高二物理电磁感与能量综合类问题分析教育科学版知识精讲.doc

高二物理电磁感应与能量综合类问题分析教育科学版【本讲教育信息】一、教学内容:电磁感应与能量综合类问题分析二、学****目标:1、掌握分析和解决电磁感应与能量综合类问题的基本方法。2、重点掌握电磁感应的能量转化问题的典型题型及其解法。考点地位:电磁感应现象与能量的综合问题历来是高考的重点和难点,出题的形式一般以大型的计算题的形式出现,题目可以从深层次上考查学生对于电磁感应现象中能量转化与守恒的理解,且综合性很强,涉及对物理情景中的受力、运动及能量转化分析,从分析方法上与动能定理、能量守恒定律、功能关系等知识紧密结合,如2008年全国卷Ⅱ卷第24题、北京卷第22题、江苏卷第15题、山东卷第22题、上海卷第24题;2007年广东卷第11题,江苏卷第21题都突出了对于这方面问题的考查。三、重、难点解析:,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,棒最终达稳定状态匀速运动时,重力势能的减小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,是解决电磁感应中能量问题的重要途径之一。“外力”克服安培力做多少功,,安培力做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则)确定感应电动势的大小和方向。(2)画出等效电路图,写出回路中电阻消耗的电功率的表达式。(3)分析导体机械能的变化,用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程,联立求解。例1、如图所示,在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l=,其电阻r====5m/s右移时,ab棒中产生的感应电动势ε=,通过ab棒的电流I==____,在电阻R上消耗的功率=____,在ab棒上消耗的发热功率Pr=____,切割运动中产生的电功率P=____答案:,、、、、:安培力做正功的过程是电能转化为其他形式能量的过程,安培力做多少正功,就有多少电能转化为其他形式的能量、安培力做负功的过程是其他形式的能量转化为电能的过程,克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能量转化为电能;导体在达到稳定状态之前,外力移动导体所做的功,一部分用于克服安培力做功,转化为产生感应电流的电能或最后转化为焦耳热,另一部分用于增加导体的动能。导体在达到稳定状态之后,外力移动导体所做的功,全部用于克服安培力做功,:问题1、以单棒切割磁感线为背景的能量问题:例2、(2005年江苏)如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在垂直纸面向内、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度。在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。(1)求初始时刻导体棒受到的安培力。(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为,则这一过程中安培力所做的功和电阻R上产生的焦耳热分别为多少?(3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?解析:(1)初始时刻棒中感应电动势①棒中的感应电流②作用于棒上的安培力③联立①②③,得安培力方向:水平向左。(2)由功和能的关系,得安培力做功电阻R上产生的焦耳热(3)由能量转化及平衡条件等,可判断:棒最终静止于初始位置,变式1、(2008山东卷第22题)两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,,流过电阻R的电流方向为a→=:AC变式2、如图所示,在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为R的固定电阻,两导轨所决定的平面与水平面成30