楞次定律的应用--能量问题.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2017/12/30,#,专题四,电磁感应中的,能量,问题,讨论,1,：宽度为,l,的光滑平行导轨处于磁场,B,中，电阻为,R,的金属棒,ab,放在导轨上，电源电动势为,E,，不计其他部分的电阻，讨论导体棒将做何种运动，能量如何转化？,B,K,a,b,安培力做,正功：,对应着,电能,转化为,其他形式能量,讨论,2,：在下图中，设运动导线,ab,在导轨中的宽度为,L,，速度为,V,，匀强磁场的磁感应强度为,B,，闭合电路总电阻为,R,，讨论导体棒将做何种运动，能量如何转化？,安培力做,负功：,对应着,机械能,转化为,电能,即：,克服,安培力做了多少功，就有多少,机械能,转化为,电能,，,探究为了保持导线做匀速运动，外力所做的功,W,外,和感应电流的电功,W,电,的关系。,推广：在电磁感应中，无论导体是匀速运动还是非匀速运动，克服安培力做了多少功，就有多少电能产生，即,W,克安,=E,电,。,安培力做功是电能和其他形式的能之间相互转化的,“,桥梁,”!,电能,其他形式能,W,安,0,W,安,0,W,G,0,W,总,0,W,其,0,W,电,0,W,安,0,思考：电能是不是能量转化的终点站？,在纯电阻电路中，电能全部转化成焦耳热,机械能,电能,转化,热量（内能）,转化,mg,h,1,h,2,金属棒在垂直于竖直平面轨道的磁场中由静止下落,h,1,后达到稳定状态,试分析：在下落,h,1,过程中，棒所做的运动。,这个过程中哪些力做功？能量如何转化？有哪些计算焦耳热的方法？,稳定后由继续下落了,h,2,的过程中，能量又是如何转化的？有哪些计算焦耳热的方法？,小结,焦耳热的计算,方法：,1.,感应电路中,电流恒定,，焦耳热,Q,I,2,Rt,.,2.,感应电路中,电流变化,，用以下方法分析：,（外部为纯电阻电路）,利用功能关系产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即,Q,W,克安,而克服安培力做的功,W,克安,可由动能定理求得,利用,能量守恒,，即,感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少,，即,Q,E,其他,例,1.,竖直平行导轨,MN,上端接有电阻,R,，金属杆,ab,质量为,m,，跨在平行导轨间的长度为,L,，垂直导轨平面的水平匀强磁场方向向里，不计,ab,杆及导轨电阻，不计摩擦，且,ab,与导轨接触良好，如图,.,若,ab,杆在竖直方向外力,F,作用下匀速上升，则（）,A.,拉力,F,所做的功等于电阻,R,上产生的焦耳热,B.,金属杆,ab,克服安培力所做的功等于电阻,R,上产生的焦耳热,C.,拉力,F,和重力做功的代数和等于,R,上产生的焦耳热,D.,拉力,F,与安培力的合力所做的功等于,mgh,BCD,例,2,：,如图,8,所示，倾斜的平行导轨处在匀强磁场中，导轨上、下两边的电阻分别为,R,1,3,和,R,2,6,，金属棒,ab,的电阻,R,3,4,，其余电阻不计。则金属棒,ab,沿着粗糙的导轨加速下滑的过程中,(,),A,安培力对金属棒做功等于金属棒机械能的减少量,B,重力和安培力对金属棒做功之和大于金属棒动能的增量,C,R,1,和,R,2,发热功率之比,P,1,P,2,1,2,D,R,1,、,R,2,和,R,3,产生的焦耳热之比,Q,1,Q,2,Q,3,2,1,6,BD,例,3,：,如图,2,所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为,L,和,2,L,的两只闭合线框,a,和,b,，以相同的速度从磁感应强度为,B,的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，若外力对环做的功分别为,W,a,、,W,b,，则,W,a,W,b,为,(,),A,1,4,B,1,2,C,1,1 D,不能确定,A,例,4,：,如图,12,所示，水平的平行虚线间距为,d,，其间有磁感应强度为,B,的匀强磁场。一个长方形线圈的边长分别为,L,1,、,L,2,，且,L,2,d,，线圈质量,m,，电阻为,R,。现将线圈由其下边缘离磁场的距离为,h,处静止释放，其下边缘刚进入磁场和下边缘刚穿出磁场时的速度恰好相等。求：,(1),线圈刚进入磁场时的感应电流的大小；,(2),线圈从下边缘刚进磁场到下边缘刚出磁场,(,图中两虚线框所示位置,),的过程做何种运动，求出该过程最小速度,v,；,(3),线圈进出磁场的全过程中产生的总焦耳热,Q,总,。,例,5(,白皮,18,页,13),如图,10,所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距,l,0.5 m,，左端接有阻值,R,0.3,的电阻。一质量,m,0.1 kg,，电阻,r,0.1,的金属棒,MN,放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度,B,0.4 T,。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以,a,2 m/s,2,的加速度做匀加速运动，当棒的位移,x,9 m,时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比,Q,1,Q,2,2,1,。导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求：,(1),棒在匀加速运动过程中，通过电阻,R,的电荷量,q,；,(2),撤去外力后回路中产生的焦耳热,Q,2,；,(3),外力做的功,W,F,。,例,6.,如图所示，两根足够长固定平行金属导轨位于倾角,30,的斜面上，导轨上、下端各接有阻值,R,20,的电阻，导轨电阻忽略不计，导轨宽度,L,2 m,，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度,B,1 T,质量,m,0.1 kg,、连入电路的电阻,r,10,的金属棒,ab,在较高处由静止释放，当金属棒,ab,下滑高度,h,3 m,时，速度恰好达到最大值,v,2 m/s.,金属棒,ab,在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨良好接触，,g,取,10 m/s,2,，求：,(1),金属棒,ab,由静止至下滑高度为,3 m,的运动过程中机械能的减少量,(2),金属棒,ab,由静止至下滑高度为,3 m,的运动过程中导轨上端电阻,R,中产生的热量,答案,(1)2.8 J,(2)0.55 J,