高三物理一轮复习 电磁感应中的能量问题导学案

1、2012届高三物理一轮复习导学案十、电磁感应（5）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

2、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= Ek1Ek2 B、Q=W2W1C、QW1 D、W 2=W1+Ek2Ek1例2（镇江市08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

3、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1：安培力对金属棒所做的功相等猜想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08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

4、，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2008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

5、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2007-2008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

6、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v2v1B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 EkW2W1C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 EkW1W2abcdL1ddL2L3D从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中，机械能减少了W1+Ek2（上海市崇明区2008年4月模拟）一个半径为r、质

7、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L2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

8、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）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

9、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(2.510-27.510-2s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。 求B0.5（淮安市20082009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与导体杆运动的位移s间的关系如图（乙）