时电磁感应现象中的能量问题课件.ppt
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- 关 键 词:
- 电磁感应 现象 中的 能量 问题 课件
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1、特别提醒1、在利用能的转化和守恒定律解决电磁感应的问题时,要注意分析安培力做功的情况,因为安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”.简单表示如下:电能 其他形式能2、无论导体棒是匀速还是加速,克服安培力做的功总等于电路中的电能。.W安0W安0特别提示1.对电学对象要画好必要的等效电路图.2.对力学对象要画好必要的受力分析图和过程示意图.电路中的能量转化分析从能量的观点着手,运用动能定理或能量守恒定律.基本方法是:受力分析弄清哪些力做功,做正功还是负功明确有哪些形式的能参与转化,哪些增哪些减由动能定理或能量守恒定律列方程求解.B问题:如图问题:如图,金属棒金属棒abab沿光滑导轨由
2、静止下滑沿光滑导轨由静止下滑(1 1)在加速度阶段,减小的重力势能转化为)在加速度阶段,减小的重力势能转化为 什么能?什么能?(2 2)如果导轨足够长,导体棒最后做什么运)如果导轨足够长,导体棒最后做什么运 动?在此阶段,减小的重力势能又转化为动?在此阶段,减小的重力势能又转化为 什么能?什么能?1.如图所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内,力F做的功与安培力做的功的代数和等于()A.A.棒的机械能增加量
3、棒的机械能增加量B.B.棒的动能增加量棒的动能增加量C.C.棒的重力势能增加量棒的重力势能增加量 D.D.电阻电阻R R上放出的热量上放出的热量A2.平行金属导轨MN竖直放置于绝缘水平地板上如图所示,金属杆PQ可以紧贴导轨无摩擦滑动,导轨间除固定电阻R外,其他电阻不计,匀强磁场B垂直穿过导轨平面,以下有两种情况:第一次,闭合开关S,然后从图中位置由静止释放PQ,经过一段时间后PQ匀速到达地面;第二次,先从同一高度由静止释放PQ,当PQ下滑一段距离后突然关闭开关,最终PQ也匀速到达了地面.设上述两种情况下PQ由于切割磁感线产生的电能(都转化为内能)分别为E1、E2,则可断定()A.E1E2 B.
4、E1=E2C.E1E2 D.无法判定E1、E2的大小B3.如图 所示,固定在水平绝缘平面上足 够长的金属导轨不计电阻,但表面粗糙,导轨左端连接一个电阻R,质量为m的金 属棒(电阻也不计)放在导轨上,并与导 轨垂直,整个装置放在匀强磁场中,磁场 方向与导轨平面垂直.用水平恒力F把ab棒从静止 起向右拉动的过程中,下列说法正确的是 ()A.恒力F做的功等于电路产生的电能 B.恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生 的电能 C.克服安培力做的功等于电路中产生的电能 D.恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生 的电能和棒获得的动能之和CDFab电阻456.如图,边长为L的正方形导线框质量为m,由距
5、磁场H高处自由下落,其下边ab进入匀强磁场后,线圈开始做减速运动,直到其上边cd刚刚穿出磁场时,速度减为ab边刚进入磁场时的一半,磁场的宽度也为L,则线框穿越匀强磁场过程中发出的焦耳热为 ()A.2mgL B.2mgL+mgH C.2mgL+mgH D.2mgL+mgH4341CB7BD891011、如图如图 所示所示,两条足够长的平行光滑金属导轨两条足够长的平行光滑金属导轨,与水平面的与水平面的夹角均为夹角均为 ,该空间存在着两个磁感应强度大小均为该空间存在着两个磁感应强度大小均为B B的匀强磁的匀强磁场区域场区域和和,区域区域的磁场方向垂直导轨平面向下的磁场方向垂直导轨平面向下,区域区域的
6、的磁场方向垂直导轨平面向上磁场方向垂直导轨平面向上,两匀强磁场在斜面上的宽度均为两匀强磁场在斜面上的宽度均为L L,一个质量为一个质量为m m、电阻为、电阻为R R、边长为、边长为L L的正方形金属线框的正方形金属线框,由静止开由静止开始沿导轨下滑始沿导轨下滑,当线圈运动到当线圈运动到abab边刚越过边刚越过eeee即做匀速直线运即做匀速直线运动动;当线框刚好有一半进入磁场区域当线框刚好有一半进入磁场区域时时,线框又恰好做匀速直线框又恰好做匀速直线运动线运动.求求:(1)当线框刚进入磁场区域时的速度v.(2)当线框刚进入磁场区域时的加速度.(3)当线框刚进入磁场区域到刚好有一半进入磁 场区域的
7、过程中产生的热量Q.思路点拨 (1)第一次匀速直线运动和第二次匀速直线运动的受力特点相同吗?(2)这一过程中都有几种形式的能参与了转化?解析(1)ab边刚越过ee即做匀速直线运动,线框所受合力F为零.E=Blv,I=,则mgsin =BIL解得v=RE22sinLBmgR(2)当ab边刚越过ff时,线框中的总感应电动势为E=2BLv此时线框的加速度为a=-gsin =-gsin =3gsin(3)设线框再次做匀速运动的速度为v,则mgsin =2B v=由能量守恒定律得Q=mg Lsin +(mv2-mv2)=mgLsin +mFmRLEB 2LRBLv244sin22vLBmgR232121
8、2344222332sin15LBRgm答案 (1)(2)3gsin 22sinLBmgR(3)mgLsin +2344222332sin15LBRgm方法提炼求解焦耳热的途径(1)感应电路中产生的焦耳热等于克服安培力做的功,即Q=WA.(2)感应电路中电阻产生的焦耳热等于电流通过电阻做的功,即Q=I2Rt.(3)感应电流中产生的焦耳热等于电磁感应现象中其他形式能量的减少,即Q=E他.12、如图 所示,将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出,穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场的方向垂直纸面向里.线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半,线框离开磁场后继续上
9、升一段高度,然后落下并匀速进入磁场.整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力Ff,且线框不发生转动.求:(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2.(2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1.(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q.解析(1)线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间有mg=Ff+解得v2=(2)由动能定理,线框从离开磁场至上升到最高点的过程(mg+Ff)h=mv12 线框从最高点回落至进入磁场瞬间(mg-Ff)h=mv22 由联立解得v1=v2=RaB222v22f)(aBRFmg 2121ffFmgFmg2f222)(FmgaBR(3)设线框在向上通过磁场过程中,线框刚进
10、入磁场时速度为v0,由能量守恒定律有 mv02-mv12=Q+(mg+Ff)(a+b)v0=2v1Q=(mg)2-Ff2-(mg+Ff)(a+b)答案 (1)(2)(3)(mg)2-Ff2-(mg+Ff)(a+b)212144223aBmR22f)(aBRFmg 2f222)(FmgaBR44223aBmR13、光滑的平行金属导轨长 L=2 m,两导轨间距d=0.5 m,轨 道平面与水平面的夹角 =30,导轨上端接一阻值为R=0.6的 电阻,轨道所在空间有垂直轨道 平面向上的匀强磁场,磁场的磁 感应强度B=1 T,如图6所示.有一质量m=0.5kg、电阻 r=0.4的 金属棒ab,放在导轨最上
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