專(zhuān)題電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題課件

一、課程標(biāo)準(zhǔn)與考綱解讀課程標(biāo)準(zhǔn)：（1）收集資料，了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，體會(huì)人類(lèi)探索自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。舉例說(shuō)明電磁感應(yīng)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。

（3）通過(guò)探究，理解楞次定律。理解法拉第電磁感應(yīng)定律。

考綱要求：

電磁感應(yīng)現(xiàn)象

Ⅰ級(jí)要求

磁通量

Ⅰ級(jí)要求法拉第電磁感應(yīng)定律Ⅱ級(jí)要求

解讀：會(huì)分析電磁感應(yīng)問(wèn)題中的能量轉(zhuǎn)化，并會(huì)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算一、課程標(biāo)準(zhǔn)與考綱解讀課程標(biāo)準(zhǔn)：1近幾年高考試題中的分布情況年份題號(hào)題型分值考查內(nèi)容2010年21題選擇題6分電磁感應(yīng)（右手定則）2012年19題選擇題6分電磁感應(yīng)（法拉第電磁感應(yīng)定律）2013年17題選擇題6分電磁感應(yīng)（圖像）2013年25題計(jì)算題19分電磁感應(yīng)（動(dòng)力學(xué)）2014年18題選擇題6分電磁感應(yīng)（圖像）2015年19題選擇題6分電磁感應(yīng)（產(chǎn)生）近幾年高考試題中的分布情況年份題號(hào)題型分值考查內(nèi)容2010年2二、考點(diǎn)精析：

電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題的求解思路例1、（基本模型Ⅰ）如圖，水平金屬導(dǎo)軌寬為L(zhǎng)（電阻不計(jì)），左端連一定值電阻R，空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m的金屬棒，以初速度v0沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)。試問(wèn)：①若導(dǎo)軌光滑，則金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中整個(gè)回路中產(chǎn)生的總的焦耳熱是多少？②上一問(wèn)中，若金屬棒的電阻為r，則金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱是多少？③若導(dǎo)軌與金屬棒之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，金屬棒滑行S距離后速度減為零，則此過(guò)程中整個(gè)回路中產(chǎn)生的總的焦耳熱是多少？二、考點(diǎn)精析：

電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題的求3例2、（基本模型Ⅱ）如圖，水平光滑金屬導(dǎo)軌寬為L(zhǎng)（電阻不計(jì)），左端連一定值電阻R，空間存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒放在導(dǎo)軌上，與之接觸良好。試問(wèn)：①若棒在外力F作用下以速度v0勻速向右運(yùn)動(dòng)，求滑行距離S過(guò)程中回路中產(chǎn)生的總的焦耳熱是多少？②若棒在恒力F作用下由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)距離S后開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)，試求此過(guò)程中定值電阻R產(chǎn)生的焦耳熱。（拓展：如果棒與導(dǎo)軌之間有摩擦又如何?)二、考點(diǎn)精析：

電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題的求解思路例2、（基本模型Ⅱ）二、考點(diǎn)精析：

電磁感應(yīng)4學(xué)法指導(dǎo)1、過(guò)程分析：①電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過(guò)程，實(shí)際上就是其他形式的能向電能轉(zhuǎn)化的過(guò)程。②這一過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化是通過(guò)安培力做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的：克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(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)法指導(dǎo)1、過(guò)程分析：5學(xué)法指導(dǎo)2、求解思路：求解焦耳熱的三種方法：①焦耳定律:(感應(yīng)電流恒定）②功能關(guān)系：③能量守恒定律：學(xué)法指導(dǎo)2、求解思路：61.(2013·安徽·16)如圖所示，足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為37°，寬度為0.5m，電阻忽略不計(jì)，其上端接一小燈泡，電阻為1Ω.一導(dǎo)體棒MN垂直導(dǎo)軌放置，質(zhì)量為0.2kg，接入電路的電阻為1Ω，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)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(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T．將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6)(

)

A．2.5m/s

1W B．5m/s

1W

C．7.5m/s

9W D．15m/s

9W[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1.(2013·安徽·16)如圖所示，足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌7[解析]（1）導(dǎo)體棒MN勻速下滑時(shí)受力如圖所示，由平衡條件可得F安＋μmgcos37°＝mgsin37°所以F安＝mg(sin37°－μcos37°)＝0.4N由F安＝BIL得I＝1A所以E＝I(R燈＋RMN)＝2V

A．2.5m/s

1WB．5m/s

1W

C．7.5m/s

9WD．15m/s

9W小燈泡消耗的電功率為P燈＝I2R燈＝1W．正確選項(xiàng)為B三、真題演練[解析]（1）導(dǎo)體棒MN勻速下滑時(shí)受力如圖所示，由平衡條件可8巧學(xué)勤練如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬導(dǎo)軌位于傾角θ=30°的斜面上，導(dǎo)軌上、下端各接有阻值R=20Ω的電阻。導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)軌寬度L=2m，在整個(gè)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(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，質(zhì)量m=0.1kg、連入電路的電阻r=10Ω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(shí)，速度恰好達(dá)到最大值v=2m/s。金屬棒ab在下滑過(guò)程中始終與導(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(dòng)過(guò)程中機(jī)械能的減小量。

（2）金屬棒ab由靜止至下滑高度為3m的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)軌上端電阻R中產(chǎn)生的熱量。巧學(xué)勤練如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬導(dǎo)軌位于傾角θ=39專(zhuān)題電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題ppt課件102、(2014·江蘇·13)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，長(zhǎng)為3d，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ，在導(dǎo)軌的中部刷有一段長(zhǎng)為d的薄絕緣涂層．勻強(qiáng)磁場(chǎng)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，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端．導(dǎo)體棒始終與導(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(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v；(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.三、真題演練2、(2014·江蘇·13)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜11(1)導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；[解析](1)在絕緣涂層上，導(dǎo)體棒受力平衡；

mgsinθ＝μmgcosθ解得導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩擦因數(shù)：μ＝tanθ[審題]動(dòng)摩擦因數(shù)：利用受力分析求解三、真題演練(1)導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；[解析](1)在絕緣涂層12(2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v；[解析](2)在光滑導(dǎo)軌上：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E＝BLv[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＝mgsinθ三、真題演練(2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v；[解析](2)在光滑導(dǎo)軌13(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)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：[審題]焦耳熱：從能量角度求解電阻上產(chǎn)生的熱量：三、真題演練(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.[解析](3)根據(jù)143．(2014·天津·11)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)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(xiàn)為MN.Ⅰ中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，Ⅱ中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，兩磁場(chǎng)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(kāi)始下滑．cd在滑動(dòng)過(guò)程中始終處于區(qū)域Ⅱ的磁場(chǎng)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/s2，三、真題演練3．(2014·天津·11)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)15[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.(1)cd下滑的過(guò)程中，ab中的電流方向；[審題]電流方向：右手定則三、真題演練[解析](1)由右手定則可判斷出cd中的電流方向?yàn)?1)cd16[解析](2)開(kāi)始放置時(shí)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＝m1gsinθ(2)ab剛要向上滑動(dòng)時(shí)，cd的速度v多大；[審題]速度：從兩根導(dǎo)棒的受力進(jìn)行突破ab剛要上滑時(shí)，ab受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下，由平衡條件有F安＝m1gsinθ＋Fmax三、真題演練[解析](2)開(kāi)始放置時(shí)ab剛好不下滑，ab所受摩擦力為最大17[解析](3)設(shè)cd棒運(yùn)動(dòng)過(guò)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(kāi)始下滑到ab剛要向上滑動(dòng)的過(guò)程中，cd滑動(dòng)的距離x＝

3.8m，此過(guò)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三、真題演練[解析](3)設(shè)cd棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在電路中產(chǎn)生的總熱量為Q總，184、（2014·新課標(biāo)Ⅱ·25)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，一長(zhǎng)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的延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)圓導(dǎo)軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示．整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)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)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(huà)出)．直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，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)通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小；(2)外力的功率．三、真題演練4、（2014·新課標(biāo)Ⅱ·25)半徑分別為r和2r的同心圓形19AB棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割:歐姆定律:[解析](1)根據(jù)右手定則，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)通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向和大??；[審題]電流方向和大?。河沂侄▌t和歐姆定律；注意轉(zhuǎn)動(dòng)切割！三、真題演練AB棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割:歐姆定律:[解析](1)根據(jù)右手定則，得導(dǎo)20[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P＝BIrv＋fv，而f＝μmg(2)外力的功率．[審題]從能量角度去分析外力的功率三、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21四、專(zhuān)題小結(jié)（1）求解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中回路中產(chǎn)生的總的焦耳熱的三種主要思路：①利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電