【推荐】专题40 电磁感应中的能量问题-2017-2018学年高二物理专题提升之电学

【推荐】专题40 电磁感应中的能量问题-2017-2018学年高二物理专题提升之电学

一：专题概述 ‎1. 用能量观点解答电磁感应问题的一般步骤 ‎2. 能量转化及热量的求法 ‎(1) 能量转化 其他形式的能量电能热量或其他形式的能量 ‎(2) 求解热量Q的三种方法 二：典例精讲 典例1：如图所示，MN、PQ是足够长的光滑平行导轨，其间距为L，且MP⊥MN．导轨平面与水平面间的夹角θ=30°．MP接有电阻R．有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0．将一根质量为m的金属棒ab紧靠MP放在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻也为R，其余电阻均不计．现用与导轨平行的恒力F=mg沿导轨平面向上拉金属棒，使金属棒从静止开始沿导轨向上运动，金属棒运动过程中始终与MP平行．当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd 到MP的距离为s．已知重力加速度为g,求：‎ ‎（1）金属棒达到的稳定速度；‎ ‎（2）金属棒从静止开始运动到cd的过程中，电阻R上产生的热量；‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎ ‎ ‎(2)金属棒从静止开始运动到cd的过程，‎ 由动能定理得：‎ 解得： ‎ 则根据功能关系得：回路中产生的总热量为 故电阻R上产生的热量为 则得 典例2：‎ 如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续发光．某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω逆时针匀速转动(俯视)．圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成120°角．在圆环左半部分张角也为120°角的范围内(两条虚线之间)分布着垂直圆环平面向下磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯相连(假设LED灯电阻为r)．其他电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时．‎ ‎(1)在辐条OP转过120°的过程中，辐条OP两端的电势哪端高？OP两端电压U是多大？‎ ‎(2)求OP转过120°的过程中通过LED灯的电流和整个装置消耗的电能；‎ ‎(3)为使LED灯发光时更亮，在装置设计上可采取哪些改进措施？(请写出两条措施) ‎ ‎【答案】(1)O端　BL2ω　(2) 　(3)见解析 ‎ ‎ ‎(2)流过LED灯的电流是 ‎ 整个装置消耗的电能 ‎ ‎(3)增大角速度、增大磁感应强度、增加导电圆环的直径和辐条的长度、减小辐条的电阻和LED灯的电阻．‎ 典例3：如图所示，质量为的物块和质量、边长为的正方形导体线圈通过跨过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳相连接， ，线圈电阻为.开始时用手控制住，使它们都处于静止状态，此时在线圈上方距其上边高为处有一宽度为（）的匀强磁场区域，磁感应强度的大小为.若由静止释放，不计一切阻力，重力加速度为.求：‎ ‎（1）线圈刚进入磁场时的速度大小；‎ ‎（2）若线圈刚进入磁场和刚离开磁场时的速度恰好相等，求线圈穿越磁场过程中的最小速度的大小；‎ ‎（3）在（2）的情况下，求线圈进入磁场所用的时间.‎ ‎【答案】（1） （2）（3）‎ ‎（3）设某一微元过程经历时间为 对重物： ，对线圈： ‎ ‎，由以上各式可得 对线圈进入磁场的过程的各微元过程所得的上式进行累加，可得 解得 三 总结提升 ‎1．电磁感应中的能量转化 ‎2．求解焦耳热Q的三种方法 ‎3．解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤 ‎(1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源。‎ ‎(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化。‎ ‎(3)根据能量守恒列方程求解。‎ 四 提升专练 ‎1.(多选) 如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab.导轨的一端连接电阻R,其他电阻均不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下,金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动.则 (　　)‎ A. 随着ab运动速度的增大,其加速度也增大 B. 外力F对ab做的功等于电路中产生的电能 C. 当ab做匀速运动时,外力F做功的功率等于电路中的电功率 D. 无论ab做何种运动,它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能 ‎【答案】CD ‎2.(多选)在如图所示的两平行虚线之间存在着垂直纸面向里、宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场,正方形线框abcd的边长为L(L

查看更多