2020高考物理一轮能力提升 9-5电磁感应中的图象与能量问题考点+重点+方法
7页1、第五课时 电磁感应中的图象与能量问题 考点剖析【教学要求】1理解电磁感应的过程实质就是能量转化的过程,学会从能量的角度分析电磁感应问题。2学会分析电磁感应中的图象问题【知识再现】一、电磁感应中的图象问题电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图像,即B-t图像,-t图像。E-t图像和I-t图像。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图像,即E-x图像和I-x图像这些图像问题大体上可分为两类:由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像,或由给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量二、电磁感应中能量转化问题电磁感应过程总是伴随着能量转化。导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流,机械能或其他形式能量便转化为电能,具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热,又可使电能转化为机械能或电阻的内能。因此,中学阶段用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体的稳定运动(匀速直线运动或匀变速运动)对应的受力特点是合外力为零或者恒定不变,能量转化过程常是机械能转化为电阻内能重点突破知识点一电
2、磁感应中的能量转化规律电磁感应现象中出现的电能,一定是由其他形式的能转化而来,具体问题中会涉及多种形式的能之间的转化,机械能和电能的相互转化、内能和电能的相互转化分析时,应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律,分析清楚有哪些力做功,就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化,如有摩擦力做功,必然有内能出现;重力做功,就可能有机械能参与转化;安培力做负功就将其他形式能转化为电能(发电机),做正功将电能转化为其他形式的能(电动机);然后利用能量守恒列出方程求解。【应用1】光滑平行导轨水平放置,导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连,一根质量为m的导体棒ab,用长为l的绝缘细线悬挂,悬线竖直时导体棒恰好与导轨良好接触且细线处于张紧状态,如图所示,系统空间有匀强磁场当闭合开关S时,导体棒被向右摆出,摆到最大高度时,细线与竖直方向成角,则( )A磁场方向一定竖直向下B磁场方向竖直向下时,磁感应强度最小C导体棒离开导轨前通过棒的电量为D导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1 cos)导示:选择:BD。当开关S闭合时,导体棒向右摆起,说明其所受安培力水平向右或有水平向右的分量,但安培力若有竖
3、直向上的分量,应小于导体棒所受重力,否则导体棒会向上跳起而不是向右摆,由左手定则可知,磁场方向斜向下或竖直向下都成立,A错;当满足导体棒“向右摆起”时,若磁场方向竖直向下,则安培力水平向右,在导体棒获得的水平冲量相同的条件下,所需安培力最小,因此磁感应强度也最小,B正确;设导体棒右摆初动能为Ek,摆动过程中机械能守恒,有Ek = mgl (1cos),导体棒的动能是电流做功而获得的,若回路电阻不计,则电流所做的功全部转化为导体棒的动能。此时有W = IEt= qE = Ek,得W = mgl (1cos),题设条件有电源内阻不计而没有“其他电阻不计”的相关表述,因此其他电阻不可忽略,那么电流的功就大于mgl (1cos),通过的电量也就大于,C错D正确方法探究类型一电磁感应中的图象问题分析电磁感应现象中图像问题的分析,要抓住磁通量的变化是否均匀,从而推知感应电动势(电流)是否大小恒定用楞次定律判断出感应电动势(或电流)的方向,从而确定其正负。分析回路中的感应电动势和感应电流的大小及其变化规律,要利用法拉第电磁感应定律来分析有些图像问题还要画出等效电路来辅助分析,另外,要正确解决图像问题
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