高考专题42 电磁感应中的能量问题-高考物理一轮复习专题详解 Word版含解析

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1、高考重点难点热点快速突破知识回顾电磁感应中的能量问题电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，是非静电力做功的过程．(1)安培力做功与功能关系在感生电动势产生的过程中，非静电力是感生电场的电场力，这种电场力做功将变化的磁场所提供的能量转化为电能：P电＝iE，其中E＝n＝n·S.当回路闭合时形成电流，电流在电路中流动再将电能转化为其他形式的能量，如焦耳热等：(2)当导体切割磁感线而产生动生电动势时，微观角度是非静电力——洛伦兹力做功，宏观角度是安培力做功，可分为两种情况：一是磁场不动导体运动切割磁感线产生动生电动势E＝Blv，导体所受安培力与

2、导体运动方向相反，导体克服安培力做功，此种情况下磁场不提供能量，由导体的机械能转化为电能P电＝IE，当电流通过用电器时将电能又转化为其他形式的能量．二是导体开始时静止，磁场运动，导体切割磁感线产生动生电动势．导体所受安培力成为导体运动的动力，安培力做功将电能转化为导体的机械能，磁场克服安培力的反作用力做功将磁场提供的能量转化为电能，设磁场运动速度为v1，导体运动速度为v2，动生电动势E＝Bl(v1－v2)，磁场提供能量(实质是磁场场源提供的能量)的功率P1＝F安v1，安培力对导体做功将电能转化为机械能的功率P2＝F安v2，二者的差值为回路中转化

3、为其他能量的功率，如焦耳热功率．规律方法1．电能求解的三种思路(1)利用安培力做功的功能关系；(2)利用能量守恒定律；(3)利用电路特征求解．2．基本解题思路例题分析【例1】　(多选)(2017年成都高三检测)如图所示，两根足够长的平行金属导轨相距为L，其中NO1、QO2部分水平，倾斜部分MN、PQ与水平面的夹角均为α，整个空间存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面MNQP向上．长为L的金属棒ab、cd与导轨垂直放置且接触良好，其中ab光滑，cd粗糙，棒的质量均为m、电阻均为R.将ab由静止释放，在ab下滑至速度刚达到稳定的过程中，

4、cd始终静止不动．若导轨电阻不计，重力加速度为g，则在上述过程中(　　)A．ab棒做加速度减小的加速运动B．ab棒下滑的最大速度为C．cd棒所受摩擦力的最大值为mgsinαcosαD．cd棒中产生的热量等于ab棒机械能的减少量【答案】　AC【例2】　(2017年高考·天津卷)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器．电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C.两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计．炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状

5、态，并与导轨良好接触．首先开关S接1，使电容器完全充电．然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，MN开始向右加速运动．当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨．问：(1)磁场的方向；(2)MN刚开始运动时加速度a的大小；(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少．(3)当电容器充电完毕时，设电容器上电荷量为Q0，有Q0＝CE⑤开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vmax时，设MN上的感应电动势为E′，有E′＝Blvmax⑥依

6、题意有E′＝⑦设在此过程中MN的平均电流为I，MN上受到的平均安培力为F，有F＝IlB⑧由动量定理，有FΔt＝mvmax⑨又IΔt＝Q0－Q⑩联立⑤⑥⑦⑧⑨⑩式得Q＝。专题练习1.(2017宁夏银川模拟)如图所示，相距为d的两条水平虚线之间有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，正方形线圈abec边长为L(L

7、的焦耳热为mgdB．产生的焦耳热为mg(d－L)C．线圈的最小速度一定为2D．线圈的最小速度可能为【答案】：D热量为2Q＝2mgd，选项A、B错误；若线圈进入磁场的整个过程做减速运动，线圈全部进入磁场后做匀加速运动，则可知线圈刚全部进入磁场时的瞬时速度最小，设线圈的最小速度为vmin，线圈从开始下落到线圈刚完全进入磁场的过程，根据能量守恒定律得mg(h＋L)＝Q＋mv，代入数据解得线圈的最小速度为vmin＝，选项C错误；线圈在进入磁场的过程中，先做减速运动，可能在完全进入磁场前已经做匀速运动，则有mg＝BIL＝，解得v′min＝，选项D正确．2

8、如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与两相同的固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻R＝2R1