高二物理電磁感應(yīng)與能量綜合類問題分析教育科學(xué)版知識精講

1、高二物理電磁感應(yīng)與能量綜合類問題分析教育科學(xué)版高二物理電磁感應(yīng)與能量綜合類問題分析教育科學(xué)版【本講教育信息本講教育信息】一、教學(xué)內(nèi)容：一、教學(xué)內(nèi)容：電磁感應(yīng)與能量綜合類問題分析二、學(xué)習(xí)目標(biāo)：二、學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、掌握分析和解決電磁感應(yīng)與能量綜合類問題的基本方法。2、重點掌握電磁感應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化問題的典型題型及其解法?？键c地位：電磁感應(yīng)現(xiàn)象與能量的綜合問題歷來是高考的重點和難點，出題的形式一般以大型的計算題的形式出現(xiàn)，題目可以從深層次上考查學(xué)生

2、對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化與守恒的理解，且綜合性很強，涉及對物理情景中的受力、運動及能量轉(zhuǎn)化分析，從分析方法上與動能定理、能量守恒定律、功能關(guān)系等知識緊密結(jié)合，如2008年全國卷Ⅱ卷第24題、北京卷第22題、江蘇卷第15題、山東卷第22題、上海卷第24題；2007年廣東卷第11題，江蘇卷第21題都突出了對于這方面問題的考查。三、重、難點解析：三、重、難點解析：1.電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量的轉(zhuǎn)化如下圖中金屬棒ab沿導(dǎo)軌由靜止下滑時，重

3、力勢能減少，一部分用來克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能，最終在R上轉(zhuǎn)化為焦耳熱，另一部分轉(zhuǎn)化為金屬棒的動能，若導(dǎo)軌足夠長，棒最終達穩(wěn)定狀態(tài)勻速運動時，重力勢能的減小則完全用來克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能。因此，從功和能的觀點入手，分析清楚電磁感應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，是解決電磁感應(yīng)中能量問題的重要途徑之一。2.安培力的功和電能變化的特定對應(yīng)關(guān)系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.同理，安培力做功的過程

4、，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.3.解決此類問題的步驟（1）用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律（包括右手定則）確定感應(yīng)電動勢的大小和方向。（2）畫出等效電路圖，寫出回路中電阻消耗的電功率的表達式。（3）分析導(dǎo)體機械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程，聯(lián)立求解。例1、如圖所示，在一個光滑金屬框架上垂直放置一根長l=0.4m的金屬棒ab，其電阻r=0.1Ω.

5、框架左端的電阻R=0.4Ω.垂直框面的勻強磁場的磁感強度B=0.1T.當(dāng)用外力使聯(lián)立①②③，得.RBvLF202?安培力方向：水平向左。（2）由功和能的關(guān)系，得安培力做功.mv21EW20p1??電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.Emv21Qp201??（3）由能量轉(zhuǎn)化及平衡條件等，可判斷：棒最終靜止于初始位置，.mv21Q20?變式變式1、（20082008山東卷第山東卷第2222題）題）兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電

6、阻。將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，如圖所示。除電阻R外其余電阻不計。現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則A.釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB.金屬棒向下運動時，流過電阻R的電流方向為a→bC.金屬棒的速度為v時.所受的安培力大小為F=22BLvRD.電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少答案：答案：ACAC變式變式2、如、如圖所示，在一對平

7、行光滑的金屬導(dǎo)軌的上端連接一阻值為R的固定電阻，兩導(dǎo)軌所決定的平面與水平面成30角，今將一質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒ab垂直放于導(dǎo)軌上，并使其由靜止開始下滑，已知導(dǎo)體棒電阻為r，整個裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B。求導(dǎo)體棒最終下滑的速度及電阻R最終的發(fā)熱功率分別為多少？解析：解析：解法一：導(dǎo)體棒由靜止釋放后，加速下滑，受力如圖所示，導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的電流逐漸增大，所受安培力（沿導(dǎo)軌向上）逐漸增大，其加速度逐漸減小，當(dāng)時，導(dǎo)