1、十堰市一中2010級(jí)培優(yōu)班物理輔導(dǎo)第二講：電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題高二物理組：李秀學(xué)2011、11、24電磁感應(yīng)的過(guò)程就是能量的轉(zhuǎn)化和守恒的過(guò)程，導(dǎo)體切割磁感線或者穿過(guò)線圈的磁通時(shí)發(fā)生變化在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；感應(yīng)電流做功，又使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或者電阻的電能等。在分析電磁感應(yīng)問(wèn)題時(shí)要牢牢抓住能量守恒這一規(guī)律，分析清楚哪些力做功，就可知道有歸些形式的能參與了相互轉(zhuǎn)化，然后借助于動(dòng)能定理或者能量守恒干什么求解。下面功與能量的關(guān)系，務(wù)必要記清楚。力對(duì)物體做的總功，等于物體動(dòng)能的增量；非重力或者彈力功，等于物體機(jī)械能的增量；滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做功（摩擦力與相對(duì)位移的積），等于

2、系統(tǒng)內(nèi)能的增量；重力做功，重力勢(shì)能減少，克服重力做功，物體重力勢(shì)能增加；克服安培力做了多少功就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；電場(chǎng)力功與電勢(shì)能的關(guān)系；彈力功與彈性勢(shì)能；分子力功與分子勢(shì)能；1、（2011高考天津卷）如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l=0.5m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30角。完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為0.02kg，電阻均為R=0.1，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能保

3、持靜止。取g=10m/s2，問(wèn)：（1）、通過(guò)cd棒的電流I是多少，方向如何？（2）、棒ab受到的力F多大？（3）、棒cd每產(chǎn)生Q=0.1J的熱量，力F做的功W是多少？2、（2011浙江）.如圖甲所示，在水平面上固定有長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m、寬為d=1m的金屬“U”型軌導(dǎo)，在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。在t=0時(shí)刻，質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒以v0=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場(chǎng)的影響（?。?。（1）通過(guò)計(jì)算分析

4、4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況；（2）計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；（3）計(jì)算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱。3、（2011上海）(14 分)電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長(zhǎng)S=1.15m，兩導(dǎo)軌間距L=0.75 m，導(dǎo)軌傾角為30，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直軌道平面向上。阻值r=0.5，質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開(kāi)始下滑至底端，在此過(guò)程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱。(取)求：(1)、金屬棒在此過(guò)程中克服安培力的功；(2)、金屬棒下滑速度時(shí)的加速度；(3)、為求金屬棒下滑的最大速度，有同學(xué)解答如下：由動(dòng)能定理，。由

5、此所得結(jié)果是否正確？若正確，說(shuō)明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答。4、（2010上海）如圖，寬度L=0.5m的光滑金屬框架MNPQ固定于水平面內(nèi)，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，框架的電阻非均勻分布，將質(zhì)量m=0.1kg，電阻可忽略的金屬棒ab放置在框架上，并且框架接觸良好，以P為坐標(biāo)原點(diǎn)，PQ方向?yàn)閤軸正方向建立坐標(biāo)，金屬棒從處以的初速度，沿x軸負(fù)方向做的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中金屬棒僅受安培力作用。求：（1）、金屬棒ab運(yùn)動(dòng)0.5m，框架產(chǎn)生的焦耳熱Q；（2）、框架中aNPb部分的電阻R隨金屬棒ab的位置x變化的函數(shù)關(guān)系；（3）、為求金屬棒ab沿x軸負(fù)方

6、向運(yùn)動(dòng)0.4s過(guò)程中通過(guò)ab的電量q，某同學(xué)解法為：先算出金屬棒的運(yùn)動(dòng)距離s，以及0.4s時(shí)回路內(nèi)的電阻R，然后代入q=求解。指出該同學(xué)解法的錯(cuò)誤之處，并用正確的方法解出結(jié)果。5、（2010重慶卷）法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設(shè)想，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖可用題23圖表示，兩塊面積均為S的矩形金屬板，平行、正對(duì)、豎直地全部浸在河水中，間距為d。水流速度處處相同，大小為v，方向水平。金屬板與水流方向平行。地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量為B，水的電阻率為，水面上方有一阻值為R的電阻通過(guò)絕緣導(dǎo)線和電建K連接到兩金屬板上。忽略邊緣效應(yīng)，求：（1）、該發(fā)電裝置的電動(dòng)勢(shì)；（2）、通過(guò)電阻R的電流強(qiáng)度；（3）、電阻R消耗的電功率。6、如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌水平放置，兩導(dǎo)軌相距為d，左端MN用阻值不計(jì)的導(dǎo)線相連，金屬棒ab可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為，金屬棒ab的電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于豎直向下的均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，B=k