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专题 电磁感应中的能量问题 【目标】电磁感应中的动力学问题电磁感应的能量转化的过程的思路【重点难点】电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程的思路【】电磁感应中的动力学问题1．电磁感应与动力学、运动学结合的动态分析，分析方法导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导线受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……周而复始地循环，直至达到稳定状态． 2．分析动力学问题的步骤 (1)用电磁感应定律和定律、定则确定感应电动势的大小和方向． (2)应用求出电路中感应电流的大小． (3)分析研究导体受力情况，特别要注意安培力的确定． (4)列出方程或方程求解．3．两种状态处理 (1)导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态． 处理方法：根据条件——合外力等于零，列式分析． (2)导体处于非平衡态——加速度不为零． 处理方法：根据定律进行动态分析或结合功能关系分析． 如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为LM、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦． (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图． (2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小． (3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值． 【】电磁感应中的问题1．电磁感应过程的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作用，因此要维持感应电流存在，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，“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为；当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．可以简化为下列形式： 同理，安培力做功的过程，是转化为的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能． 2．的思路主要有三种 (1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的等于所做的功； (2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的； (3)利用电路特征求解：通过电路中所产生的电能来计算． 【】1．如图所示，固定在水平绝缘平面上且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棒从静止起向右拉动的过程中，下列说法正确的是(　　) A．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．克服安培力做的功等于电路中产生的电能 D．恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和获 得的动能之和2．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，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(ba)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(　　) A．mgb B.mv2 C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv23．如图所示，先后两次将同一个矩形线圈由匀强磁场中拉出，两次拉动的速度相同．第一次线圈长边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区，拉力做功W1、通过导线截面的电荷量为q1，第二次线圈短边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区域，拉力做功为W2、通过导线截面的电荷量为q2，则(　　) A．W1W2，q1＝q2 B．W1＝W2，q1q2 C．W1W2，q1q2 D．W1W2，q1q24．如图所示，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑经一段时间后闭合开关S，则S闭合后(　　) A．导体棒ef的加速度可能大于g B．导体棒ef的加速度一定小于g C．导体棒ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同 D．导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒 【】．(2009·天津理综·4)如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于(　　 ) A．棒的机械能增加量 B．棒的动能增加量 C．棒