教科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第2章 电磁感应及其应用 本章整合 (2).pptVIP

五、电磁感应中的能量问题1.电磁感应中能量的转化电磁感应过程实质是不同形式的能量相互转化的过程,其能量转化方式为:2.求解电磁感应现象中能量问题的一般思路(1)确定回路,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有滑动摩擦力做功,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;如果安培力做正功,就是电能转化为其他形式的能。(3)列有关能量的关系式。【例题5】如图所示,足够长的U形框架宽度是L=0.5m,电阻忽略不计,其所在平面与水平面成θ=37°角,磁感应强度B=0.8T的匀强磁场方向垂直于导体框平面,一根质量为m=0.2kg,有效电阻R=2Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上,该导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5,导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时,通过导体棒截面的电荷量共为Q=2C。g取10m/s2。求:(1)导体棒匀速运动的速度;(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动,这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电能。答案:(1)5m/s(2)1.5J【变式训练5】(多选)如图所示,两根电阻不计的光滑平行金属导轨倾角为θ,导轨下端接有电阻R,匀强磁场垂直斜面向上。质量为m、电阻不计的金属棒ab在沿斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,上升高度为h,在这个过程中()A.金属棒所受各力的合力所做的功等于零B.金属棒所受各力的合力所做的功等于mgh和电阻R上产生的焦耳热之和C.恒力F与重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功与电阻R上产生的焦耳热之和D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热AD解析:棒匀速上升的过程中有三个力做功:恒力F做正功,重力G做负功、安培力F安做负功。根据动能定理有W=WF+WG+W安=0,故A正确,B错误。恒力F与重力G的合力所做的功等于棒克服安培力做的功,而棒克服安培力做的功等于回路中电能(最终转化为焦耳热)的增加量,克服安培力做功与焦耳热不能重复考虑,故C错误,D正确。本章整合第二章内容索引知识网络·系统构建重点题型·归纳剖析知识网络·系统构建本章知识可分为三个组成部分。第一部分为楞次定律,第二部分为法拉第电磁感应定律,第三部分为电磁感应定律的应用。一、楞次定律阻碍磁通量导体和磁场方向增减安培定则导体切割磁感线二、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律磁通量平均瞬时互相垂直三、电磁感应定律的应用变化自身电流自身电流匝数铁芯重点题型·归纳剖析一、楞次定律推论的应用1.楞次定律的推论对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为“感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因”,概括如下:(1)当回路的磁通量发生变化时,感应电流的效果就是阻碍原磁通量的变化,即“增反减同”。(2)当出现引起磁通量变化的相对运动时,感应电流的效果就是阻碍(导体与磁场间的)相对运动,即“来拒去留”。(3)当回路可以形变时,感应电流可以使线圈面积有扩大或缩小的趋势,即“增缩减扩”。(4)当回路磁通量变化由自身电流变化引起时,感应电流的效果是阻碍原电流的变化(自感现象),即“增反减同”。2.应用原则当不涉及感应电流方向的判定时,用楞次定律的上述推论解题更快捷简便。【例题1】(多选)如图所示,光滑固定的金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,忽略空气阻力,一条形磁铁从高处下落接近回路时()A.P、Q将相互靠拢B.P、Q将相互远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于gAD解析:根据楞次定律的推论“来拒去留”,当条形磁铁靠近回路时,必受到回路给予的向上的斥力,因而磁铁的加速度小于g;“增缩减扩”,当条形磁铁靠近回路时,穿过回路的磁通量增加,回路中的感应电流受条形磁铁磁场的作用力必然有使回路面积减小的趋势,以阻碍磁通量的增加,故P、Q互相靠拢,A、D正确。【变式训练1】如图所示,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a沿()A.顺时针加速旋转B.顺时针减速旋转C.逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转B解析:据楞次定律的推论“增反减同”,b环中产生顺时针方向的感应电流,说明a中原电流可能顺时针减少,也可能逆时针增加,但b环有收缩的趋势,说明a环中的电流应与b