，水平光滑的、宽度为1.的、不计电阻的导轨，处在竖直向下的、磁感强W安培力二一AE电能各种性质力做的总功对应导体棒动能的改变:=E（除重力、弹力以外）其它力做功对应导体棒机械能的改变:叱除屯力,弹

5、力以外）其它办二机械链（感应电路、激发外磁场的磁体、地球组成的）系统以外的物体对系统产生的外力对系统做必对应系统:白熊去的改变:W系统以外的物体对系好生的外力=石系统总能量6、能量转化分析I各种形式能的改变总量等于零:Ek+Ep+AE电能+七摩擦内能+,二例1：如图所示，在水平桌面上有竖直向上的匀强磁场，已知桌面离地高。=1.25m,现有宽为1m的U形金属导轨固定在桌面上，导轨上垂直导轨放有一质量为2kg、电阻为2C的导体棒，其他电阻不计，导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.2,将导体棒放在CE左侧3m处，CE与桌边重合，现用r=12N的力作用于导体棒上，使其从静止起先运动，经过3s导体棒刚好到达

6、导轨的末端（在此之前导体棒的运动已达到稔定状态），随即离开导轨运动，其落地点距桌子边缘m*TXXf）：:忸皿-1.十XXIXXX的水平距离为2m,g取Iom/s?,则（）A.导体棒先做匀加速运动，再做匀速运动，最终做平抛运动B.所加磁场的磁感应强度8=2TC.导体棒上产生的焦耳热为24JD.整个过程中通过导体棒横截面的电荷量为3C例2、如图所示，固定的水平光滑金属导物.，间距为1.,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视。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vo0在沿导轨往复运

7、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分别是多少？（3）导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒起先运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q是多少？0.1kg的金属棒MN的两端套在导轨上可沿导轨无摩擦地滑动，如图所示，除电源内阻外，其他一切电阻不计，=10nVs2,导轨足够长。S闭合起先拜放MN,直到金屈棒做匀速直线运动的过程中（）A.电源所做的功等于金属棒重力势能的增加B.电源所做的功等于电源内阻产生的焦耳热C.匀速运

8、动时速度为20msD.匀速运动时电路中的电流强度大小是2A3、一个闭合回路由两部分组成，如图所示，右侧是电阻为r的圆形导线，置于竖直方向匀称改变的磁场所中；左侧是光滑的倾角为。的平行导轨，宽度为d,其电阻不计.磁感应强度为的匀强磁场垂直导轨平面对上，且只分布在左侧，一个质量为，“、电阻为R的导体棒此时恰好能静止在导轨上，分析下述推断不正确的有（）A.圆形线圈中的磁场，可以向上匀称增加，也可以向下匀称减弱B.导体棒ab受到的安培力大小为ZngSinC.回路中的感应电流为等于D.圆形导线中的电热功率为嘿臀（r+R）课堂展示案学习目标，1.驾驭电磁感应问题的“六步分析法”（电路结构分析-电动势大小方

9、向分析-受力分析一运动分析-功能关系分析-能量转化分析）。2.提升从“电路结构观”、“动力学观”、“能量观”相识和解决电磁学问题的思维叮实力探讨过程：电磁感应问题的“六步分析法1、电路结构分析：判定哪部分是虫涯、外电路:画出等效电路:确定路端电压（U路=IR=E-Ir）。2、电动势大小方向分析：判定电流方向:确定电源的正负极:确定电源内电动势大小。3、受力分析：对导体棒进行受力分析（重力、弹力、摩擦力、安培力、等等）。4、运动分析：依据导体棒的受力、题目已知的运动信息,建立导体棒的运动过程。5、功能关系分析I各种性质力做功对应相应形式能的改变:WC=-Ep、卬舛力=-AE弹性势能、C.上升过程

10、中合力做的功与下降过程中的相等D.上升过程中克服安培力做的功比下降过程中的多3.如图所示，光滑的形金属导体框竖直放理，质量为阳的金属棒MN与框架接触良好.磁感应强度分别为所、&的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面,分别处在而Cd和cdf区域.现从图示位置由静止释放金属棒MM当金属棒进入磁场81区域后，恰好做匀速运动.以下说法中正确的有（）A.若Ba=Bi,金属棒MN进入良区域后将加速下滑B.若&=&,金属棒MN进入&区域后仍将保持匀速下滑C.若&B,金属棒MN进入仍区域后先减速后匀速下滑4、如图所示，在光滑的水平面上，质量为加，半径为小电阻为R的-X1IH1匀称金属环，以初速度如向一磁感

11、应强度为8的有界匀强磁场滑去（磁场0次;xxx!宽度办2r）.圆环的一半进入磁场历时，秒，这时圆环上产生了焦耳热为5：；Q,则r秒末圆环中感应电流的瞬时功率为（）K.厂T4匹加48TG一给2层看一给四（m*）A-RRcRd,R5、质量为，、电阻为r的金属杆命，以肯定的初速度如从光滑的平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30。角，两导轨上端用一电阻R相连，如图所示，磁场垂直斜面对上，导轨的电阻不计，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回窕竞端时的速度大小为U,则（）A.向上滑行的时间小于向下滑行的时间B.在向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时电阻K上产生的热量C.向上滑行时与向下滑行时

12、通过电阻R的电量相等D.金属杆从起先上滑至返回动身点，电阻R上产生的热量为少”（或一。2）6.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为1.,底端接阻值为R的电阻.将质量为小，电阻也为R的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧卜端，金属棒与导轨接触良好，导轨所在的平面与磁感应强度为6的磁场垂直，如图所示.除金属棒和电阻R外，其余电阻不计.现将金属棒从弹簧的原长位置由静止释放，则（）A.金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为b-B.最终弹簧的弹力与金属棒的重力平衡C.金属棒的速度为。时，所受的安培力大小为尸=噜D.金属棒的速度为V时，金属棒两端的电势差为U=B1.a7、如图所示，P、。为水平面内平行放置的光滑

13、金属长直导轨，间距为例3、如图甲所示，两根电阻不计的光滑平行金属导轨水平固定放置，间距为d=0.5m,左端连接一个阻值为庐2C的电阻，右端连接一个阻值为4=4C的小灯泡，在矩形区域CDFE内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度6随时间按图乙所示改变，CE长为齐2m三在1=0时刻，一阻值为尸2C的金属棒在恒力”作用下由静止起先从图示的ab位置沿导轨向右运动，金属棒从ab运课后训练案1.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为从方向竖直向下，在磁场中有一个边长为1.的正方形刚性金属框，边的质量为电阻为R,其他三边的质量和电阻均不计.Cd边上装有固定的水平轴，将金属框自水平位置由静止释放，第一次转到竖直位置时，

14、油边的速度为5不计一切摩擦，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法正确的是（）A.通过岫边的电流方向为B. ab边经过最低点时的速度v=y2g1.C. a、力两点间的电压渐渐变大D.金屈框中产生的焦耳热为/Mg1.%苏2.如图所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面（纸面）垂直，磁场边界的间距为一个质量为?、边长也为1.的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、卜边始终与磁场的边界平行。/=O时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合（图中位置I）,导线框的速度为内。经验一段时间后，当导线框的卜边恰好与磁场的上边界重合时（图中位置II）,导线框的

15、速度刚好为零。此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置，则（）A.上升过程中，导线框的加速度渐渐增大B.下降过程中，导线框的加速度渐渐增大(2)导体棒往复运动段时间后，最终将静止。设静止时弹簧的弹性势能为Ep,则从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？10、如图所示，AS和CO是足够长的平行光滑导轨，其间距为/,导轨平面与水平面的夹角为巴整个装置处在磁感应强度为B的，方向垂直于导轨平面对上的匀强磁场中.AC端连有电阻值为K的电阻.若符质量M,垂直于导轨的金属棒所在距BD端S处由静止释放，在E/棒滑至底端前会有加速和匀速两个运动阶段.今用大小为F,方向沿斜面对上的恒力

16、把EF棒从BD位置由静止推至距80端S处，突然撤去恒力F,棒E尸最终又回到80端.求：(1)七/棒下滑过程中的最大速度.(2)EF棒自80端动身又回到8。端的整个过程中，有多少电能转化成了内能(金属棒、导轨的电阻均不计)？1.i.处在竖直向下、磁感应强度大小为所的匀强磁场中。导体杆垂直于P、Q放在导轨上,在外力作用下向左做匀速直线运动。质量为小、每边电阻均为人边长为心的正方形金属框置于竖直平面内，两顶点。、b通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为治的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态。不计其余电阻和细导线对、点的作用力。通过H边的电流小是多大？导体杆4的运动速度V是多大？8、如图所

17、示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为1.,一志向电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直.质量为用、有效电阻为/?的导体棒在距磁场上边界力处静止释放.导T*Ix体棒进入磁场后，流经电流表的电流渐渐减小，最终稳定为/.整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻.求:(1)磁感应强度的大小B；(2)电流稳定后，导体棒运动速度的大小。；(3)流经电流表电流的最大值m.9、如图所示，固定的竖直光滑金属导轨间距为1.,上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平、垂直导轨平面对里的磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与下端固定的竖直轻质弹簧相连且始终保持与导轨接触良好，导轨与导体棒的电阻均可忽视，弹簧的劲度系数为匕初始时刻，弹簧恰好处于自然长度，使导体棒以初动能Ek沿导轨竖直向下运动，且导体棒在往复运动过程中，始终与导轨垂直。(1)求初始时刻导体棒所受安培力的大小F；