电磁感应中的能量守恒.ppt

1、电磁感应中的能量守恒,电能求解思路：,2.利用能量守恒求解。 开始的机械能总和与最后的机械能总和之差等于产生的电能。,3.利用电路特征求解。 通过电路中产生的电能来计算。,1.利用克服安培力求解。 电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。,如图，顶角450的导轨MON固定在水平面上内，导轨处在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度V0沿导轨MON向右运动，导体棒的质量为m，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r。导体棒与导轨接触点为a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t0时，导体棒位于顶角O处，求： 1.t时刻流过导体棒的I和

2、电流方向； 2.导体棒做匀速直线运动时 水平外力F的表达式； 3.导体棒在0t时间内产生的焦耳热。,1.如图所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻R，质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过 程中恒力F做的功等于电路产生的电能；恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能；克服安培力做的功等于电路中产生的电能；恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和以上结论正确的有 ( ) A. B. C. D.,C,2.如图，矩形线圈

3、abcd质量为m，宽为d，在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、下边界水平，宽也为d，ab边刚进入磁场就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程产生多少电热？,解：ab刚进入磁场就做匀速运动，说明安培力与重力刚好平衡，在下落2d的过程中，重力势能全部转化为电能，电能又全部转化为电热，所以产生电热Q=2mgd。,2.如图所示，水平的平行虚线间距为d=50cm，其间有B=1.0T的匀强磁场。一个正方形线圈边长为l=10cm，线圈质量m=100g，电阻为R=0.020。开始时，线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm。将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时

4、的速度相等。取g=10m/s2，求：线圈进入磁场过程中产生的电热Q。线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v。线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最小值a。,解：线圈进入磁场过程中产生的电热Q就是线圈从图中2位置到4位置产生的电热，而2、4位置动能相同，由能量守恒Q=mgd=0.50J 3位置时线圈速度一定最小，而3到4线圈是自由落体运动。 因此有mv02/2-mv2/2=mg(d-l)，得v=2m/s。 2到3是减速过程，因此安培力减小， 由F-mg=ma知，加速度减小， 到3位置时加速度最小，a=4.1m/s2,如图，足够长的金属导轨竖直放在水平方向的匀强磁场 中，导体棒MN可以在导轨上无摩擦的滑

5、动。已知匀强磁场的磁感应强度B0.4T，轨道间距为L0.1m，导体棒MN的质量m6g且电阻r0.1，电阻R0.3，其他电阻不计。（g10m/s2）求： 1.导体棒MN下滑的最大速度多大？ 2.导体棒MN下滑达到最大速度后，棒克服安培力做功的功率，电阻R消耗的功率和电阻r消耗的功率各为多大？,2.如下图，在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ，导轨间距离为l，匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里，磁感应强度的大小为B，两根金属杆1、2摆在导轨上，与导轨垂直，它们的质量和电阻分别为ml、m2和R1、R2，两杆与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为，已知：杆1被外力拖动，以恒定的速度v0沿导轨运

6、动；达到稳定状态时，杆2也以恒定速度沿导轨运动，导轨的电阻可忽略，求此时杆2克服摩擦力做功的功率。,解：设杆2的运动速度为v，由于两杆运动时，两杆和导轨构成的回路的磁通量发生变化， 产生感应电动势E=Bl(v0-v) ， 感应电流I=E/(R1+R2)， 杆2运动受力平衡BIl=m2g ， 杆2克服摩擦力做功的功率P=m2gv ， 解得P=m2gv0-m2g(R1+R2)/B2l2,2.如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0。在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。,求初始时刻导体棒受到的安培力。 若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？ 导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？,解：初始时刻感应电动势大小为E=BLv0，感应电流为I=E/R，而安培力F=BLI，因此得F=B2L2v0/R，方向向左。 第一次向右运动阶段，由能量守恒，减小的动能转化为弹性势