高中物理模塊要點(diǎn)回眸第10點(diǎn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問(wèn)題素材粵教版選修.docx

第10點(diǎn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問(wèn)題產(chǎn)生和維持感應(yīng)電流的存在的過(guò)程就是其他形式的能量轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流電能的過(guò)程在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，認(rèn)真分析電磁感應(yīng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化，熟練地應(yīng)用能量守恒定律是求解較復(fù)雜的電磁感應(yīng)問(wèn)題的常用方法1過(guò)程分析(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程(2)電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應(yīng)電流的存在，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)化為電能“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能(3)當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能安培力做功的過(guò)程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能2解決此類(lèi)問(wèn)題的步驟(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(包括右手定則)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向(2)畫(huà)出等效電路圖，寫(xiě)出回路中電阻消耗的電功率的表達(dá)式(3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變與回路中電功率的改變所滿(mǎn)足的方程，聯(lián)立求解說(shuō)明：在利用能量守恒定律解決電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題時(shí)，參與轉(zhuǎn)化的能量的種類(lèi)一定要考慮周全哪些能量增加，哪些能量減少，要考慮準(zhǔn)確，最后根據(jù)所滿(mǎn)足的規(guī)律列方程分析求解3焦耳熱Q的兩種求解方法Q的兩種求法對(duì)點(diǎn)例題1(多選)如圖1所示電路，兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為的斜面上，導(dǎo)軌下端接有電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，斜面處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電阻可忽略不計(jì)的金屬棒ab質(zhì)量為m，受到沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用金屬棒沿導(dǎo)軌勻速下滑，則它在下滑高度h的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是 ()圖1A作用在金屬棒上各力的合力做功為零B重力做的功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的電能C金屬棒克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D金屬棒克服恒力F做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱答案AC解題指導(dǎo)根據(jù)動(dòng)能定理，合力做的功等于動(dòng)能的增量，故A對(duì)；重力做的功等于重力勢(shì)能的減少，重力做的功等于克服F所做的功與產(chǎn)生的電能之和，而克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱，所以B、D錯(cuò)，C對(duì)對(duì)點(diǎn)例題2如圖2甲所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ傾斜放置，兩導(dǎo)軌間距離為L(zhǎng)1.0m，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為30，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上，導(dǎo)軌的M、P兩端連接阻值為R3.0的電阻，金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置并用細(xì)線(xiàn)通過(guò)光滑定滑輪與重物相連，金屬棒ab的質(zhì)量m0.20kg，電阻r0.50，重物的質(zhì)量M0.60kg，如果將金屬棒和重物由靜止釋放，金屬棒沿斜面上滑的距離與時(shí)間的關(guān)系圖象如圖乙所示，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，g10m/s2.求：圖2(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；(2)在0.6s內(nèi)通過(guò)電阻R的電量；(3)在0.6s內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量答案(1)T(2)C(3)1.8J解題指導(dǎo)(1)由圖乙得ab棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度v3.5m/s感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv，感應(yīng)電流I棒所受安培力FBIL棒ab勻速時(shí)，棒受力平衡，mgsin30Mg解得BT.(2)由圖乙得，在0.6s內(nèi)ab棒上滑的距離s1.40m，通過(guò)電阻R的電量qC.(3)設(shè)0.6s內(nèi)整個(gè)回路產(chǎn)生的熱量為Q，由能量守恒定律得MgsmgssinQ(Mm)v2，解得：Q2.1J電阻R產(chǎn)生的熱量QRQ1.8J.1.(多選)兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L(zhǎng)，底端接阻值為R的電阻將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，如圖3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 ()圖3A金屬棒的動(dòng)能、重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能的總和保持不變B金屬棒最后將靜止，靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為C金屬棒的速度為v時(shí)，所受的安培力大小為FD金屬棒最后將靜止，電阻R上產(chǎn)生的總熱量為mg答案BC2如圖4所示，電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長(zhǎng)s1.15m，兩導(dǎo)軌間距L0.75m，導(dǎo)軌傾角為30，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R1.5的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直軌道平面向上阻值r0.5、質(zhì)量m0.2kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開(kāi)始下滑至底端，在此過(guò)程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Qr0.1J(取g10m/s2)求：圖4(1)金屬棒在此過(guò)程中克服安培力做的功W安；(2)金屬棒下滑速度v2m/s時(shí)的加速度a的大小；(3)為求金屬棒下滑的最大速度vm的大小，有同學(xué)解答如下：由動(dòng)能定理，WGW安mv，.由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說(shuō)明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答答案(1)0.4J(2)3.2m/s2(3)見(jiàn)解析解析(1)下滑過(guò)程中克服安培力做的功即為電路中產(chǎn)生的總焦耳熱，由于R3r，因此QR3Qr0.3 J所以W安QQRQr0.4 J(2)金屬棒下滑時(shí)受重力和安培力F安BILv由牛頓第二定律得mgsin 30vma所以agsin 30v10 m/s23.2 m/s2(3)此解法正確金屬棒下滑時(shí)受重力和安培力作用，滿(mǎn)足mgsin 30vma上式表明，加