2.2法拉第電磁感應(yīng)定律(能量動(dòng)量問(wèn)題)課件高二下學(xué)期物理人教版選擇性

§2.25法拉第電磁感應(yīng)定律(能量、動(dòng)量問(wèn)題)物理選擇性必修第二冊(cè)第二章電磁感應(yīng)5．圖中的A是一個(gè)邊長(zhǎng)為l的方形導(dǎo)線框，其電阻為R。線框以恒定速度v沿x軸運(yùn)動(dòng)，并穿過(guò)圖中所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。如果以x軸的正方向作為安培力的正方向，線框在圖示位置的時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算作出線框所受的安培力隨時(shí)間變化的圖像，標(biāo)明圖線關(guān)鍵位置的坐標(biāo)值。教材第47頁(yè)1.立體圖轉(zhuǎn)平面圖：

2.受力分析：

3.建立牛頓第二定律：

4.求收尾速度：一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題二、電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題1.

明確圖像種類：B-t圖像、Φ-t圖像，E-t圖像、I-t圖像、F-t、F-x圖像等．2.過(guò)程分析：分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程(受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、特殊位置)．3.建立函數(shù)關(guān)系：(1).

確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(或感應(yīng)電流)的大小和方向：(2).由安培力公式F＝BIl

、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫出有關(guān)函數(shù)關(guān)系式．4.

畫圖像或分析圖像:特別注意分析斜率的變化、截距、正負(fù)、方向等．知識(shí)回顧：動(dòng)力學(xué)、圖像問(wèn)題1.安培力與洛倫茲力的關(guān)系:(1).導(dǎo)體棒靜止時(shí),安培力為洛倫茲力的合力的宏觀表現(xiàn);(2).導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí),安培力為洛倫茲力在垂直于導(dǎo)體棒方向的分力的合力的宏觀表現(xiàn)2.安培力做功與洛倫茲力做功的關(guān)系:(1).電動(dòng)機(jī)模型:

電流克服洛倫茲力沿導(dǎo)體棒方向的分力做功,將電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能,

洛倫茲力垂直于導(dǎo)體棒方向的分力(安培力)做正功,

將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其它形式能量(機(jī)械能)

即整體上微觀表現(xiàn)為：洛倫茲力合力不做功,通過(guò)分力做功起能量轉(zhuǎn)移作用即整體上宏觀表現(xiàn)為：安培力做正功,將電能轉(zhuǎn)化為其它形式能量(機(jī)械能)2.安培力做功與洛倫茲力做功的關(guān)系:(2).發(fā)電機(jī)模型:洛倫茲力垂直于導(dǎo)體棒方向的分力(安培力)做負(fù)功,(外界克服安培力做功)

將其它形式能量(機(jī)械能)轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能洛倫茲力沿導(dǎo)體棒方向的分力做正功(克服靜電力做功),將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能

即整體上微觀表現(xiàn)為：洛倫茲力合力不做功,通過(guò)分力做功起能量轉(zhuǎn)移作用即整體上宏觀表現(xiàn)為：安培力做負(fù)功,將其它形式能量(機(jī)械能)轉(zhuǎn)化電能由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。非靜電力是洛倫茲力沿導(dǎo)體棒方向的分力。一、電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題1．電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化2．求解電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題的一般思路(1)確定回路，分清電源和外電路．(2)分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，如：①有滑動(dòng)摩擦力做功，一定有內(nèi)能產(chǎn)生；②有重力做功，重力勢(shì)能一定發(fā)生變化；③克服安培力做功，一定有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做了多少功，就產(chǎn)生了多少電能；

如果安培力做正功，就有電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．(3)列有關(guān)能量的關(guān)系式．[例2]如圖所示，足夠長(zhǎng)的平行光滑U形導(dǎo)軌傾斜放置，所在平面的傾角θ＝37°，導(dǎo)軌間的距離l＝1.0m，下端連接R＝1.6Ω的電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，所在空間存在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T．質(zhì)量m＝0.5kg、電阻r＝0.4Ω的金屬棒ab垂直置于導(dǎo)軌上，現(xiàn)用沿導(dǎo)軌平面且垂直于金屬棒、大小F＝5.0N的恒力使金屬棒ab從靜止開始沿導(dǎo)軌向上滑行，當(dāng)金屬棒滑行x＝2.8m后速度保持不變．求：(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)(1)金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小v；(2)金屬棒從靜止到剛開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，

電阻R上產(chǎn)生的熱量QR.(1)4m/s

(2)1.28J系統(tǒng)集成第44頁(yè)電磁感應(yīng)中焦耳熱的計(jì)算技巧(1)感應(yīng)電流恒定時(shí)，根據(jù)焦耳定律求解，即Q＝I2Rt.(2)感應(yīng)電流變化時(shí)，可用以下方法分析：①利用動(dòng)能定理，求出克服安培力做的功，

產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功，即Q＝W安．②利用能量守恒定律，

即感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱等于其他形式能量的減少量，即Q＝ΔE其他．3．(電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題)(多選)如圖所示，豎直放置的兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，金屬棒在豎直向上的恒力F的作用下勻速上升，下列說(shuō)法正確的是()A．作用在金屬棒上各力的合力做功為零B．重力做的功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的電能C．金屬棒克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D．恒力F做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱AC系統(tǒng)集成第45頁(yè)[例2]如圖所示，足夠長(zhǎng)的平行光滑U形導(dǎo)軌傾斜放置，所在平面的傾角θ＝37°，導(dǎo)軌間的距離l＝1.0m，下端連接R＝1.6Ω的電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，所在空間存在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T．質(zhì)量m＝0.5kg、電阻r＝0.4Ω的金屬棒ab垂直置于導(dǎo)軌上，現(xiàn)用沿導(dǎo)軌平面且垂直于金屬棒、大小F＝5.0N的恒力使金屬棒ab從靜止開始沿導(dǎo)軌向上滑行，當(dāng)金屬棒滑行x＝2.8m后速度保持不變．求：(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)(1)金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小v；(2)金屬棒從靜止到剛開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，

電阻R上產(chǎn)生的熱量QR.(3)求導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到最大速度？二、電磁感應(yīng)中的動(dòng)量問(wèn)題(1)4m/s

；(2)1.28J；(3)0.3s[例1]如圖所示，空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN、PQ是水平放置的平行長(zhǎng)直導(dǎo)軌(電阻不計(jì))，其間距l(xiāng)＝0.2m，電阻R＝0.3Ω接在導(dǎo)軌一端，ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量m＝0.1kg、電阻r＝0.1Ω的導(dǎo)體棒，已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2.從t＝0時(shí)刻開始，對(duì)導(dǎo)體棒施加一個(gè)大小F＝0.45N、方向水平向左的恒定拉力，使其從靜止開始沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，滑動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．(g＝10m/s2)求導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到最大速度？二、電磁感應(yīng)中的動(dòng)量問(wèn)題課堂小結(jié)：能量、動(dòng)量問(wèn)題一、電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題(1).電動(dòng)機(jī)模型:安培力做正功,將電能轉(zhuǎn)化為其它形式能量(機(jī)械能)(2).發(fā)電機(jī)模型:安培力做負(fù)功,將其它形式能量(機(jī)械能)轉(zhuǎn)化電能二、電磁感應(yīng)中的動(dòng)量問(wèn)題2.“路”:畫等效電路圖

3.“力”:F=BIl

6.“動(dòng)量”:I沖

=Blq

0.02J教材第35頁(yè)

教材第46頁(yè)[針對(duì)訓(xùn)練2](多選)如圖所示，金屬棒在外力作用下從圖示ab位置分別以v1、v2的速度沿光滑水平導(dǎo)軌(電阻不計(jì))勻速滑到a′b′位置，金屬棒接入電路的電阻為R，若v1∶v2＝1∶2，則在這兩個(gè)過(guò)程中(

)A．回路電流之比I1∶I2＝1∶2B．產(chǎn)生的熱量之比Q1∶Q2＝1∶4C．通過(guò)任一截面的電荷量之比q1∶q2＝1∶1D．外力做功的功率之比P1∶P2＝1∶2AC10．如圖，水平面上有足夠長(zhǎng)的兩平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L=1m，導(dǎo)軌上垂直放置一個(gè)質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=1Ω、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終良好接觸，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4，垂直于導(dǎo)軌平面有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=1T。在導(dǎo)軌左端通過(guò)導(dǎo)線連接一水平放置的面積S=0.5m2、總電阻r=1.5Ω、匝數(shù)N=100的圓形線圈，線圈內(nèi)有一面積S0=0.25m2的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)沿線圈軸線方向向上且大小隨時(shí)間變化規(guī)律為B2=0.2t，g=10m/s2，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，兩磁場(chǎng)互不影響，則下列說(shuō)法正確的是（

）A．線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=10VB．閉合開關(guān)S瞬間導(dǎo)體棒受到的安培力為2NC．閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的最大速度vm=5m/sD．若導(dǎo)體棒從靜止開始滑過(guò)距離x=1.5