2020屆高三物理一輪復習 電磁感應中的能量問題導學案

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1、2020屆高三物理一輪復習導學案 十、電磁感應（5）電磁感應中的能量問題【目標】1、理解電磁感應的過程實質就是能量轉化的過程；2、學會從動量和能量的角度分析電磁感應問題?！緦搿繉w切割磁感線或磁通量發(fā)生變化在回路中產生感應電流，機械能或其他形式能量便轉化為電能，具有感應電流的導體在磁場中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱，又可使電能轉化為機械能或電阻的內能。因此，電磁感應過程總是伴隨著能量轉化。中學階段用能量轉化觀點研究電磁感應問題常是導體的穩(wěn)定運動（勻速直線運動或勻變速運動）對應的受力特點是合外力為零或者恒定不變，能量轉化過程常常是機械能轉化為電阻的內能當外力克服安培力做功時，就有其它形式的能轉化

2、為電能（如發(fā)電機）；當安培力做正功時，就有電能轉化為其它形式的能（如電動機）?！緦а小坷? 如圖所示，矩形線圈長L，寬h，電阻為R，質量為m，在空氣中豎直下落一段距離后（空氣阻力不計），進入一寬度也為h，磁感強度為B的勻強磁場中，線圈進入磁場時的動能為Ek1，線圈剛穿出磁場時的動能為Ek2，這一過程中產生的焦耳熱為Q，線圈克服磁場力做的功為W1，重力做的功為W2，線圈重力勢能的減少量為Ep，則以下關系中正確的是（ ）A.、Q= Ek1Ek2 B、Q=W2W1C、QW1 D、W 2=W1+Ek2Ek1例2（鎮(zhèn)江市08學年第一學期高三年級適應性考試）如圖所示，PQ、MN是固定的水平放置的足夠長的U

3、形金屬導軌，導軌的寬度為L，整個導軌處于豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中，導軌左端連接一阻值為R的電阻器，在導軌上放一質量為m的金屬棒ab，導軌與金屬棒電阻均不計，給ab一水平初速度v0，使其向右運動，最后ab靜止在導軌上。（1）求：當金屬棒ab的速度為0.5 v0時，通過電阻R的電流強度（2）針對導軌是光滑還是粗糙的兩種情況，小明同學對安培力做功和整個回路中產生的熱量進行了如下猜想，即：猜想1：安培力對金屬棒所做的功相等猜想2：整個回路產生的熱量相等你認為以上兩種猜想成立嗎？請通用計算或相關物理原理解釋你的判斷例3（蘇州市08屆高三高三教學調研測試） 如圖所示，有一個傾角為的足夠長的斜面

4、，沿著斜面有一上下寬度為2b的勻強磁場，磁感應強度為B,方向垂直斜面向外，磁場的邊界與底邊平行。現(xiàn)有一質量為m的“日”字形導線框在斜面上靜止開始釋放，其中三條平行邊和斜面底邊及磁場的邊界平行（電阻均為R），其余兩條平行長邊不計電阻，整個框和斜面的動摩檫因素為（ tan），框上兩個小正方形的每條邊長均為b，當它剛滑進磁場時恰好做勻速直線運動。問：（1）導線框從靜止開始到進入磁場時所滑過的距離s；（2）通過計算說明導線框能否勻速通過整個磁場；（3）導線框從靜止開始到全部離開磁場所產生焦耳熱Q例4（通州市2020屆高三第四次調研測試）如圖所示，一邊長為L，質量為m，電阻為R的金屬絲方框豎直放置在磁場

5、中，磁場方向垂直方框平面，磁感應強度的大小隨y的變化規(guī)律為B=B0+ky，k為恒定常數(shù)，同一水平面上磁感應強度相同現(xiàn)將方框以初速度v0從O點水平拋出，重力加速度為g，不計阻力（1）通過計算確定方框最終運動的狀態(tài)；（2）若方框下落過程中產生的電動勢E與下落高度y的關系如圖（2）所示，求方框下落H高度時產生的內能【導練】1（南通市2020學年度第一學期期末調研考試）如圖所示，相距均為d的的三條水平虛線L1與L2、L2與L3之間分別有垂直紙面向外、向里的勻強磁場，磁感應強度大小均為B。一個邊長也是d的正方形導線框，從L1上方一定高處由靜止開始自由下落，當ab邊剛越過L1進入磁場時，恰好以速度v1做勻

6、速直線運動；當ab邊在越過L2運動到L3之前的某個時刻，線框又開始以速度v2做勻速直線運動，在線框從進入磁場到速度變?yōu)関2的過程中，設線框的動能變化量大小為Ek，重力對線框做功大小為W1，安培力對線框做功大小為W2，下列說法中正確的有：（ ）A在導體框下落過程中，由于重力做正功，所以有v2v1B從ab邊進入磁場到速度變?yōu)関2的過程中，線框動能的變化量大小為 EkW2W1C從ab邊進入磁場到速度變?yōu)関2的過程中，線框動能的變化量大小為 EkW1W2abcdL1ddL2L3D從ab邊進入磁場到速度變?yōu)関2的過程中，機械能減少了W1+Ek2（上海市崇明區(qū)2020年4月模擬）一個半徑為r、質量為m、電

7、阻為R的金屬圓環(huán)，用一根長為L的絕緣細繩懸掛于O點，離O點下方L2處有一寬度為L/4，垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域，如圖所示。現(xiàn)使圓環(huán)從與懸點O等高位置A處由靜止釋放（細繩張直，忽略空氣阻力），擺動過程中金屬環(huán)所在平面始終垂直磁場，則在達到穩(wěn)定擺動的整個過程中金屬環(huán)產生的熱量是（ ）A、mgL B、mg（L/2+r）C、mg（3L/4+r） D、mg（L+2r）3如圖所示，豎直平面內的虛線上方是一勻強磁場B，從虛線下方豎直上拋一正方形線圈，線圈越過虛線進入磁場，最后又落回原處，運動過程中線圈平面保持在豎直平面內，不計空氣阻力，則 ()A上升過程克服磁場力做的功大于下降過程克服磁場力做的功B上升過

8、程克服磁場力做的功等于下降過程克服磁場力做的功C上升過程克服重力做功的平均功率大于下降過程中重力的平均功率D上升過程克服重力做功的平均功率等于下降過程中重力的平均功率4、（江蘇省丹陽高級中學高三第一次摸底考試）16.(13分)如圖甲所示,兩根足夠長的平行導軌處在與水平方向成角的斜面上, =370,導軌電阻不計,間距L=0.3m.在斜面上加有磁感應強度B=1T、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場。導軌底端接一個阻值R=1的電阻。質量m=1kg、電阻r=2的金屬棒ab橫跨在平行導軌間，棒與導軌間的動摩擦因數(shù)=0.5，金屬棒從距底端高為h1=2.0m處以平行于導軌向上的初速度v0=10m/s上滑，滑至

9、最高點時高度為h2=3.2m. sin37=0.6，cos37=0.8，g=10m/s2。（1）求ab棒上升至最高點過程中，通過電阻R的電量q和電阻R產生的焦耳熱Q。（2）若ab棒固定在導軌初始位置，磁場按圖乙所示規(guī)律變化(2.510-27.510-2s內是正弦規(guī)律變化)，電阻R在一個周期內產生的焦耳熱為Q=5J，取。 求B0.5（淮安市2020學年度高三年級第四次調研考試）如圖（甲）所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道相距l(xiāng)=1m，兩軌道之間用R=3的電阻連接，一質量m=0.5kg、電阻r=1的導體桿與兩軌道垂直，靜止放在軌道上，軌道的電阻可忽略不計。整個裝置處于磁感應強度B=2T的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道平面向上，現(xiàn)用水平拉力沿軌道方向拉導體桿，拉力F與導體桿運動的位移s間的關系如圖（乙）所示，當拉力達到最大時，導體桿開始做勻速運動，當位移s=2.5m時撤去拉力，導體桿又滑行了一段距離s 后停下，在滑行s 的過程中電阻R上產生的焦耳熱為12J。求：（1）拉力F作用過程中，通過電阻R上電量q；（2）導體桿運動過程中的最大速度vm；（3）拉力F作用過程中，電阻R上產生的焦耳熱。