1、1,電磁感應(yīng)中的功能關(guān)系,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué) 孫潔,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),考 情 分 析,考 情 分 析,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),一、知識(shí)回顧：功能關(guān)系,合外力做功等于物體動(dòng)能的變化量,只有重力和彈簧彈力做功，,重力做功等于重力勢(shì)能的減少量,彈簧彈力做功等于彈性勢(shì)能的減少量,其他力做功等于物體機(jī)械能的變化量,電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能的減少量,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),電磁感應(yīng)中的功能關(guān)系,1.電流恒定時(shí),2.電流變化時(shí),4.能量守恒,3. 動(dòng)能定理,回路中產(chǎn)生的總焦耳熱等于導(dǎo)體棒克服安培力做的功,焦耳定律, 中包含, 中包含,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),兩根足夠長(zhǎng)、光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角的絕緣斜面上，相距L，電阻

2、不計(jì)。頂端接一個(gè)電阻R，導(dǎo)體棒質(zhì)量為m，電阻r，置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直，距離頂端d。整個(gè) 裝置處在垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖所示。在 0t0時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒在平行斜面向上的拉力（大小未知）作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。 t0時(shí)間后撤去拉力，導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)了距離x時(shí)恰好達(dá)到最大速度，之后做勻速運(yùn)動(dòng)。,典例1：,（1）0t0時(shí)間內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q1,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),解：（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律得：,由焦耳定律得：,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),典例1： 兩根足夠長(zhǎng)、光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角的絕緣斜面上，相距L，電阻不計(jì)。頂端接一個(gè)電阻R，導(dǎo)體棒質(zhì)量為m，電阻

3、r，置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直，距離頂端d。整個(gè) 裝置處在垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖所示。在 0t0時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒在平行斜面向上的拉力（大小未知）作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。 t0時(shí)間后撤去拉力，導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)了距離x時(shí)恰好達(dá)到最大速度，之后做勻速運(yùn)動(dòng)。,（2）從撤去拉力到開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒做什么運(yùn)動(dòng)？ 最大速度vm =?,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),(2),由牛頓第二定律得：,導(dǎo)體棒做a減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻速 由平衡條件得：,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),(3)從撤去拉力到開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q2=?,典例1： 兩根足夠長(zhǎng)、光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角的絕緣

4、斜面上，相距L，電阻不計(jì)。頂端接一個(gè)電阻R，導(dǎo)體棒質(zhì)量為m，電阻r，置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直，距離頂端d。整個(gè) 裝置處在垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖所示。在 0t0時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒在平行斜面向上的拉力（大小未知）作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。 t0時(shí)間后撤去拉力，導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)了距離x時(shí)恰好達(dá)到最大速度，之后做勻速運(yùn)動(dòng)。,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),（3）方法一：由動(dòng)能定理得,方法二：由能量守恒定律得,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),（4)若金屬導(dǎo)軌不光滑，動(dòng)摩擦因數(shù)，測(cè)得滑行距離x 時(shí)達(dá)到最大速度， 則最大速度 從釋放到勻速，回路產(chǎn)生的焦耳熱,方法一：由能量守恒得,對(duì)導(dǎo)體棒受力分

5、析，由牛頓第二定律得：,方法二：由動(dòng)能定理得,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),典例2：如圖所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng)，左端接有阻值為R的電阻，處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長(zhǎng)度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0.在沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸 (1)求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力 (2)若導(dǎo)體棒從初始時(shí)刻到速度第一次為零時(shí)， 彈簧的彈性勢(shì)能為Ep，則這一過(guò)程中電阻R上 產(chǎn)生的焦耳熱Q1為多少? (3)導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終將靜止于何處?從導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的

6、過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少?,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),解:（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律得,由閉合電路歐姆定律得：,由左手定則得：,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),(2)方法一：由功能關(guān)系得,方法二：由能量守恒定律得,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),（3）方法一：由能量轉(zhuǎn)化與守恒及平衡條件，可判斷： 棒最終靜止于初始位置,方法二：對(duì)全過(guò)程，由功能關(guān)系得：,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),方法總結(jié),E,I,F,W,E (能量）,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),1如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無(wú)摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎 直

7、向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，下列說(shuō)法正確的有 A. 導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B.力F做的功等于棒機(jī)械能的增加量 C. 安培力做功等于電阻R上放出的熱量 D. 力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于棒的機(jī)械能增加量,鞏固訓(xùn)練：,江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué),2如圖所示，粗糙斜面傾角37，半徑r0.5 m的圓形區(qū)域內(nèi)存在著垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)匝數(shù)n10匝的剛性正方形線框abcd，通過(guò)松弛的柔軟導(dǎo)線與一個(gè)額定功率P1.25 W的小燈泡A相連，圓形磁場(chǎng)的一條直徑恰好過(guò)線框bc邊。已知線框質(zhì)量m2 kg，總電阻R01.25 ，邊長(zhǎng)L2r，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5。從t0時(shí)起，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按B2-t(T)的規(guī)律變化。開(kāi)始時(shí)線框靜止在斜面上，在線框運(yùn)動(dòng)前，燈泡始終正常發(fā)光。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g=10 m/s2，sin 370.6，cos