高三物理一轮复习 电磁感应中的能量问题导学案

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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

2、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－Ek2B、Q=W2－W1C、Q＝W1D、W2=W1+Ek2－Ek1[例2]（镇江市08

3、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0.5v0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

4、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θ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，整个框和斜面的动摩檫因素为µ（µ

5、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，

6、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＞v1B．从ab边进入磁场到速度变为v2的过程

7、中，线框动能的变化量大小为△Ek＝W2－W1C．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－W2abcdL1ddL2L3D．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（

8、）A、mgLB、mg（L/2+r）C、mg（3L/4