用功能關(guān)系分析電磁感應(yīng)問題

1、用功能關(guān)系分析電磁感應(yīng)問題在電磁感應(yīng)過程中，感應(yīng)電流在磁場中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應(yīng)電流的存在，必須克服安培力做功此過程中，其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的過程安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能所以電磁感應(yīng)的過程實質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過程，因此分析電磁感應(yīng)過程離不開功能關(guān)系和能量轉(zhuǎn)化，利用能量從過程的“整體”上把握運動過程，更容易找出各物理兩之間的關(guān)系下面舉例說明例l 如圖1所示，兩根傾斜平行放置的光滑導(dǎo)電軌道，軌道間接有電阻R，處于垂

2、直軌道平面的勻強磁場中，一根放置在軌道上的導(dǎo)體棒在拉力F作用下，沿軌道勻速上滑，則在上滑的過程中 ( )(A) 作用在ab桿上所有力做功的代數(shù)和為零(B) 拉力F和安培力做功的代數(shù)和等于ab桿機械能的增加量(C) 拉力F和重力做功的代數(shù)和等于回路內(nèi)能的增加量(D) 拉力F所做的功等于ab桿機械能與回路內(nèi)能增加量之和解析：正確弄清各種性質(zhì)的力做功與對應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是判斷此題的關(guān)鍵，因為在ab桿沿軌道勻速上滑的過程中，拉力F對ab桿做功，同時，ab桿要克服安培力f和重力G做功，ab桿的動能增加量DEk=0，由動能定理可知WF-Wf-WG=0， ab桿克服重力所做的功WG量度了ab桿重力勢能的增加

3、量DEp，即WG=DEp， ab桿克服安培力f所做的功Wf 量度了在回路中產(chǎn)生的電能DE電出，而回路中電流做的功W電則量度了回路中的電能轉(zhuǎn)化為回路的內(nèi)能DE內(nèi)，即WF-Wf =W電=DE內(nèi) 由、兩式有，WF-Wf =DEp=DE機即拉力F和安培力，做功的代數(shù)和等于ab桿機械能的增加量由、兩式，有 WF-Wf =DE內(nèi)即拉力F和重力G做功的代數(shù)和等于回路的內(nèi)能的增加量由、式，有 WF = DEp+DE內(nèi) =DE機+DE內(nèi)因此，拉力F所做的功等于ab桿的機械能與回路的內(nèi)能增加量之和也就是說，從整個過程看，ab桿勻速上滑，拉力F做功所消耗的能量，一部分轉(zhuǎn)化為ab桿的重力勢能，而另一部分轉(zhuǎn)化為電能這部

4、分電能又通過回路中電流做功轉(zhuǎn)化為回路的內(nèi)能，綜上分析可知，選項 (A)、(B)、(C)、(D)都正確例3 如圖3所示，將邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上一拋出，穿過寬度為b、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場的方向垂直紙面向里線框向上離開磁場時的速度剛好是進入磁場時速度的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進入磁場整個運動過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力f，且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動求：(1) 線框在下落階段勻速進入磁場時的速度v2；(2) 線框在上升階段剛離開磁場時的速度v1；(3) 線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q解析：(1)由于線框勻速進人磁場，則合力為零重力等于空氣阻力與安培力之和有 mg=f+B2a2v2(mg-R， 解得vf)R2=B2a2(2)設(shè)線框離開磁場能上升的最大高度為h，則從剛離開磁場到剛落回磁場的過程中(mg+f)h=12mv2)h=121， (mg-f2mv2 解得vmg+f1=mg-fv=(mg+f)(mg-f)2B2a2(3)在線框向上剛進入磁場到剛離開磁場的過程中，根據(jù)能量守恒定律可得