高考物理二轮复习 难点突破11 电磁感应中能量问题的分析 新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc

难点突破11电磁感应中能量问题的分析1过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中受到安培力的作用，此过程中外力克服安培力做功，其他形式的能转化为电能外力克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能(3)当感应电流通过用电器时，电能转化为其他形式的能安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能2求解思路(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及WUIt或QI2Rt直接进行计算(2)若电流变化，则：利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能【典例】如图所示，相互平行的光滑金属导轨固定在倾角为30°的绝缘斜面上，相距为L，导轨下端连接一个定值电阻R1，上端通过开关S(S是闭合的)也连接一个定值电阻R2.导体棒ab放在导轨上靠近下端的位置，与导轨垂直并良好接触在斜面上虚线MN以下的区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B.现对ab棒施以平行导轨斜向上的恒定拉力F，使它沿导轨先向上加速运动，在到达虚线MN之前，导体棒ab已经开始做匀速运动当导体棒到达MN时，立即撤去拉力，导体棒向上运动一段后又向下滑动，进入磁场后又做匀速运动已知R1R2R，导体棒ab的阻值为r，质量为m，重力加速度为g，拉力做的功为W，导轨电阻不计(1)求拉力F的大小和导体棒ab匀速运动时的速度v；(2)当导体棒ab匀速运动时，电阻R1的发热功率P1多大？从导体棒ab开始运动到回到初始位置的过程中电阻R1产生了多少热量Q1?(3)若在导体棒ab再次进入磁场时断开开关S，则导体棒ab将如何运动？【解析】(1)导体棒运动时受力如图所示，由牛顿第二定律可得FFAmgsinma其中，导体棒受到的安培力FABIL当导体棒加速度a0时开始做匀速运动，因此联立有Fmgsin0导体棒在MN上方运动时只受重力，机械能守恒，因此当导体棒再次进入磁场时速度也为v，匀速运动时受力如图所示， 有mgsin0由解得v由得Fmg.(2)由于R1与R2并联后电阻值等于，因此Pr2P1，有P1P总FAv由联立得P1从导体棒ab开始运动到回到初始位置，重力做功为0，由功能关系得WQmv20Q1Q由解得Q1(W)(3)当开关S断开时，回路的电阻增大，通过导体棒ab的电流减小，安培力减小，导体棒ab先加速，当mgsin0时，导体棒ab开始以v的速度做匀速运动【答案】(1)mg(2)(W)(3)见解析如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则()AQ1>Q2，q1q2BQ1>Q2，q1>q2CQ1Q2，q1q2 DQ1Q2，q1>q2解析：设线框ab边长为L1，bc边长为L2，进入磁场的速度为v，电阻为R，ab边平行MN进入磁场时，根据功能关系，线框进入磁场的过程中产生的热量等于克服安培力做的功，即Q1·L2，通过线框导体横截面的电荷量q1，同理得bc边平行MN进入磁场时，Q2·L1，q2，q1q2，由于L1>L2，因此Q1>Q2，A项正确答案：A两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成角放置，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，它们的电阻不计，现让ab杆由静止开始沿导轨下滑(1)求ab杆下滑的最大速度vm；(2)ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中，电阻R产生的焦耳热为Q，求该过程中ab杆下滑的距离x及通过电阻R的电荷量q.解析：(1)根据法拉第电磁感应定律和安培力公式有：EBLv，而I，FABIL根据牛顿第二定律有：mgsinFAma联立得agsin当杆ab的加速度a为零时，速度v达到最大，速度最大值vm.(2)根据能量守恒定律有mgxsinmvQ所以x根据法拉第电磁感应定律有，根据闭合电路欧姆定律有而电荷量qt，即q.答案：(1)(2)