20xx教科版高中物理選修3-2第1章第5節(jié)電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒-wenkub
2022-12-19 03:13:42 本頁(yè)面
【正文】 拉力 F 的大??； (2)線圈中產(chǎn)生的電熱 Q. 答案 (1)B2L22vR (2)B2L22L1vR 解析 (1)線圈被拉出磁場(chǎng)時(shí)，線圈所受的拉力與安培力等大反向，故 F＝ BIL2 I＝ ER 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E＝ BL2v 聯(lián)立上式得 F＝ B2L22vR (2)方法一 線圈被拉出磁 場(chǎng)時(shí)所用的時(shí)間 t＝ L1v 所以線圈中產(chǎn)生的電熱 Q＝ I2Rt＝ B2L22L1vR 方法二 線圈中產(chǎn)生的電熱等于拉力所做的功，故 Q＝ W＝ FL1＝ B2L22L1vR . 題組一 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1. 如圖 1所示，在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一 U形導(dǎo)線框 abcd，線框處于水平面內(nèi)，磁場(chǎng)與線框平面垂直， R 為一電阻， ef 為垂直于 ab的一根導(dǎo)體桿，它可在 ab、 cd 上無(wú)摩擦地滑動(dòng)．桿 ef 及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計(jì)．開(kāi)始時(shí)，給 ef 一個(gè)向 右的初速度，則 ( ) 圖 1 A． ef 將減速向右運(yùn)動(dòng)，但不是勻減速 B． ef 將勻減速向右運(yùn)動(dòng)，最后停止 C． ef 將勻速向右運(yùn)動(dòng) D． ef 將往返運(yùn)動(dòng) 答案 A 解析 ef 向右運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，會(huì)受到向左的安培力而做減速運(yùn)動(dòng)，直到停止，但不是勻減速，由 F＝ BIL＝ B2L2vR ＝ ma 知， ef 做的是加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，故 A 正確． 2. 如圖 2 所示，金屬棒 ab 置于水平放置的光滑框架 cdef上， ab 棒與框架接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于 ab 棒斜向下．從某時(shí)刻開(kāi)始磁感應(yīng)強(qiáng) 度均勻減小，同時(shí)施加一個(gè)水平方向上的外力 F 使ab 棒保持靜止，則 F( ) 圖 2 A．方向向右，且為恒力 B．方向向右，且為變力 C．方向向左，且為變力 D．方向向左，且為恒力 答案 C 解析 由 E＝ nΔ BΔ t 學(xué)案 7 電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒 [目標(biāo)定位 ] ，楞次定律的實(shí)質(zhì)就是能量守恒在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體表現(xiàn) . .握電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的分析方法． 一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1．電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力作用，所以電磁感應(yīng)問(wèn)題往往與力學(xué)問(wèn)題聯(lián)系在一起，處理此類問(wèn)題的基本方法是： (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向． (2)求回路中的電流強(qiáng)度的大小和方向． (3)分析研究導(dǎo)體受力情況 (包括安培力 )． (4)列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解． 2．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中涉及的具有收尾速度的力學(xué)問(wèn)題，關(guān)鍵要抓好受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析． 周而復(fù)始地循環(huán)，加速度等于零時(shí)，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)． 3．兩種狀態(tài)處理 導(dǎo)體勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)根據(jù)平衡條件列式分析；導(dǎo)體做勻速直線運(yùn)動(dòng)之前，往往做變加速運(yùn)動(dòng)，處于非平衡狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)牛頓第二定律或結(jié)合功能關(guān)系分析． 二、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒 [問(wèn)題設(shè)計(jì) ] 為什么說(shuō)楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)中的具體表現(xiàn)？ 答案 楞次定律表明，感應(yīng)電流的效 果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因．正是由于 “ 阻礙 ” 作用的存在，電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生電能的同時(shí)必然伴隨著其他形式能量的減少，可見(jiàn)，楞次定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的必然結(jié)果． [要點(diǎn)提煉 ] 1．電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn) 外力克服安培力做功，把機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能；感應(yīng)電流通過(guò)電路做功又把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能 (如內(nèi)能 )．這一功能轉(zhuǎn)化途徑可表示為： 其他形式的能 ―― →外力克服安培力做功 電能 ―― →電流做功 錯(cuò)誤 ! 2．求解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量守恒問(wèn)題的一般思路 (1)分析回路，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 有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生； ② 有重力做功，重力勢(shì)能必然發(fā)生變化； ③ 克服安培力做功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能． (3)列有關(guān)能量的關(guān)系式． 3．焦耳熱的計(jì)算技巧 (1)感應(yīng)電路中電流恒定，焦耳熱 Q＝ I2Rt. (2)感應(yīng)電路中電流變化，可 用以下方法分析： ① 利用功能關(guān)系，產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功，即 Q＝ W安． 而克服安培力做的功
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