电磁感应中的能量关系

A.棒的机械能增加量 C.棒的重力势能增加量 B.棒的动能增加量 D.电阻R上放出的热量
R
2、(2011 重庆理综 第23题 16分)有人设计了一种 可测速的跑步机，测速原理如图所示，该机底面固定 有间距为L、长度为d的平行金属电 极，电极间充满 磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且 接有电压表和电阻R。绝缘橡胶带上镀有间距为d的 平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电 极接触良好，不计金属电阻。若橡胶带匀速运动时， 电压表读数为U，求： (1)橡胶带匀速运动的速率。 (2)电阻R消耗的电功率。 (3)一根金属条每次经过磁 场区域克服安培力做的功。
答案
(1)0.6 V
通过本课的学习, 你有什么新的收获。同 时又有怎样的生活或学 习设想。
属棒ab下滑的距离,其下滑距离与时间的关系如下 图7 表所示,导轨电阻不计.(g=10 m/s2)求: 时间t(s) 0 0 0.10 0.10 0.20 0.30 0.30 0.70 0.40 1.20 0.50 1.70 0.60 2.20 0.70 2.70
下滑距离 x （m ）
时间t(s) 下滑距离 x （m ）
0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0
0.10
0.30
0.70
1.20
1.70
2.20
2.70
(1)在前0.4 s的时间内,金属棒ab电动势的平均值.
(2)金属棒的质量. (3)在前0.7 s的时间内,电阻R上产生的热量.
Δ BLx 解析 (1) E = =0.6 V (4分) Δt Δt (2)从表格中数据可知,0.3 s后金属棒做匀速运动 Δx 速度v= =5 m/s (2分) Δt 由mg-F=0 (2分)
4、思考问题解答、知识理解深化。
解题思路图
B
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.
2．解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤 (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， 该导体或回路就相当于电 源． (2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的 能量发生了相互转化． (3)根据能量守恒列方程求解．
2、如图所示,两根光滑的金属导轨, 平行放置在倾角为θ斜面上,导轨的 左端接有电阻R,导轨自身的电阻可 忽路不计。斜面处在一匀强磁场中, 磁场方向垂直于斜面向上。质量为m, 电阻可不计的金属棒ab,在沿着斜面与 棒垂直的恒力作用下沿导轨匀速上滑,并上升h高度,如图所示。 在这一过程中（ ） A．作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于零 B．作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于mgh与电 阻R 上发出的焦耳热之和 C．恒力F与安培力的合力所作的功等于零 D．恒力F与重力的合力所作的功等于电阻R上发出的焦耳热
F=BIL
(2分) E I= Rr E=BLv (2分)
解得m=0.04 kg
(2 分)
(1分)
(3)金属棒在下滑过程中,有重力和安培力做功,克
服安培力做的功等于回路的焦耳热.则
1 2 mgx= mv -0+Q 2 R QR = Q Rr 解得QR=0.348 J
(2分) (2 分) (1 分) (2)0.04 kg (3)0.348 J
（ 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 电 能 求 解 思 路 主 要 有 三种 （ 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 其他
限时自我测试 1、如图所示，竖直放置的两根平行 F 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
限时自我测试
(20分)如图7所示,足够长的光滑平行金
属导轨MN、PQ竖直放置,一个磁感应强 度B=0.50 T的匀强磁场垂直穿过导轨平
面,导轨的上端M与P间连接阻值为
R=0.30 Ω 的电阻,长为L=0.40 m、电阻 为r=0.20 Ω 的金属棒ab紧贴在导轨上.
现使金属棒ab由静止开始下滑,通过传感器记录金
特别提醒
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
Leabharlann Baidu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
W安﹥0 W安﹤0
其他形式能.
自
主
学
习
请同学们按导学案要
求自主完成学习任务.
4、(2012天津11． 18分）如图 所示，一对光滑的平行金属导轨固定在 同一水平面内，导轨间距L=0.5m,左端 接有阻值R=0.3Ω的电阻，一质量 m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN 放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的均强磁场中，磁场的磁 感应强度B=0.4T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始 a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=9m时撤去外 力，棒继续运动一段距离后 停下来，已知撤去外力前后回路中 产生的焦耳热比Q1:Q2=2:1.导轨足够长且电阻不计，棒在运 动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求 （1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q； （2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2； （3）外力做的功Wf
电磁感应中的能量问题
课型:复习课
教师:侯凯蓬
自
主
学
习
请同学们按导学案要
求自主完成学习任务.
1、如图所示，图中回路竖直放在匀强 磁场中磁场的方向垂直于回路平面向内。 导线AC可以贴着光滑竖直长导轨下滑。 设回路的总电阻恒定为R，当导线AC从 静止开始下落后，下面有关回路能量转 化的叙述中正确的是 （ ） A.导线下落过程中,机械能守恒； B.导线加速下落过程中，导线减少的重力势能全部 转化为回路产生的热量； C.导线加速下落过程中，导线减少的重力势能全部 转化为导线增加的动能； D.导线加速下落过程中，导线减少的重力势能转化 为导线增加的动能和回路增加的内能
5、电阻为R的矩形线框abcd，边长ab=L， ad=h，质量为m，自某一高度自由落下， 通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里， 磁场区域的宽度为h，如图所示，若线框恰 好以恒定速度通过磁场，线框中产生的焦 耳热是多少。（不考虑空气阻力）
互
助 互 学
1、由学生小组，对两道题做答。 2、不同意见征集。 3、同桌交流及小组问题解答。
互
助 互 学
1、由学生小组，对三道题做答。 2、不同意见征集。 3、同桌交流及小组问题解答。
4、思考问题解答、知识理解深化。
二、电磁感应的能量转化 1.电磁感应现象的实质是其他形式的能 和 电能 之间 的转化. 2.感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力 做功 ,将 其他形式 的能转化为 电能 ,电流做功再 将电能转化为 内能 .
3.电流做功产生的热量用焦耳定律计算,公式为
Q=I2Rt .
电磁能量转化的实质
• • • • • • • • • • 例如,如图1所示,金属棒ab沿导轨 由静止下滑时,重力势能减少,一 部分用来克服安培力做功转化为 感应电流的电能,最终在R上转化 为焦耳热,另一部分转化为金属棒 的动能.若导轨足够长,棒最终达到稳定状态匀速运 动时,重力势能的减少则完全用来克服安培力做功转 化为感应电流的电能.因此,从功和能的观点入手,分 析清楚电磁感应过程中能量转化的关系,是解决电磁 感应问题的重要途径之一.
3、两根金属导轨平行放置在 倾角为θ=30o的斜面上，导 轨左端接有电阻R=10Ω，导 轨自身电阻忽略不计。匀强 磁场垂直于斜面向上，磁感 强度B=0.5T。质量为m=0.1kg ，电阻可不计的 金属棒ab静止释放，沿导轨下滑。如图所示，设 导轨足够长，导轨宽度L=2m，金属棒ab下滑过 程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑h=3m 时，速度恰好达到最大速度2m/s，求此过程中电 阻中产生的热量？