电磁感应中的能量问题教学课件

036.江苏泰州市07～08学年度第二学期期初联考15 15．(本题12分)如图所示，光滑导轨MN、PQ在同 一水平内平行固定放置，其间距d=1m，右端通过 导线与阻值RL=8Ω的小灯泡L相连，CDEF矩形区域 内有竖直向下磁感应强度B=1T的匀强磁场，一质量 m=50g、阻值为R=2Ω的金属棒在恒力F作用下从静
（ 2） PL=5.12W
042.08年苏、锡、常、镇四市教学情况调查（一）15 15 ．（ 14 分）如图所示，光滑且足够长的平行金 属导轨 MN 和 PQ 固定在同一水平面上，两导轨间距 L=0.2m ， 电 阻 R=0.4Ω ， 导 轨 上 静 止 放 置 一 质 量 m=0.1kg 、电阻 r=0.1Ω 的金属杆，导轨电阻忽略不 计，整个装置处在磁感应强度 B=0.5T 的匀强磁场中， 磁场的方向竖直向下，现用一外力 F沿水平方向拉杆， 使之由静止起做匀加速运动并开始计时，若5s末理想 电压表的读数为0.2V.求： M N （1）5s末时电阻R上消耗的电功率； （2）金属杆在5s末的运动速率； V （3）5s末时外力F的功率. R P F Q
电磁感应中的能量问题
复习精要 1. 产生和维持感应电流的存在的过程就是其它形式 的能量转化为感应电流电能的过程。
导体在达到稳定状态之前,外力移动导体所做的功， 一部分消耗于克服安培力做功，转化为产生感应电流 的电能或最后在转化为焦耳热，另一部分用于增加导 WF –Wf =Δ E 体的动能，即
E电 Q
解：（1 ） （2）E=Blv 由以上各式得 v=2.5m/s U=IR
（3）金属棒的加速度
由牛顿定律 F - F安 = ma F安 = B I l P=F v
由以上各式得
P=0.25W
028.上海普陀区08年1月期末调研试卷20 20、（12分）如图所示，一有界匀强磁场，磁感应 强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁 场宽度均为L，在磁场区域的左侧相距为L处，有一 边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平 面与磁场方向垂直。现使线框以速度V匀速穿过磁场 区域。若以初始位置为计时起点，规定B垂直纸面向 里时为正， （1）试画出线框通过磁场区域过程中，线框中的磁 通量Φ与前进的时间t之间的函数关系； （2）求线框在通过磁场过程中,线框中电流的最大值; （3）求线框在通过磁场过程中,拉力功率的最大值； （4）在此过程中，线框中产生的热量Q。
从静止开始到线圈刚穿出磁场的过程中，由动能定理
，D对。 线圈刚好全部进入磁场时的速度也一定最小，这 时的磁场力可能恰好等于mg， a b
c
d
Fd h L1 mg
，C对。
L2
题目
031.上海市静安区07-08学年第一学期期末检测23 23．（14分）质量为m边长为l的正方形线框，从有 界的匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为R， 匀强磁场的宽度为H（H＞l），磁感强度为B，线框 下落过程中ab边与磁场界面平行。已知ab边刚进入 磁场和刚穿出磁场时都作减速运动，加速度大小均为 a＝g/3。试求： d c （1）ab边刚进入磁场时，线框的速度； a b （2）cd边刚进入磁场时，线框的速度； B H （3）线框经过磁场的过程中产生的热能。
当导体达到稳定状态（作匀速运动时），外力所做的 功，完全消耗于克服安培力做功，并转化为感应电流 的电能或最后在转化为焦耳热
WF =Wf E电 Q
2.在电磁感应现象中，能量是守恒的。楞次定 律与能量守恒定律是相符合的，认真分析电磁 感应过程中的能量转化，熟练地应用能量转化 与守恒定律是求解较复杂的电磁感应问题常用 的简便方法。 3.安培力做正功和克服安培力做功的区别： 电磁感应的过程，同时总伴随着能量的转化和 守恒，当外力克服安培力做功时，就有其它形 式的能转化为电能；当安培力做正功时，就有 电能转化为其它形式的能。
4.在较复杂的电磁感应现象中，经常涉及求解焦耳热
的问题。尤其是变化的安培力，不能直接由 Q=I2Rt 解，用能量守恒的方法就可以不必追究变力、变电流 做功的具体细节，只需弄清能量的转化途径，注意分 清有多少种形式的能在相互转化，用能量的转化与守
恒定律就可求解，而用能量的转化与守恒观点，只需
从全过程考虑，不涉及电流的产生过程，计算简便。 这样用守恒定律求解的方法最大特点是省去许多细节 ，解题简捷、方便。
解： cd边刚进入磁场到cd边刚离开磁场时过程中, 动 能不变, 由能量守恒定律, 感应电流所做的功等于重力 势能的减小mgd,即线圈进入磁场过程中感应电流所做 的功为mgd， 同理, 线圈离开磁场过程中感应电流所做的功也为mgd, 则线圈穿越磁场的过程中感应电流所做的功为2mgd. a b 则B对A错。 cd边刚进入磁场时速度为v0，cd c d h 边刚离开磁场时速度也为v0，可见 L1 线圈一定是先减速后加速再减速,线 d 圈的ab边离开磁场时的速度一定最 L2 小.
止开始运动s=2m后进入磁场恰好做匀速直线运动。
(不考虑导轨电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良 好接触)。求： （1）恒力F的大小； （2）小灯泡发光时的电功率。 M d P F C D N L E Q
s F
解： （1）对导体棒用动能定理：
①
∵导体棒进入磁场恰好做匀速直线运动
② 代入数据，根据①、②方程可解得：
解：(1)
见图
(2)线框穿过两磁场Байду номын сангаас界区域过程中电流最大
B (3) L (4) 线框进入左磁场和穿过 右磁场过程中的感应电流I1 2 1 0 2 4 L L L B
024.上海市徐汇区07年第一学期期末试卷 9 9．如图所示，相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是 方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，正方形线 圈abcd边长为L（L＜d）,质量为m，电阻为R，将线圈 在磁场上方高h处静止释放，cd边刚进入磁场时速度为 v0，cd边刚离开磁场时速度也为v0，则线圈穿越磁场的 过程中（从cd边刚进入磁场起一直到 a b B C ab边离开磁场为止） （ ） c d D （A）感应电流所做的功为mgd h L1 （B）感应电流所做的功为2mgd d B （C）线圈的最小速度可能为 L2 （D）线圈的最小速度一定为 解见下页