第1章第8讲电磁感应中的能量转化与守恒汇编.ppt

目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 高中物理·选修3-2·教科版学以致用 第一章 电磁感应 第八讲 电磁感应中的能量转化与守恒 目标定位 电磁感应中的能量转化与守恒 2 进一步理解能量守恒定律是自然界普遍遵循的一条规律，通过具体实例理解电磁感应中的能量转化 1 理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向. 1 理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向. 1 综合运用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的动力学问题 预习导学 1． 楞次定律　　BLv　　右手定则　　 2．BIL　　左手定则 3．ma　　 4.　能量转化　　功　 (1) 动能 (2) 重力势能 (3) 弹性势能 (4) 机械能 (5) 电势能 5．I2Rt　 电磁感应中的能量转化与守恒 课堂讲义 一、电磁感应中的动力学问题 电磁感应中产生感应电流，在磁场中受到安培力的作用，因此电磁感应问题往往与力学问题联系在一起． 1．在解决此类问题时要注意内部各量之间的两个制约关系： (1)力和运动关系． (2)动力学量和电学量之间的关系，表示如图所示． 2．解决此类问题的主要方法： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向． (2)依据闭合电路欧姆定律，求出回路中的电流． (3)分析导体的受力情况． (4)依据牛顿第二定律列出动力学方程或平衡方程，求解． 电磁感应中的能量转化与守恒 课堂讲义 例1 如图所示，空间存在B＝0.5T，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2 m，电阻R＝0.3 Ω接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1 kg，电阻r＝0.1 Ω的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2.从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F＝0.45 N，方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，求： (1)导体棒所能达到的最大速度． (2)试定性画出导体棒运动的速度-时间图象． F F 导体棒切割磁感线 根据牛顿第二定律 F－μmg－F安＝ma④ 由①②③④得： 由上式可以看出，随着v增大，F安增大，a减小，当a减小到0时，v达到最大． F安 umg 电磁感应中的能量转化与守恒 课堂讲义 例2　　如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦． (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； (2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小； (3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值 电磁感应中的能量转化与守恒 课堂讲义 针对训练　如图所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，轨距0.2 m，金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，ab的电阻为0.4 Ω，导轨电阻不计，导体ab的质量为0.2 g，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2 T，且磁场区域足够大，当导体ab自由下落0.4 s时，突然接通电键S，则： (1)试说出S接通后，导体ab的运动情况； (2)导体ab匀速下落的速度是多少？(g取10 m/s2) (1)S闭合前： v0＝gt＝4 m/s. S闭合后： mg F安 ab做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动．当速度减小至F安＝mg时，ab做竖直向下的匀速运动 电磁感应中的能量转化与守恒 课堂讲义 二、电磁感应中的能量问题 1．电磁感应现象中的能量守恒：电磁感应现象中的“阻碍”就是能量守恒的具体体现，在这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能． 2．电磁感应现象中的能量转化特点 电磁感应中的能量转化与守恒 外力克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化成电能；感应电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能．若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能(焦耳热)． 课堂讲义 3．分析求解电磁感应现象中能量问题的一般思路： (1)分析回路，分清电源和外电路． (2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化．如： ①有摩擦力做功，必有内能产生； ②有重力做功，重力势能必然发生变化； ③克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能； (3)列有关能量的关系式． 电磁感应中的能量转化与守恒