專題電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題

1、專題電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 .復(fù)習(xí)并熟悉電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的分析方法與解題步驟2 .理解電磁感應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，掌握能量問(wèn)題的求解思路 【重點(diǎn)、難點(diǎn)】重點(diǎn)：理解電磁感應(yīng)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程 難點(diǎn)：掌握電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題的求解思路【復(fù)習(xí)舊知】電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1 .電磁感應(yīng)與動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合的動(dòng)態(tài)分析，分析方法導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一感應(yīng)電流一通電導(dǎo)線受安培力一合外力變化一加速 度變化一速度變化一感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化一周而復(fù)始地循環(huán)，直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài).2 .分析動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的步驟(1)用電磁感應(yīng)定律和 定律、定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.(2)應(yīng)用 求出電路

2、中感應(yīng)電流的大小.(3)分析研究導(dǎo)體受力情況，特別要注意安培力 的確定.(4)列出 方程或 方程求解.3 .兩種狀態(tài)處理(1)導(dǎo)體處于平衡態(tài) 靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).處理方法：根據(jù) 條件一一合外力等于零，列式分析.(2)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)一一加速度不為零.處理方法：根據(jù) 定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析.R典型考題1 如圖甲所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為 。的絕 緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為 L, M、P兩點(diǎn)間接有阻值為 R的電阻.一根質(zhì)量為 m的均勻直v時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直.整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng) 方

3、向垂直斜面向下.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽 略.讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑，導(dǎo)軌和金 屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦.(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請(qǐng)?jiān)诖藞D中畫(huà)出 ab桿下滑過(guò)程中某時(shí)刻的受力 示意圖.(2)在加速下滑過(guò)程中，當(dāng) ab桿的速度大小為 的大小.求在下滑過(guò)程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值.【課堂學(xué)案】電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題4 .電磁感應(yīng)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程.電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng) 電流在磁場(chǎng)中必定受到 作用，因此要維持感應(yīng)電流存在，必須有“外力”克服 安培力做功.此過(guò)程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為 , “外力”克服安培力做多少功, 就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為 ;

4、當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其他形 式的能.可以簡(jiǎn)化為下列形式：安培力做負(fù)功其他形式的能 如：機(jī)械能 文口刀電能電流做功其他形式的能如：內(nèi)能同理，安培力做功的過(guò)程，是 轉(zhuǎn)化為 的能的過(guò)程，安培力做多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.5 .能量問(wèn)題的求解思路主要有三種(1)利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的 等于 所做的功;(2)利用能量守恒求解：機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的 ;(3)利用電路特征求解：通過(guò)電路中所產(chǎn)生的電能來(lái)計(jì)算.【典型例題】1 .如圖所示，固定在水平絕緣平面上且足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)電阻 R,質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計(jì))放在導(dǎo)軌

5、上并與導(dǎo)軌垂直，整F把a(bǔ)b棒從靜止起向右個(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.用水平恒力 拉動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A.恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能B.恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能C.克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能D .恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和獲 得的動(dòng)能之和2 .光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為y = x2,其下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是y = a的直線(圖中的虛線所示)，一個(gè)質(zhì)量為m的小金屬塊從拋物線 y=b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長(zhǎng)， 則金屬塊在

6、曲面上滑動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()A . mgbC. mg(b a)J 2B./mv12D. mg(ba)+ /mv23 .如圖所示，先后兩次將同一個(gè)矩形線圈由勻強(qiáng)磁場(chǎng)中拉出，兩次拉動(dòng)的速度相同.第 一次線圈長(zhǎng)邊與磁場(chǎng)邊界平行，將線圈全部拉出磁場(chǎng)區(qū)，拉力做功W1、通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量為q1,第二次線圈短邊與磁場(chǎng)邊界平行，將線圈全部拉出磁場(chǎng)區(qū)域，拉力做功為W2、通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量為q2 ,則（）A . Wi>W2, qi= q2 B. Wi=W2, qi>q2 C. Wi<W2, qi<q2 D. Wi>W2, qi>q24 .如圖所示，電阻為 R,其

7、他電阻均可忽略，ef是一電阻可不計(jì)的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)量為 m,棒的兩端分別與 ab、cd保持良好接觸，又能沿框架無(wú)摩擦下滑，整個(gè)裝置放在與框架垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑經(jīng)一段時(shí)間后閉合開(kāi)關(guān)S,則S閉合后（）A .導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于g8 .導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于gC.導(dǎo)體棒ef最終速度隨S閉合時(shí)刻的不同而不同D.導(dǎo)體棒ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒【反饋練習(xí)】1. （2009天津理綜4）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,質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(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

8、與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力 F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于（）A.棒的機(jī)械能增加量B.棒的動(dòng)能增加量C.棒的重力勢(shì)能增加量D.電阻R上放出的熱量2. （20ii福建i7）如圖所示，足夠長(zhǎng)的U型光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成。角（0< 0 <90；）其中MN與PQ平行且間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì).金屬棒ab由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為 R,當(dāng)流過(guò)ab棒某一橫截面的電量為q時(shí)，棒的速度大小為 v,則金屬棒ab在這一過(guò)程中（）1A .運(yùn)動(dòng)的平均速度大小為2Vb.下

9、滑的位移大小為qRBLC.產(chǎn)生的焦耳熱為 qBLvD.受到的最大安培力大小為B2L2v . 八Sin °間距為L(zhǎng),底端接阻值為R的電阻.將 金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面3. （2008山東高考）兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置, 質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧下端， 與磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直， 如圖所示.除電阻R外其余電阻不計(jì).現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放，則 （）A.釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB .金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閍-b，一 ，、一,B2L2VC.金屬棒的速度為 v時(shí)，所受的安培力大小為 F = L2V RD.電阻R上產(chǎn)生

10、的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減少4. （2009福建理綜18）如圖所示，固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為d,其右端接有阻值為 R的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.一質(zhì)量為m（質(zhì)量分布均勻）的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好 接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為科現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離 l時(shí)，速度恰好達(dá)到最大（運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直 ）.設(shè)桿 接入電路的電阻為r,導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為A.桿的速度最大值為F p mgRB2d2B.流過(guò)電阻R的電量為器C.恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量D .恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量5. 如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌處在與水平方向成 0= 37。角的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)， 間距L = 0.3 m,導(dǎo)軌兩端各接一個(gè)阻值Ro=2 的電阻；在斜面上