(无答案)电磁感应中的能量问题分析

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1、电磁感应中的能量问题分析-、基础知识1、过程分析(1)电磁感应现彖中产生感应41流的过程,实质上是能量的转化过程.(2)电磁感应过程屮产生的感应电流在磁场屮必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功,将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,电能又转化为其他形式的能.安培力做功的过程,或通过电阻发热的过程,是电能转化为其他形式能的过程.安培力做了多少功,就冇多少电能转化为其他形式的能.2、求解思路⑴若回路小电流恒定,可以利用电路结构及0=3/或Q=I2Rt直接进

2、行计算.(2)若电流变化,贝山①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;②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牛的电能.3、电磁感应屮能量转化问题的分析技巧a、电磁感应过程往往涉及多种能量的转化⑴如图中金属棒ah沿导轨由静止下滑吋,重力势能减少,一部分用来克服安培力做功,转化为感应电流的电能,最终在R上转化为焦耳热,另一部分转化为金属棒的动能.(2)若导轨足够长,棒最终达到稳定状态做匀速运动,之示重力势能的减小则完全用来克服安培力做功,转化为感应电流的电能.b、安培力做功和电能变化的特定対应关系(1)“外力”克服安培

3、力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能.(2)安培力做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功就有多少电能转化为英他形式的能.c、解决此类问题的步骤(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则)确定感应电动势的大小和方向.(2)画出等效电路图,写出回路中电阻消耗的电功率的表达式.⑶分析导体机械能的变化,川能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程,联立求解.二、练习1、如图所示,竖直放置的两根足够长平行金属导轨相距厶导轨间接有一定值电阻凡质量为加,电阻为厂的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触,且无摩擦,整个装置放在匀强磁场中

4、,磁场方向与导轨平面垂直,现将金属棒由静止释放,金属棒下落高度为力时开始做R匀速运动,在此过程中()A.导体棒的最大速度为返亦B.通过电阻人的电荷量为黯C.导体棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的热最D.重力和安培力对导体棒做功的代数和等于导体棒动能的增加量2、如图所示,倾角为&=30。、足够长的光滑平行金属导轨MV、P0相距£i=0.4m,B】=5T的匀强磁场垂直导轨平面向上.一质量/77=1.6kg的金属棒ab垂直于PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,其电阻P1Q.金属导轨上端连接右侧电路,川=10,人2=L5Q.7?2两端通过细导线连接质量M=0.6kg的正方形

5、金属框cdef,正方形边长厶2=0.2m,每条边电阻厲为1Q,金属框处在一方向垂自纸面向里、B2=3T的匀强磁场中.现将金属棒由静止释放,不计其他电阻及滑轮摩擦,g取10m/s2.(1)若将电键S断开,求棒下滑过程中的最大速度.(2)若电键S闭合,何根细导线能承受的最人拉力为3.6N,求细导线刚好被拉断吋棒的速度.(3)若电键S闭合后,从棒释放到细导线被拉断的过程中,棒上产生的电热为2J,求此过程中棒下滑的高度(结杲保留一位有效数字).3、如图所示电路,两根光滑金属导轨平行放置在倾角为&的斜而上,导轨下端接有电阻导轨电阻不计,斜面处在竖直向上的匀强磁场中,电阻可忽略不计的

6、金属棒必质量为〃7,受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用.金属棒沿导轨匀速下滑,则它在下滑高度方的过程中,以下说法正确的是()A.作用在金属棒上各力的合力做功为零B.重力做的功等于系统产生的电能C.金属棒克服安培力做的功等于电阻7?上产牛:的焦耳热D.金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热4、(2011上海单科・32)如图所示,电阻可忽略的光滑平行金属导轨长5=1.15m,两导轨间距L=0.75m,导轨倾角为30。,导轨上端〃接一阻值R=1.5Q的电阻,磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上.阻值厂=0.50、质量加=0.2kg的金加棒少轨道垂直且

7、接触良好,从轨道上端“处由静I上开始下滑至底端,在此过程小金属棒产牛的焦耳热Q—0.1J・(取g=10m/s2)求:⑴金属棒在此过程中克服安培力做的功”安;(2)金属棒下滑速度p=2m/s时的加速度/(3)为求金属棒卜-滑的最大速度如有同学解答如F:由动能定理,"g—炉安=如凉,….由此所得结果是否正确?若正确,说明理由并完成木小题;若不正确,给出正确的解答.5、如图所示,两平行光滑的金属导轨MN.PQ固定在水平而上,相距为L,处于竖直方向的磁场中,整个磁场由若干个宽度皆为〃的条形匀强磁场区域1、2、3、4……组成,磁感应强度

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1、电磁感应中的能量问题分析-、基础知识1、过程分析(1)电磁感应现彖中产生感应41流的过程,实质上是能量的转化过程.(2)电磁感应过程屮产生的感应电流在磁场屮必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功,将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,电能又转化为其他形式的能.安培力做功的过程,或通过电阻发热的过程,是电能转化为其他形式能的过程.安培力做了多少功,就冇多少电能转化为其他形式的能.2、求解思路⑴若回路小电流恒定,可以利用电路结构及0=3/或Q=I2Rt直接进

2、行计算.(2)若电流变化,贝山①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;②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牛的电能.3、电磁感应屮能量转化问题的分析技巧a、电磁感应过程往往涉及多种能量的转化⑴如图中金属棒ah沿导轨由静止下滑吋,重力势能减少,一部分用来克服安培力做功,转化为感应电流的电能,最终在R上转化为焦耳热,另一部分转化为金属棒的动能.(2)若导轨足够长,棒最终达到稳定状态做匀速运动,之示重力势能的减小则完全用来克服安培力做功,转化为感应电流的电能.b、安培力做功和电能变化的特定対应关系(1)“外力”克服安培

3、力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能.(2)安培力做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功就有多少电能转化为英他形式的能.c、解决此类问题的步骤(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则)确定感应电动势的大小和方向.(2)画出等效电路图,写出回路中电阻消耗的电功率的表达式.⑶分析导体机械能的变化,川能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程,联立求解.二、练习1、如图所示,竖直放置的两根足够长平行金属导轨相距厶导轨间接有一定值电阻凡质量为加,电阻为厂的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触,且无摩擦,整个装置放在匀强磁场中

4、,磁场方向与导轨平面垂直,现将金属棒由静止释放,金属棒下落高度为力时开始做R匀速运动,在此过程中()A.导体棒的最大速度为返亦B.通过电阻人的电荷量为黯C.导体棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的热最D.重力和安培力对导体棒做功的代数和等于导体棒动能的增加量2、如图所示,倾角为&=30。、足够长的光滑平行金属导轨MV、P0相距£i=0.4m,B】=5T的匀强磁场垂直导轨平面向上.一质量/77=1.6kg的金属棒ab垂直于PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,其电阻P1Q.金属导轨上端连接右侧电路,川=10,人2=L5Q.7?2两端通过细导线连接质量M=0.6kg的正方形

5、金属框cdef,正方形边长厶2=0.2m,每条边电阻厲为1Q,金属框处在一方向垂自纸面向里、B2=3T的匀强磁场中.现将金属棒由静止释放,不计其他电阻及滑轮摩擦,g取10m/s2.(1)若将电键S断开,求棒下滑过程中的最大速度.(2)若电键S闭合,何根细导线能承受的最人拉力为3.6N,求细导线刚好被拉断吋棒的速度.(3)若电键S闭合后,从棒释放到细导线被拉断的过程中,棒上产生的电热为2J,求此过程中棒下滑的高度(结杲保留一位有效数字).3、如图所示电路,两根光滑金属导轨平行放置在倾角为&的斜而上,导轨下端接有电阻导轨电阻不计,斜面处在竖直向上的匀强磁场中,电阻可忽略不计的

6、金属棒必质量为〃7,受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用.金属棒沿导轨匀速下滑,则它在下滑高度方的过程中,以下说法正确的是()A.作用在金属棒上各力的合力做功为零B.重力做的功等于系统产生的电能C.金属棒克服安培力做的功等于电阻7?上产牛:的焦耳热D.金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热4、(2011上海单科・32)如图所示,电阻可忽略的光滑平行金属导轨长5=1.15m,两导轨间距L=0.75m,导轨倾角为30。,导轨上端〃接一阻值R=1.5Q的电阻,磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上.阻值厂=0.50、质量加=0.2kg的金加棒少轨道垂直且

7、接触良好,从轨道上端“处由静I上开始下滑至底端,在此过程小金属棒产牛的焦耳热Q—0.1J・(取g=10m/s2)求:⑴金属棒在此过程中克服安培力做的功”安;(2)金属棒下滑速度p=2m/s时的加速度/(3)为求金属棒卜-滑的最大速度如有同学解答如F:由动能定理,"g—炉安=如凉,….由此所得结果是否正确?若正确,说明理由并完成木小题;若不正确,给出正确的解答.5、如图所示,两平行光滑的金属导轨MN.PQ固定在水平而上,相距为L,处于竖直方向的磁场中,整个磁场由若干个宽度皆为〃的条形匀强磁场区域1、2、3、4……组成,磁感应强度

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