2019高考物理一轮复习 微专题系列之热点专题突破 专题62 电磁感应中的能量问题学案

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1、专题62电磁感应中的能量问题能量守恒定律是自然界中的一条基本规律，电磁感应现象当然也不例外。电磁感应现象中，从磁通量变化的角度来看，感应电流总要阻碍原磁通量的变化；从导体和磁体相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍它们的相对运动。电磁感应现象中的“阻碍”正是能量守恒的具体体现，在这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能。1．电磁感应中的能量转化2.电磁感应现象中的能量转化方式(1)与感生电动势有关的电磁感应现象中，磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电阻的内能。(2)与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式

2、的能转化为电能。克服安培力做多少功，就产生多少电能。若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能。3．求解焦耳热Q的三种方法【典例1】如图所示，竖直平行金属导轨M、N，上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场为B，不计ab及导轨的电阻，不计摩擦，且ab与导轨接触良好，若ab杆在竖直向上的外力F作用下匀速上升，则以下说法正确的是(　　)A.拉力F所做的功等于电阻R上产生的热B.拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热C.拉力F所做的功等于电阻R上产生的热及杆ab势能的增加量之和D.杆ab克服安培力做的功等于电阻R上

3、产生的热【答案】BD【解析】由能量守恒得拉力F所做的功将转化成电阻R上产生的热和导体棒增加的重力势能，故选项A错误，选项C正确；由动能定理可得拉力F与重力做功的代数和等于克服安培力所做的功，等于电阻R上产生的热，选项B、D正确。【典例2】两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则(　　)A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB.金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方

4、向为a→bC.金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F＝D.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少【答案】AC【典例3】　如图所示，宽度为L＝0.2m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值R＝1Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B＝5T。一根质量m＝100g的导体棒MN放在导轨上，并与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动，运动速度v＝10m/s，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。求：(1)在闭合回路中产生的感应电流的大小；(2)作用在导体棒上的拉力的大

5、小；(3)当导体棒匀速运动30cm时撤去拉力，求运动30cm和撤去拉力至棒停下来的整个过程中电阻R上产生的总热量。【答案】（1）10A（2）10N（3）8J【典例4】如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨与水平面成夹角37°放置，导轨间距为L＝1m，上端接有电阻R＝3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m＝0.1kg、电阻r＝1Ω的金属杆ab从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下滑过程中始终与导轨垂直并保持良好接触，杆下滑过程中的v－t图象如图乙所示。(取g＝10m/s2)求：(1)磁感应强度B；(2)金属杆在磁场中下滑0.1s过程中电阻R产生的热量。

6、【答案】　(1)2T　(2)1.875×10－2J【解析】　(1)由图乙得a＝＝m/s2＝5m/s2，0～0.1s，由牛顿第二定律有mgsinθ－Ff＝ma.代入数据得Ff＝0.1N,0.1s后匀速运动，有mgsinθ－Ff－FA＝0，而FA＝BIL＝BL＝，得B＝2T.【典例5】间距为L＝2m的足够长的金属直角导轨如图甲所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m＝0.1kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直放置形成闭合回路．杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ＝0.5，导轨的电阻不计，细杆ab、cd的电阻分别为R1＝0.6Ω，R2＝0.4Ω.整个装置

7、处于磁感应强度大小为B＝0.50T、方向竖直向上的匀强磁场中(图中未画出)．当ab在平行于水平导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动．测得拉力F与时间t的关系如图乙所示．g＝10m/s2.(1)求ab杆的加速度a.(2)求当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小．(3)若从开始到cd杆达到最大速度的过程中拉力F做了5.2J的功，通过cd杆横截面的电荷量为2C，求该过程中ab杆所产生的焦耳热．【解析】　(1)由题图乙可知，在t＝0时，F＝1.5N对ab杆进行受力分析，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma代入数据解