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《高三物理电磁感应中的功能关系问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、学案五电磁感应中的功能关系问题一、问题概述1.问题特点电磁感应过程本身就是能量转化守恒的过程，因此对于电磁感应综合题目的分析离不开能量观点的应用，此类问题的基木特点是综合性强、难度较大，需要应用动能定理、功能关系综合求解。2.规律分析(1)产生和维持感应电流的过程就是其他形式的能量转化为电能的过程。导体在达到稳定状态Z前，外力移动导体所做的功，一部分消耗于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能或最后再转化为焦耳热，另一部分用于增加导体的机械能。(2)安培力做正功和克服安培力做功的区别:电磁感应的过程,
2、同吋总伴随着能量的转化和守恒，当外力克服安培力做功时，就冇其他形式的能转化为电能;当安培力做正功时，就有电能转化为其他形式的能。(3)在较复杂的电磁感应现象中，经常涉及求解焦耳热的问题。尤其是变化的安培力，不能直接由Q=『Rt求解,用能量守恒的方法就可以不必追究变力、变电流做功的具体细节，只需弄清能量的转化途径，注意分清有多少种形式的能量在相互转化，用能量的转化与守恒定律就可求解。二、解题步骤1.在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或冋路就相当于电源。2.分析清楚
3、冇哪些力做功,就可以知道冇哪些形式的能量发生了相互转化。3.根据能量守恒列方程求解。求路有能思要种电解主三【例1】如图所示，水平放置的平行金属导轨宽度为d=1m,导轨间接有一个阻值为R=2G的灯泡，一质量为7/7=1kg的金属棒跨接在导轨之上，其电阻为r=lQ,且和导轨始终接触良好.整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂宜导轨平面向下.现对金屈棒施加一水平向右的拉力F,使金屈棒从静止开始向右运动.求：⑴若金属棒与导轨间的动摩擦因数为“=0.2,施加的水平恒力为F=QN,则金屈棒达到的
4、稳定速度V是多少？⑵若金属棒与导轨间的动摩擦因数为“=0.2,施加的水平力功率恒为F=6W,则金属棒达到的稳定速度02是多少？(3)若金屈棒与导轨间是光滑的，施加的水平力功率恒为P=20W,经历f=ls的过程中灯泡产生的热量为&=12J,则此吋金属棒的速度力是多少？【例2】如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角0=30。的斜面上，导轨电阻不计，间距厶=0.4叫导轨所在空间被分成区域/和〃，两区域的边界与斜面的交线为MN,I中的匀强磁场方向垂直斜面向卜；〃中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感
5、应强度大小均为5=0.5To在区域/屮,将质量mi=0.1kg、电阻/?!=0.1(1的金属条"放在导轨上，"刚好不下滑。然后,在区域〃中将质量加2=0.4kg、电阻7?2=0」Q的光滑导体棒置于导轨上由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域〃的磁场中，必、cd始终与导轨垂直凡两端与导轨保持良好接触,g取10m/s2o问：(l)cd下滑的过程中,〃中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时,c〃的速度v多大；(3)从cd开始下滑到ah刚要向上滑动的过程屮，刃滑动的距离x=3.8m,此过程中ah上产生的热
6、量Q是多少。【例3］如图所示，两根足够长的平行导轨处在与水平方向成0=37°角的斜面上，导轨电阻不计，间距L=0.3m,导轨两端各接一个阻值Ro=2Q的电阻；在斜而上加冇磁感应强度B=1T、方向垂直于导轨平而的匀强磁场.一质量为m=lkg、电阻r=2Q的金属棒横跨在平行导轨间，棒与导轨间的动摩擦因数(1=0.5.金属棒以平行于导轨向上、v0=10m/s的初速度上滑，直至上升到最高点的过程中，通过上端电阻的电荷量Aq=0.1C,求上端电阻Ro产生的焦耳热Q.(g取10m/s2)【例4】如图15(a)所示，
7、一端封闭的两条平行光滑导轨相距厶距左端厶处的中间一段被弯成半径为〃的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差〃的水平而上。圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在磁场必，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场〃(广)，如图15(b)所示，两磁场方向均竖直向±o在圆弧顶端，放置一质量为刃的金屈棒臼0,与导轨左段形成闭合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间广。滑到圆弧顶端。设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计，重力加速度为呂。⑴问金屈棒在I员I弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？⑵求
8、0到时间玄内，回路中感应电流产生的焦耳热量。⑶探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场禺的一瞬间，冋路中感应电流的【巩固练习】1.如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈I和II,分别用相同材料、不同粗细的导线绕制（I为细导线）•两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落,再进入磁场,最后落到地面.运动过程屮，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界.设线圈I、II落地时的速度大
