2017-2018学年高中物理 第1章 电磁感应 第5节 电磁感应中的能量转化与守恒练习 教科版选修3-2

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1、第5节　电磁感应中的能量转化与守恒1．电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程，电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用，因此要维持安培力存在，必须有外力克服安培力做功，此过程中，其他形式的能转化为电能．外力克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能．2．如图1所示，当开关闭合后，电流从a到b流过导体，由左手定则可知，杆ab受到向右的安培力，在此力的作用下杆ab向右做加速运动(导轨光滑)，由于ab切割磁感线运动，因而产生感应电动势E′，由右手定则可知，E′的方向是从b到a，同电路中的电流方向相反，这个电动势E′叫反电动势．图

2、13．存在反电动势的电路中，电源提供电能克服反电动势做功并且产生焦耳热，而其中克服反电动势的能量又通过电磁感应转化为运动导线或线圈的机械能．4．如图2所示，在一均匀磁场中有一导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一段导体杆，它可在ab，cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导线的电阻都可不计．开始时，给ef一个向右的初速度，则(　　)图2A．ef将减速向右运动，但不是匀减速B．ef将匀减速向右运动，最后停止C．ef将匀速向右运动D．ef将往返运动答案　A解析　ef向右运动，在闭合回路中产生感应电流，根据楞次

3、定律，ef棒受安培力将阻碍其向右运动，即ef要克服安培力做功而使动能减少，故ef是向右做减速运动．但值得注意的是，随速度v的减小，加速度减小，故不可能做匀减速运动．A正确．5．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图3所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中的虚线所示)，一个质量为m的小金属块从抛物线y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是(　　)图3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．mgbB.mv2C．mg(b－a)D

4、．mg(b－a)＋mv2答案　D解析　金属块在进入磁场或离开磁场的过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生电流，进而产生焦耳热．最后，金属块在高为a的曲面上做往复运动．减少的机械能为mg(b－a)＋mv2，由能量的转化和守恒可知，减少的机械能全部转化成焦耳热，即选D.6．水平放置的光滑导轨上放置一根长为L，质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向如图4所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻．现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过位移为x时，ab达到最大速度v.此时撤去外力，最后ab静止在导轨上．在ab运

5、动的整个过程中，下列说法正确的是(　　)图4A．撤去外力后，ab做匀减速运动B．合力对ab做的功为FxC．R上释放的热量为Fx＋mv2D．R上释放的热量为Fx答案　D解析　撤去外力，导体棒水平方向只受安培力作用，而F安＝，F安随v的变化而变化，故棒做变加速运动，A错；对整个过程由动能定理得W合＝ΔEk＝0，B错；由能量守恒知，外力做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为R上释放的热量，即Q＝Fx，D正确，C错．【概念规律练】知识点一　电磁感应中的能量问题1．边长为L的正方形金属框在水平恒力F作用下，将穿过方向如图5所示的有界匀强磁场，磁场范围为d

6、(d>L)，已知线框进入磁场时恰好匀速，则线框进入磁场的过程和从另一侧穿出磁场的过程相比较，下列说法正确的是(　　)图5A．线框中感应电流的方向相反B．所受安培力的方向相反C．穿出磁场过程产生的电能一定大于进入磁场过程产生的电能D．穿出磁场过程中任意时刻的电功率不可能小于进入磁场时的电功率答案　ACD解析　线框进入磁场时电流的方向是逆时针方向，离开磁场的过程中电流的方向是顺时针方向，但是受到的安培力的方向都水平向左，故A对，B错；假设线框进入磁场时的速度为v1，刚要离开磁场时的速度为v2，刚好全部离开时的速度为v3，线框的电阻为R.线框进入磁场过程

7、中，产生的电能Q1＝FL；离开磁场过程中由动能定理知FL＋W安＝mv－mv，离开磁场过程中产生的热量Q2＝－W安，即Q2＝FL＋mv－mv，又由于一定存在v2>v3，则Q2>Q1，C正确；进入磁场过程中的电功率P1＝F安v1＝Fv1，离开磁场过程中的电功率P2＝F安′v，同时由F安′≥F，v≥v1则可推导出P2≥P1，D正确．2．如图6所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻R，质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，用水平恒力F把ab棒从静

8、止起向右拉动的过程中(　　)图6A．恒力F做的功等于电路产生的电能B．恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C．克