课题研究第二课时教案

衡水十三中学高二物理课堂导学案

（选修3-2）

编号

NO.10

编写：王荣娥

审核:王飞

电磁感应中的动力学和能量问题学案1 编写日期

12 月

2 日

使用日期

12 月

3 日

学案主人

班级

小组

组内编号______ 【学习目标】

1.会分析计算电磁感应中的安培力参与的导体的运动及平衡问题. 2.通过学习知道电磁感应中的水平导轨，竖直面导轨和倾斜导轨的运动分析和受力分析

3.会分析计算电磁感应中能量的转化与转移．

【学习难点】

电磁感应中导轨不同放置时的受力分析，以及最大速度时的情况分析

【同步导学】

一、知识储备：

（1）计算感应电动势大小的两种表达式：

， （2）判断产生的感应电流的方向方法：楞次定律， 右手定则

（3）安培力计算公式：F＝BIl （4）几种常见的功能关系：

不同的力做功

对应不同形式能的变化

除重力和弹力之外

安培力做功

电能变化

电场力的功

电势能变化

的力做的功

机械能变化

重力的功

重力势能变化

合外力的功

动能变化

定量的关系

合外力对物体做功等于物体动能的增量W合1122mv末mv初

22重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加

WGEpEp初Ep末

除重力和弹力之外的力做多少正功，物体的机械能就增加多少；

除重力和弹力之外的力做多少负功，物体的机械能就减少多少W其

电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加

E

W电EpEp初Ep末

W安培力E电

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（选修3-2）

编号

NO.10

编写：王荣娥

审核:王飞

三

电磁感应中的能量问题分析

1．过程分析

(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程．

(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功．此过程中，其他形式的能转化为电能．“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能．

(3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程．安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．

2．求解思路

(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W＝UIt或Q＝IRt直接进行计算．

(2)若电流变化，则：①利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能．

练习1 如图所示电路，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金2属棒垂直的恒力F的作用．金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度h的过程中，以下说法正确的是( ) A．作用在金属棒上各力的合力做功为零

B．重力做的功等于系统产生的电能

C．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热

D．金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热

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衡水十三中学高二物理课堂导学案

（选修3-2）

编号

NO.10

编写：王荣娥

审核:王飞

练习2（附加题）

如图所示，质量为m、边长为l的正方形线框，从有界的匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为R．匀强磁场的宽度为H．（l＜H ，磁感强度为B，线框下落过程中ab边与磁场边界平行且沿1g水平方向。已知ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都作减速运动，加速度大小都是3。

求（1）ab边刚进入磁场时与ab边刚出磁场时的速度大小；

（2）cd边刚进入磁场时，线框的速度大小；

（3）线框进入磁场的过程中，产生的热量。

图４

解（1）由题意可知ab边刚进入磁场与刚出磁场时的速度相等，设为v1，则结线框有：

ε＝Blv1 I＝ε/R

F＝BIl

且F－mg＝mg/3 22 解得速度v1为：v1＝4mgR/3Bl

（2）设cd边刚进入磁场时速度为v2，则cd边进入磁场到ab边刚出磁场应用动能定理得：112mv12mv2mg(Hl)

224mgR2解得：

v2(22)2g(Hl)

3Bl（3）由能和转化和守恒定律，可知在线框进入磁场的过程中有

1212mv1mglmv2Q

22解得产生的热量Q为：Q＝mgH]

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