内容发布更新时间 : 2024/5/9 14:37:11星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

5．电磁感应中的能量转化与守恒

学 习 目 标 1．知道电磁感应现象遵守能量守恒定律． 2．理解电磁感应现象中产生的电能与克服安培力做功的关系．(难点) 3．掌握感应电流做功过程中能量的转化．(重点) [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理]

电磁感应中的能量问题

1．在导线切割磁感线运动而产生感应电流时，电路中的电能来源于机械能． 2．在电磁感应中，产生的电能是通过外力克服安培力做功转化而来的．外力做了多少功，就产生多少电能．

3．电流做功将电能转化为其他形式的能量． 4．电磁感应现象中，能量在转化过程中是守恒的．

[基础自测]

1．思考判断

(1)在电磁感应现象中，安培力做正功，把其他形式的能转化为电能．(×)

(2)电磁感应现象一定伴随着能量的转化，克服安培力做功的大小与电路中产生的电能相对应．

(√)

知 识 脉 络 (3)安培力做负功，一定有电能产生． (√)

2．如图1-5-1所示，足够长的平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5 m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1 Ω.一导体棒MN垂直导轨放置，质量为0.2 kg，接入电路的电阻为1 Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8 T．将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10 m/s，sin 37°＝0.6)( )

2

图1-5-1

A．2.5 m/s 1 W C．7.5 m/s 9 W

B．5 m/s 1 W D．15 m/s 9 W

1

文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

B [导体棒MN匀速下滑时受力如答图所示，由平衡条件可得F安＋μmgcos 37°＝mgsin 37°，所以F安＝mg(sin 37°－μcos 37°)＝0.4 N，由F安＝BIL得I＝

F安

＝1 A，所以E＝I(R灯＋RMN)＝2 V，导体棒的运动速度vBL2

＝＝5 m/s，小灯泡消耗的电功率为P灯＝IR灯＝1 W，B项正确．]

3．如图1-5-2所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行于MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则 ( )

【导学号：】

EBL

图1-5-2

A．Q1>Q2，q1＝q2 C．Q1＝Q2，q1＝q2

B．Q1>Q2，q1>q2 D．Q1＝Q2，q1>q2

A [根据功能关系知，线框上产生的热量等于克服安培力做的功，即Q1＝W1＝F1lbc＝

B2l2B2SvB2SvEΔΦBSabv－

lbc＝lab，同理Q2＝lbc，又lab>lbc，故Q1>Q2；因q＝It＝t＝＝，故q1RRRRRR＝q2.因此A项正确．]

[合 作 探 究·攻 重 难]

－

电磁感应中的电路问题 电磁感应问题常与电路知识综合考查，解决此类问题的基本方法是： (1)明确哪部分电路或导体产生感应电动势，该部分电路或导体就相当于电源，其他部分是外电路．

(2)画等效电路图，分清内、外电路．

ΔΦ(3)用法拉第电磁感应定律E＝n或E＝BLv确定感应电动势的大小，用楞次定律或

Δt右手定则确定感应电流的方向．在等效电源内部，电流方向从负极指向正极．

(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解．

2

文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

如图1-5-3，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，

固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中．一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中 ( )

图1-5-3

A．PQ中电流先增大后减小 B．PQ两端电压先减小后增大 C．PQ上拉力的功率先减小后增大 D．线框消耗的电功率先减小后增大

思路点拨：

C [设PQ左侧金属线框的电阻为r，则右侧电阻为3R－r；PQ相当于电源，其电阻为R，

2

2

?3R??3R?－?r－?＋??2??2?rR－r3R3?则电路的外电阻为R外＝＝，当r＝时，R外max＝R，此时

r＋R－r3R24

PQ处于矩形线框的中心位置，即PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中外电阻先增大后减小．PQ中的电流为干路电流I＝

ER外＋R内

，可知干路电流先减小后增大，选项A错误．PQ两端的电压

为路端电压U＝E－U内，因E＝Blv不变，U内＝IR先减小后增大，所以路端电压先增大后减小，选项B错误．拉力的功率大小等于安培力的功率大小，P＝F安v＝BIlv，可知因干路电流先减小后增大，PQ上拉力的功率也先减小后增大，选项C正确．线框消耗的电功率即为3

外电阻消耗的功率，因外电阻最大值为R，小于内阻R；根据电源的输出功率与外电阻大小

4的变化关系，外电阻越接近内阻时，输出功率越大，可知线框消耗的电功率先增大后减小，选项D错误．]

电源”的确定方法：“切割”磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈

于“电源”，该部分导体或线圈的电阻相当于“内电阻”.

电流的流向：在“电源”内部电流从负极流向正极，在“电源”外部电流从正极

流向负极.

相当

3