2012届高三物理一轮复习 电磁感应中的能量问题导学案

用心 爱心 专心 1 20122012 届高三物理一轮复习导学案届高三物理一轮复习导学案 十 电磁感应 十 电磁感应 5 5 电磁感应中的能量问题电磁感应中的能量问题 目标 1 理解电磁感应的过程实质就是能量转化的过程 2 学会从动量和能量的角度分析电磁感应问题 导入 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 电磁感应过程总是伴随着能量转化 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 能量转化过程常常是机械能转化为 电阻的内能 当外力克服安培力做功时 就有其它形式的能转化为电能 如发电机 当安 培力做正功时 就有电能转化为其它形式的能 如电动机 导研 例 1 如图所示 矩形线圈长 L 宽 h 电阻为 R 质量为 m 在空气中竖直下落一段距离后 空气阻力不计 进入一宽度也为 h 磁感强度为 B 的匀强磁场 中 线圈进入磁场时的动能为 Ek1 线圈刚穿出磁场时的动能为 Ek2 这一过程中产生的焦耳热为 Q 线圈克服磁场力做的功为 W1 重力做的功为 W2 线圈重力势能的减少量为 Ep 则以下关 系中正确的是 A Q Ek1 Ek2 B Q W2 W1 C Q W1 D W 2 W1 Ek2 Ek1 例 2 镇江市 镇江市 0808 学年第一学期高三年级适应性考试 学年第一学期高三年级适应性考试 如图所示 PQ MN是固定的水平放 置的足够长的 U 形金属导轨 导轨的宽度为L 整个导轨处于竖直向上 磁感应强度为B的 匀强磁场中 导轨左端连接一阻值为R的电阻器 在导轨上放一质量为m的金属棒ab 导轨 与金属棒电阻均不计 给ab一水平初速度v0 使其向右运动 最后ab静止在导轨上 1 求 当金属棒ab的速度为 0 5 v0时 通过电阻R的电流强度 2 针对导轨是光滑还是粗糙的两种情况 小明同学对安培力做功和整个回路中产生的热 量进行了如下猜想 即 猜想猜想 1 1 安培力对金属棒所做的功相等 猜想猜想 2 2 整个回路产生的热量相等 你认为以上两种猜想成立吗 请通用计算或相关物理原 理解释你的判断 例 3 苏州市 苏州市 0808 届高三高三教学调研测试 届高三高三教学调研测试 如图所示 有一个倾角为 的足够长的斜面 沿着斜面有一上下宽度为 2b 的匀强磁场 磁感应强度为B 方向垂直斜面向外 磁场的边界 与底边平行 现有一质量为m的 日 字形导线框在斜面上静止开始释放 其中三条平行边 和斜面底边及磁场的边界平行 电阻均为R 其余两条平行长边不计电阻 整个框和斜面的 用心 爱心 专心 2 动摩檫因素为 tan 框上两个小正方形的每条边长均为 b 当它刚滑进磁场时恰好 做匀速直线运动 问 1 导线框从静止开始到进入磁场时所滑过的距离 s 2 通过计算说明导线框能否匀速通过整个磁场 3 导线框从静止开始到全部离开磁场所产生焦耳热 Q 例 4 通州市通州市 20082008 届高三第四次调研测试 届高三第四次调研测试 如图所示 一边长为L 质量为m 电阻为R 的金属丝方框竖直放置在磁场中 磁场方向垂直方框平面 磁感应强度的大小随y的变化规 律为 B B0 ky k为恒定常数 同一水平面上磁感应强度相同 现将方框以初速度v0从O点 水平抛出 重力加速度为g 不计阻力 1 通过计算确定方框最终运动的状态 2 若方框下落过程中产生的电动势E与下落高度y的关系如图 2 所示 求方框下落H 高度时产生的内能 导练 1 南通市 南通市 2007 20082007 2008 学年度第一学期期末调研考试 学年度第一学期期末调研考试 如图所示 相距均为d的的三条水平 虚线L1与L2 L2与L3之间分别有垂直纸面向外 向里的匀强磁场 磁感应强度大小均为B 一个边长也是d的正方形导线框 从L1上方一定高处由静止开始自由下落 当ab边刚越过 L1进入磁场时 恰好以速度v1做匀速直线运动 当ab边在越过L2运动到L3之前的某个时刻 线框又开始以速度v2做匀速直线运动 在线框从进入磁场到速度变为v2的过程中 设线框 的动能变化量大小为 Ek 重力对线框做功大小为W1 安培力对线框做功大小为W2 下列说 法中正确的有 A 在导体框下落过程中 由于重力做正功 所以有v2 v1 用心 爱心 专心 3 B 从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中 线框动能 的变化量大小为 Ek W2 W1 C 从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中 线框动能 的变化量大小为 Ek W1 W2 D 从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中 机械能减 少了W1 Ek 2 上海市崇明区 上海市崇明区 20082008 年年 4 4 月模拟 月模拟 一个半径为r 质量为 m 电阻为 R 的金属圆环 用一根长为 L 的绝缘细 绳悬挂于 O 点 离 O 点下方 L 2 处有一宽度为 L 4 垂直纸面向里的匀强磁场区域 如图所示 现使圆 环从与悬点 O 等高位置 A 处由静止释放 细绳张直 忽略空气阻力 摆动过程中金属环所 在平面始终垂直磁场 则在达到稳定摆动的整个过程中金属环产生的热量是 A mgL B mg L 2 r C mg 3L 4 r D mg L 2r 3 如图所示 竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B 从虚线下方竖直上抛一正方形线圈 线圈越过虚线进入磁场 最后又落回原处 运动过程中线圈平面 保持在竖直平面内 不计空气阻力 则 A 上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的 功 B 上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的 功 C 上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的 平均功率 D 上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率 4 江苏省丹阳高级中学高三第一次摸底考试 江苏省丹阳高级中学高三第一次摸底考试 16 13 分 如图甲所示 两根足够长的平行导 轨处在与水平方向成 角的斜面上 370 导轨电阻不计 间距 L 0 3m 在斜面上加有磁感 应强度 B 1T 方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场 导轨底端接一个阻值 R 1 的电阻 质 量 m 1kg 电阻 r 2 的金属棒 ab 横跨在平行导轨间 棒与导轨间的动摩擦因数 0 5 金属棒从距底端高为 h1 2 0m 处以平行于导轨向上的初速度v0 10m s 上滑 滑至最高点时高 度为 h2 3 2m sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 1 求 ab 棒上升至最高点过程中 通过电阻 R 的电量 q 和电阻 R 产生的焦耳热 Q 2 若 ab 棒固定在导轨初始位置 磁场按图乙所示规律变化 2 5 10 2 7 5 10 2s 内是正 弦规律变化 电阻R在一个周期内产生的焦耳热为 Q 5J 取10 2 求 B0 ab cd L1 d d L2 L3 用心 爱心 专心 4 5 淮安市 淮安市 20082008 20092009 学年度高三年级第四次调研考试 学年度高三年级第四次调研考试 如图 甲 所示 一对平行光滑 轨道放置在水平面上 两轨道相距l 1m 两轨道之间用R 3 的电阻连接 一质量 m 0 5kg 电阻r 1 的导体杆与两轨道垂直 静止放在轨道上 轨道的电阻可忽略不计 整个装置处于磁感应强度B 2T 的匀强磁场中 磁场方向垂直轨道 平面向上 现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆 拉力F与导