江苏省东海县石榴高级中学高三一轮复习教学案第六课时电磁感应中的能量转化和图象问题

第六课时电磁感应中的能量转化和图象问题【知识要点回顾】1．电磁感应现象实质是不同形式能量转化的过程．(1)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，其他形式的能量转化为电能，当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能量．(2)“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能．同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程，安培力做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．(3)解决这类问题的基本方法是：①用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向；[来源:学科网]②画出等效电路，求出回路中消耗电功率的表达式；③分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到导体做功的功率的变化与回路中电功率的变化所满足的方程．2．物理图象是一种形象直观的“语言”，它在电磁感应中也有广泛的应用．(1)理解B-t、Φ-t、e-t、i-t等图象的意义和联系．(2)从给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象．[来源:Z+xx+k.Com][来源:学科网](3)由给定的图象分析或求解相应的物理量．【要点讲练】［例１］高频焊接原理示意如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接时产生的热量较大可采用（）A．增大交变电流的电压B．增大交变电流的频率C．增大焊接缝的接触电阻D．减少焊接缝的接触电阻[来源:学+科+网]［例２］在水平桌面上，一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（甲）所示，0—1s内磁场方向垂直线框平面向下．圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，如图（乙）所示．若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是图中的（设向右的方向为静摩擦力的正方向）（）[来源:Zxxk.Com]［例3］如图所示，倾角θ=30°、宽度L=1m的足够长的U形平行光滑金属导轨，固定在磁感应强度B=1T、范围充分大的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直．用平行于导轨、功率恒为6W的牵引力F牵引一根质量为m=0.2kg、电阻R=1Ω的放在导轨上的金属棒ab，由静止开始沿导轨向上移动(ab始终与导轨接触良好且垂直)．当ab棒移动2.8m时，获得稳定速度，在此过程中，克服安培力做功为5.8J(不计导轨电阻及一切摩擦，g取10m/s2)，求：(1)ab棒的稳定速度．(2)ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间．例4．如图所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面，道轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路．导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住，它们的电阻均为R，回路上其余部分的电阻不计．在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场．开始时，导体棒处于静止状态．剪断细线后，导体棒在运动过程中[来源:Z。xx。k.Com]A.回路中有感应电动势B．两根导体棒所受安培力的方向相同C．两根导体棒和弹簧构成的系统机械能守恒[来源:Zxxk.Com]D．两根导体棒和弹簧构成的系统机械能不守恒例5．如图所示，A是长直密绕通电螺线管，小线圈B与电流表连接，并沿A轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A，能正确反映通过电流表中电流I随x变化规律的是[来源:学科网]例6．如图所示，有理想边界的两个匀强磁场，磁感应强度均为B＝0.5T，边界间距s＝0.1m．一边长Ｌ＝0.2m的正方形线框abcd由粗细均匀的电阻丝围成，总电阻R＝0.4Ω．现使线框以v＝２m/s的速度从位置Ⅰ运匀速动到位置Ⅱ．（１）求cd边未进入右方磁场时线框所受安培力的大小．（２）求整个过程中线框所产生的焦耳热．（３）在坐标图中画出整个过程中线框a、b两点的电势差abU随时间t变化的图线．[来源:学_科_网Z_X_X_K][来源:学。科。网Z。X。X。K]BBⅠⅡabdcsUabt