總復(fù)習(xí)高中物理課件第十章電磁感應(yīng)10-4-2-電磁感應(yīng)中的能量問題x

電磁感應(yīng)中的能量問題01020304備選訓(xùn)練

課堂互動

題組剖析

從教材走向高考規(guī)律總結(jié)

課堂互動1.電磁感應(yīng)中的安培力做功涉及的能量轉(zhuǎn)化2.求解焦耳熱Q的三種方法課堂互動3．解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題的一般步驟(1)確定研究對象(導(dǎo)體棒或回路)；(2)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定電動勢的大小和方向;(3)畫出等效電路，求出回路消耗電功率的表達(dá)式；(4)弄清電磁感應(yīng)過程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互轉(zhuǎn)化；(5)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的關(guān)系式.命題角度1電磁感應(yīng)現(xiàn)象與能量守恒定律的綜合例4如圖所示，兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ＝30°的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，間距L＝0.4m，導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN。Ⅰ中的勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向下，Ⅱ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B＝0.5T。在區(qū)域Ⅰ中，將質(zhì)量m1＝0.1kg、電阻R1＝0.1Ω的金屬條ab放在導(dǎo)軌上，ab剛好不下滑。然后，在區(qū)域Ⅱ中將質(zhì)量m2＝0.4kg，電阻R2＝0.1Ω的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上，由靜止開始下滑。cd在滑動過程中始終處于區(qū)域Ⅱ的磁場中，ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，取g＝10m/s2，問：(1)cd下滑的過程中，ab中的電流方向；(2)ab剛要向上滑動時，cd的速度v多大？(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中，cd滑動的距離x＝3.8m，此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少？題組剖析轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)到下頁解析(1)由右手定則可判斷出cd中的電流方向?yàn)橛蒬到c，則ab中電流方向?yàn)橛蒩流向b。(2)開始放置時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

Fmax＝m1gsinθ①設(shè)ab剛要上滑時，cd棒的感應(yīng)電動勢為E，由法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝BLv②設(shè)電路中的感應(yīng)電流為I，由閉合電路歐姆定律有轉(zhuǎn)回原題題組剖析轉(zhuǎn)到上頁轉(zhuǎn)回原題題組剖析命題角度2電磁感應(yīng)現(xiàn)象與動量守恒定律的綜合例5

如圖所示，兩根間距為l的光滑金屬導(dǎo)軌(不計(jì)電阻)，由一段圓弧部分與一段無限長的水平段部分組成，其水平段加有豎直向下方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌水平段上靜止放置一金屬棒cd，質(zhì)量為2m，電阻為2r。另一質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒ab，從圓弧段M處由靜止釋放下滑至N處進(jìn)入水平段，棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好，圓弧段MN半徑為R，所對圓心角為60°。求：(1)ab棒在N處進(jìn)入磁場區(qū)速度是多大？此時棒中電流是多少？(2)cd棒能達(dá)到的最大速度是多大？

(3)cd棒由靜止到達(dá)最大速度過程中，系統(tǒng)所能釋放的熱量是多少？，轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)回原題題組剖析變式訓(xùn)練2

(2018·河北五名校聯(lián)盟二模)如圖所示，MN、PQ兩平行光滑水平導(dǎo)軌分別與半徑r＝0.5m的相同豎直半圓導(dǎo)軌在N、Q端平滑連接，M、P端連接定值電阻R，質(zhì)量M＝2kg的cd絕緣桿垂直且靜止在水平導(dǎo)軌上，在其右側(cè)至N、Q端的區(qū)域內(nèi)充滿豎直向上的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)有質(zhì)量m＝1kg的ab金屬桿以初速度v0＝12m/s水平向右運(yùn)動，與cd絕緣桿發(fā)生正碰后，進(jìn)入磁場并最終未滑出，cd絕緣桿則恰好能通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)，不計(jì)除R以外的其他電阻和摩擦，ab金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，g取10m/s2，(不考慮cd桿通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)以后的運(yùn)動)求：(1)cd絕緣桿通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)時的速度大小v；(2)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q。轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)回原題題組剖析題組剖析“桿＋導(dǎo)軌”模型題源：人教版選修3－2·P21·T3設(shè)圖中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，平行導(dǎo)軌寬l＝1m，金屬棒PQ以1m/s速度貼著導(dǎo)軌向右運(yùn)動，R＝1Ω，其他電阻不計(jì)。導(dǎo)體PQ向右運(yùn)動(1)運(yùn)動的導(dǎo)線會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當(dāng)于電源。用電池等符號畫出這個裝置的等效電路圖。(2)通過R的電流方向如何？大小等于多少？題組剖析拓展1

(2018·湖南省五市十校高三聯(lián)考)如圖所示，兩平行的光滑導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間距離為L，金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌，金屬棒兩端與導(dǎo)軌接觸良好，在導(dǎo)軌左端接入阻值為R的定值電阻，整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。與R相連的導(dǎo)線、導(dǎo)軌和金屬棒的電阻均可忽略不計(jì)。用平行于導(dǎo)軌向右的大小為F的力拉金屬棒，使金屬棒以大小為v的速度向右勻速運(yùn)動，下列說法正確的是(

)轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)回原題題組剖析拓展2

(2016·全國卷Ⅱ，24)如圖，水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻，質(zhì)量為m、長度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上，t＝0時，金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動，t0時刻，金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，且在磁場中恰好能保持勻速運(yùn)動。桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動摩擦因數(shù)為μ。重力加速度大小為g。求(1)金屬桿在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的電動勢的大??；(2)電阻的阻值。轉(zhuǎn)到下頁題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)到上頁題組剖析題組剖析拓展3

(2017·江蘇單科，13)如圖所示，兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，其右端接一阻值為R的電阻。質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上，其左側(cè)的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下。當(dāng)該磁場區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后，金屬桿的速度變?yōu)関。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌光滑且足夠長，桿在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸。求：(1)MN剛掃過金屬桿時，桿中感應(yīng)電流的大小I；(2)MN剛掃過金屬桿時，桿的加速度大小a；(3)PQ剛要離開金屬桿時，感應(yīng)電流的功率P。轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)回原題規(guī)律總結(jié)

分析“雙桿模型”問題時，要注意雙桿之間的制約關(guān)系，即“主動”桿與“被動”桿之間的關(guān)系，需要注意的是，最終兩桿的收尾狀態(tài)的確定是分析該類問題的關(guān)鍵．備選訓(xùn)練A.2mgLB.2mgL＋mgHC.2mgL＋3mgH/4D.2mgL＋mgH/4【備選訓(xùn)練1】如圖所示，邊長為L的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為m，由距磁場H高處自由下落，其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后，線框開始做減速運(yùn)動，直到其上邊cd剛剛穿出磁場時，速度減為ab邊剛進(jìn)入磁場時的一半，磁場的寬度也為L.則線框穿過勻強(qiáng)磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為(

)解析顯隱備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)到解析備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)回原題【備選訓(xùn)練3】如圖所示，水平固定放置的足夠長的U形金屬導(dǎo)軌處于豎直向上的勻