高考物理專題專題復(fù)習-電磁感應(yīng)二(師)

1、電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用知識要點梳理知識點一電磁感應(yīng)中的電路問題 知識梳理1求解電磁感應(yīng)中電路問題的關(guān)鍵是分析清楚內(nèi)電路和外電路。 “切割”磁感線的導(dǎo)體和磁通量變化的線圈都相當于“電源”，該部分導(dǎo)體的電阻相當于內(nèi)電阻，而其余部分的電路則是外電路。2幾個概念 （1）電源電動勢或。 （2）電源內(nèi)電路電壓降，r是發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)體上的電阻。（r是內(nèi)電路的電阻） （3）電源的路端電壓U，（R是外電路的電阻）。3解決此類問題的基本步驟 （1）用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動勢的大小和方向。 （2）畫等效電路：感應(yīng)電流方向是電源內(nèi)部電流的方向。 （3）運用閉合電路歐姆定律結(jié)合串、并聯(lián)電路規(guī)

2、律以及電功率計算公式等各關(guān)系式聯(lián)立求解。 特別提醒：路端電壓、電動勢和某電阻兩端的電壓三者的區(qū)別： （1）某段導(dǎo)體作為外電路時，它兩端的電壓就是電流與其電阻的乘積。 （2）某段導(dǎo)體作為電源時，它兩端的電壓就是路端電壓，等于電流與外電阻的乘積，或等于電動勢減去內(nèi)電壓，當其內(nèi)阻不計時路端電壓等于電源電動勢。 （3）某段導(dǎo)體作為電源時，電路斷路時導(dǎo)體兩端的電壓等于電源電動勢。 疑難導(dǎo)析 電磁感應(yīng)與電路知識的綜合1解題思路 （1）明確電源的電動勢 （交流電）。 （2）明確電源的正、負極：根據(jù)電源內(nèi)部電流的方向是從負極流向正極，即可確定“電源”的正、負極。 （3）明確電源的內(nèi)阻：相當于電源的那部分電路的

3、電阻。 （4）明確電路關(guān)系：即構(gòu)成回路的各部分電路的串、并聯(lián)關(guān)系。 （5）結(jié)合閉合電路的歐姆定律：結(jié)合電功、電功率等能量關(guān)系列方程求解。2注意問題 在分析電磁感應(yīng)中的電路問題時，要注意全面分析電路中的電動勢。 （1）在有些問題當中，軌道上有兩根金屬棒，且兩棒均切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此時應(yīng)充分考慮這兩個電動勢，將它們求和（同向時）或求差（反向時）。 （2）有些題目中雖只有一根棒切割磁感線，但同時磁場也發(fā)生變化，則此時電路中也有兩個感應(yīng)電動勢，一個是動生電動勢，一個是感生電動勢，應(yīng)求和（同向時）或求差（反向時）。 ：圖中EF、GH為平行的金屬導(dǎo)軌，其電阻可不計，R為電阻器，C為電容器，AB為可

4、在EF和GH上滑動的導(dǎo)體橫桿。有均勻磁場垂直于導(dǎo)軌平面。若用和分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流，則當橫桿AB（ ） A勻速滑動時，=0，=0 B勻速滑動時，0，0 C加速滑動時，=0，=0 D加速滑動時，0，0答案：D解析：當AB橫桿滑動時，AB要切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，整個裝置等效電路如圖所示的電路。 （1）當AB橫桿勻速（無論向左或是向右），則E不變，轉(zhuǎn)變成穩(wěn)恒電路問題。在這種情況下，R中有電流，而C上有電壓，但，電容器極板上的電量的變化，故，所以該支路中無電流。（2）當AB橫桿加速滑動，, E隨v增大而增大，在這種情況下，R、C兩端電壓均增大，故，即C應(yīng)不斷充電，所以。 綜上，選項D正確

5、。知識點二電磁感應(yīng)中的動力學問題 知識梳理 電磁感應(yīng)和力學問題的綜合，其聯(lián)系橋梁是磁場對感應(yīng)電流的安培力，因為感應(yīng)電流與導(dǎo)體運動的加速度有相互制約的關(guān)系，這類問題中的導(dǎo)體一般不是做勻變速運動，而是經(jīng)歷一個動態(tài)變化過程再趨于一個穩(wěn)定狀態(tài)，故解決這類問題時正確進行動態(tài)分析確定最終狀態(tài)是解題的關(guān)鍵。1受力情況、運動情況的動態(tài)分析思路 導(dǎo)體受力運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力合外力變化加速度變化速度變化感應(yīng)電動勢變化周而復(fù)始地循環(huán)，直至最終達到穩(wěn)定狀態(tài)，此時加速度為零，而速度v通過加速達到最大值，做勻速直線運動或通過減速達到穩(wěn)定值做勻速直線運動。2解決此類問題的基本步驟 （1）用法拉第電磁感

6、應(yīng)定律和楞次定律（包括右手定則）求出感應(yīng)電動勢的大小和方向。 （2）依據(jù)全電路歐姆定律，求出回路中的電流。 （3）分析導(dǎo)體的受力情況（包含安培力，可利用左手定則確定所受安培力的方向）。 （4）依據(jù)牛頓第二定律列出動力學方程或平衡方程，以及運動學方程，聯(lián)立求解。 疑難導(dǎo)析一、電磁感應(yīng)中力學問題，常常以一個導(dǎo)體棒在滑軌上運動問題形式出現(xiàn)。這種情況有兩種類型。 1“電動電”類型 如圖所示水平放置的光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ放有長為l、電阻為R、質(zhì)量為m的金屬棒ab。導(dǎo)軌左端接內(nèi)電阻不計電動勢E的電源形成回路，整個裝置放在豎直向上的勻強磁場B之中。導(dǎo)軌電阻不計且足夠長，并與電鍵S串接，當剛閉合電鍵時，棒a

7、b因電而動，其受安培力，方向向右，此時ab具有最大加速度。然而，ab一旦產(chǎn)生速度，則因動而電，立即產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。因速度決定感應(yīng)電動勢，而感應(yīng)電動勢與電池的電動勢反接又導(dǎo)致電流減小，從而使安培力變小，故加速度減小，不難分析ab導(dǎo)體做的是一種復(fù)雜的變加速運動。但是當，ab速度將達最大值，故ab運動收尾狀態(tài)為勻速運動，。 2“動電動”類型 如圖所示，平行滑軌PQ、MN，與水平方向成角，長度l、質(zhì)量m、電阻為R的導(dǎo)體ab緊貼滑軌并與PM平行，滑軌電阻不計。整個裝置處于與滑軌平面正交、磁感強度為B的勻強磁場中，滑軌足夠長。導(dǎo)體ab由靜止釋放后，由于重力作用下滑，此時具有最大加速度，ab一旦運動，則因

8、動而電，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在PMba回路中產(chǎn)生電流，磁場對此電流作用力剛好與下滑力方向反向，隨ab棒下滑速度不斷增大。E = Blv，則電路中電流隨之變大，安培阻力變大，直到與下滑力的合力為零，即加速度為零，以的最大速度收尾。 二、電磁感應(yīng)中的動力學臨界問題的處理方法 此類問題覆蓋面廣，題型也多樣，但解決這類問題的關(guān)鍵在于通過運動狀態(tài)的分析尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度取最大值或最小值的條件等，基本思路是：確定電源（E、r) 感應(yīng)電流運動導(dǎo)體所受的安培力合外力a的變化情況運動狀態(tài)的分析臨界狀態(tài)。 ：水平放置的光滑導(dǎo)軌和間接有電阻R，導(dǎo)軌左右區(qū)域分別處于不同方向的勻強磁場中，磁場方向如圖所示

9、，磁感應(yīng)強度分別為和，虛線為兩區(qū)域的分界線，一根金屬棒ab放在導(dǎo)軌上且與其垂直，金屬棒與導(dǎo)軌電阻均不計，金屬棒在水平向右的恒力F作用下，經(jīng)過左、右兩區(qū)域，已知金屬棒在左面區(qū)域中恰好做速度為v的勻速運動，則金屬棒進人入右面區(qū)域中，下列說法不正確的是（ ） A若，金屬棒所受磁場力方向不變，金屬棒仍做勻速運動 B若，金屬棒所受磁場力方向改變，金屬棒不再做勻速運動 C若，金屬棒先做加速運動，然后以大于v的速度做勻速運動 D若，恒力F對金屬棒做功的功率將先變小后不變答：B解：若，則過分界線后由右手定則判斷感應(yīng)電流方向由a指向b，ab受到的磁場力方向不變，大小也不變，所以棒仍做勻速運動；若，則過分界線后，

10、磁場力方向不變，但磁場力變小，所以棒先做加速運動，然后以大于v的速度做勻速運動；若，則過分界線后磁場力方向不變，大小變大，物體做減速運動，最后勻速運邊，所以恒力F對棒做功的功率將先變小后不變。故正確選項為B。知識點三電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題 知識梳理1電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量的轉(zhuǎn)化 如圖所示金屬棒ab沿導(dǎo)軌由靜止下滑時，重力勢能減少，一部分用來克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能，最終在R上轉(zhuǎn)化為焦耳熱；另一部分轉(zhuǎn)化為金屬棒的動能，若導(dǎo)軌足夠長，棒最終達到穩(wěn)定狀態(tài)勻速運動時，減小的重力勢能完全用來克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能因此，從功和能的觀點入手，分析清楚電磁感應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)化的

11、關(guān)系，是解決電磁感應(yīng)中能量問題的重要途徑之一。2安培力做功和電能變化的特定對應(yīng)關(guān)系 “外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。同理，安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。3解決此類問題的步驟 （1）用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律（包括右手定則）確定感應(yīng)電動勢的大小和方向。 （2）畫出等效電路圖，寫出回路中電阻消耗的電功率的表達式。 （3）分析導(dǎo)體機械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程，聯(lián)立求解。 特別提醒：在利用能量的轉(zhuǎn)化和守恒解決電磁感應(yīng)中的問題時，參與能量轉(zhuǎn)化的能量形式的種類

12、一定考慮周全。哪些能量增加，哪些能量減少要考慮準確，最后根據(jù)所滿足的規(guī)律列方程分析求解。 疑難導(dǎo)析 電磁感應(yīng)與能量知識的綜合1電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢 若電路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流電磁感應(yīng)現(xiàn)象中出現(xiàn)的電能，一定是由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來的。2分析時，應(yīng)當牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律。 因能量轉(zhuǎn)化必須通過做功來實現(xiàn)，為此，應(yīng)分析清楚有哪些力做了功，就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉(zhuǎn)化。 （1）有摩擦力做功，必然有內(nèi)能出現(xiàn)； （2）重力做功，就有機械能（重力勢能）參與轉(zhuǎn)化； （3）安培力做負功就將有其他形式能轉(zhuǎn)化為電能，安培力做正功將有電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。3最后利用能量守恒定律列方程求

13、解。：如圖所示，ab、cd是固定在豎直平面內(nèi)的足夠長的金屬框架。除bc段電阻為R，其余電阻均不計，ef是一條不計電阻的金屬桿，桿兩端與ab和cd接觸良好且能無摩擦下滑，下滑時ef始終處于水平位置，整個裝置處于垂直框面的勻強磁場中，ef從靜止下滑，經(jīng)過一段時間后閉合開關(guān)S，則在閉合S后（ ） Aef的加速度可能大于g B閉合S的時刻不同，ef的最終速度也不同 C閉合S的時刻不同，ef最終勻速運動時電流的功率也不同 Def勻速下滑時，減少的機械能等于電路消耗的電能 答案：AD解析：S閉合前，ef自由落體，到閉合時，設(shè)瞬時速度為v， 此時ef所受安培力可能出現(xiàn)大于2mg的情況，故A正確。 不同時刻閉

14、合S，可能會出現(xiàn)三種情況： （1）時，ef正好從此時勻速運動，速度 （2）時，ef加速至后再勻速運動，此時速度 （3）時，ef減速至后再勻速運動，此時速度 所以最終速度與最大功率與S閉合時刻無關(guān)。 勻速下滑時重力勢能電能內(nèi)能。 所以應(yīng)選A、D。知識點四電磁感應(yīng)中的圖象問題 知識梳理1電磁感應(yīng)中的圖象問題 電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強度B、磁通量、感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖象，即B一t圖象、一t圖象、E一t圖象和I一t圖象。對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖象，即E一x圖象和I一x圖象。 這些圖象問題大體上可分為兩類： （

15、1）由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象。 （2）由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量。 不管是何種類型，電磁感應(yīng)中的圖象問題常需利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析解決。2解決此類問題的一般步驟 （1）明確圖象的種類。 （2）分析電磁感應(yīng)的具體過程。 （3）結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)方程。 （4）根據(jù)函數(shù)方程，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等。 （5）畫圖象或判斷圖象。 特別提醒：在圖象問題中，經(jīng)常利用類比法，即每一個物理規(guī)律在確定研究某兩個量的關(guān)系后，都能類比成數(shù)學函數(shù)方程進行分析和研究，如一次函數(shù)、二次函數(shù)、三角函

16、數(shù)等。 疑難導(dǎo)析分析電磁感應(yīng)圖像的要點： 1要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動勢（電流）是否大小恒定。用楞次定律判斷出感應(yīng)電動勢（或電流）的方向，從而確定其正負，以及在坐標中的范圍。 2分析回路中的感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流的大小及其變化規(guī)律，要利用法拉第電磁感應(yīng)定律來分析，有些圖像還要畫出等效電路來輔助分析。 3要正確理解圖像問題，必須能根據(jù)圖像的定義把圖像反映的規(guī)律對應(yīng)到實際過程中去，又能根據(jù)實際過程的物理規(guī)律進行判斷，這樣，才抓住了解決圖像問題的根本。 ：如圖所示的虛線上方空間有垂直于線框平面的勻強磁場，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于線框平面的軸O以角速度勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)線框中感應(yīng)電流方向以順時

17、針方向為正方向，那么在圖中能正確描述線框從圖所示位置開始轉(zhuǎn)動一周的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化情況的是（ ） 答案：A解析：從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，扇形回路磁通量始終為零，回路中無感應(yīng)電流；在轉(zhuǎn)過第二個的過程中，感應(yīng)電動勢。大小不變，則感應(yīng)電流大小不變，由楞次定律知感應(yīng)電流方向為逆時針方向，即感應(yīng)電流為正值；同理，在轉(zhuǎn)過第三個的過程中無感應(yīng)電流；在轉(zhuǎn)過第四個的過程中，感應(yīng)電流大小不變，方向為負，故正確選項為A。典型例題透析題型一電磁感應(yīng)中的電路問題 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路都將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路就相當于電源。將它們接上用電器，便可對用電器供電，在回

18、路中形成電流；將它們接上電容器，便可使電容器充電。感應(yīng)電流的大小由感應(yīng)電動勢和閉合回路的總電阻共同決定。三者大小關(guān)系遵守閉合電路歐姆定律，即 。 解決電磁感應(yīng)中的電路問題的基本方法是：首先明確其等效電路，其次根據(jù)電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動勢的大小和方向，然后根據(jù)電路有關(guān)規(guī)律進行綜合分析。 1、兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌、平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計，M、處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C。長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中。ab在外力作用下向右勻速運動且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運

19、動距離為s的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q。求： （1）ab運動速度v的大?。唬?）電容器所帶的電荷量q。思路點撥：本題是電磁感應(yīng)中的電路問題，ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為電源。電動勢可由計算，其中v為所求，再結(jié)合閉合（或部分）電路歐姆定律、焦耳定律，電容器及運動學知識列方程可解得。解析：（1）設(shè)ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，回路中電流為I，ab運動距離s所用的時間為t，則有： 。由上述方程得：（2）設(shè)電容器兩極板間的電勢差為U，則有：電容器所帶電荷量 ，解得。 總結(jié)升華：解決此類題目要分清電路的組成，誰產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，則誰為電源，其電路部分為內(nèi)電路，其余則為外電路，然后畫出等效電路圖，再

20、結(jié)合電磁感應(yīng)定律，閉合（或部分）電路歐姆定律，電功、電功率、電量計算等公式求解。舉一反三 【變式】如圖所示，兩條平行的光滑水平導(dǎo)軌上，用套環(huán)連著一質(zhì)量為0.2kg、電阻為2的導(dǎo)體桿ab，導(dǎo)軌間勻強磁場的方向垂直紙面向里。已知=3，= 6，電壓表的量程為010 V，電流表的量程為03 A（導(dǎo)軌的電阻不計）。求： （1）將R調(diào)到30時，用垂直于桿ab的力F=40 N，使桿ab沿著導(dǎo)軌向右移動且達到最大速度時，兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程，另一表又能安全使用，則桿ab的速度多大？ （2）將R調(diào)到3時，欲使桿ab運動達到穩(wěn)定狀態(tài)時，兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程，另一表又能安全使用，則拉力應(yīng)為多大？ （

21、3）在第（1）小題的條件下，當桿ab運動達到最大速度時突然撤去拉力，則電阻上還能產(chǎn)生多少熱量？ 解析： （1）當R=30時，R與并聯(lián)，有5 設(shè)電流表滿偏，則1=3 A，電壓表的示數(shù)為15 V10 V 與題意不符，故應(yīng)是電壓表滿偏，10 V，此時電路中的電流，為2A 設(shè)導(dǎo)體桿ab電阻為r，則電路中的總電阻為=10 當ab桿具有最大速度時有=40 N，所以BL=20 N/A 由閉合電路歐姆定律，得，得v=1 m/s （2）當R=3時，R與的并聯(lián)電阻值為2，設(shè)電流表滿偏=3 A 則電壓表的示數(shù)=6 V<10 V，故滿偏電表為電流表 此時，得=60 N （3）撤去外力時ab桿具有動能，最后ab桿

22、停下，具有的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 由串聯(lián)電路的功率分配有，所以0.03J。題型二電磁感應(yīng)中的動力學問題 導(dǎo)體受力運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力合外力變化加速度變化速度變化感應(yīng)電動勢變化周而復(fù)始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時，加速度等于零，導(dǎo)體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)。 當a=0時，速度v達到最大值是解決此類問題的關(guān)鍵。 2、如圖所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的光滑金屬長直導(dǎo)軌，間距為，處在豎直向下、磁感應(yīng)強度大小為的勻強磁場中。一導(dǎo)體桿ef垂直于P、Q放在導(dǎo)軌上，在外力作用下向左做勻速直線運動。質(zhì)量為m、每邊電阻均為r、邊長為的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi)，兩頂點a、b通過細導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，磁感應(yīng)強度

23、大小為的勻強磁場垂直金屬框向里，金屬框恰好處于靜止狀態(tài)。不計其余電阻和細導(dǎo)線對a、b點的作用力。 （1）通過ab邊的電流是多大?（2）導(dǎo)體桿ef的運動速度v是多大? 思路點撥：切割磁感線的導(dǎo)體為電源，其他為外電路，畫出等效電路圖，則可以表示出通過各邊的電流，根據(jù)安培力與重力平衡，可求解。根據(jù)閉合電路的歐姆定律可以求得速度。 解析： （1）設(shè)通過正方形金屬框的總電流為I，ab邊的電流為，dc邊的電流為，有 ，金屬框受重力和安培力，處于靜止狀態(tài)，有 由解得： （2）由（1）可得 ，設(shè)導(dǎo)體桿切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E，有 設(shè)ad、dc、cb三邊電阻串聯(lián)后與ab邊電阻并聯(lián)的總電阻為R，則 根據(jù)閉合電路

24、歐姆定律，有IE/R ，由解得。 總結(jié)升華：本題考查電磁感應(yīng)與電路的綜合問題，解該類型題目的突破點是要畫出等效電路。舉一反三 【變式】如圖所示，ef、gh為水平放置的足夠長的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L=1 m，導(dǎo)軌左端連接一個R=2的電阻，將一根質(zhì)量為0.2kg的金屬棒cd垂直放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻均不計。整個裝置放在磁感應(yīng)強度為B=2T的勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下?，F(xiàn)對金屬棒施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始向右運動。試求： （1）若施加的水平外力恒為F=8 N，則金屬棒達到的穩(wěn)定速度是多少？ （2）若施加的水平外力的功率恒為P=18 W，則金屬棒

25、達到的穩(wěn)定速度是多少？ （3）若施加的水平外力的功率恒為P=18 W，且從金屬棒開始運動到速度=2 m/s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量為8.6J，則該過程所需的時間是多少？ 解析： （1）由和知，代入數(shù)據(jù)后得=4 m/s （2）由和，有，代入數(shù)據(jù)后得3 m/s （3）0.5 s。題型三電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化問題 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中出現(xiàn)的電能，一定是由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來，具體問題中會涉及多種形式的能之間的轉(zhuǎn)化，機械能和電能的相互轉(zhuǎn)化、內(nèi)能和電能的相互轉(zhuǎn)化。分析時，應(yīng)當牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉(zhuǎn)化，如有摩擦力做功，必然有內(nèi)能出現(xiàn)；重力做功，就

26、可能有機械能參與轉(zhuǎn)化；安培力做負功就將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能，做正功將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；然后利用能量守恒列出方程求解。 3、如圖所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為L，左端接有阻值為R的電阻，處在方向豎直、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略初始時刻，彈簧恰處于自然長度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度。在沿導(dǎo)軌往復(fù)運動的過程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。 （1）求初始時刻導(dǎo)體棒受到的安培力。 （2）若導(dǎo)體棒從初始時刻到速度第一次為零時，彈簧的彈性勢能為，則這一過程中安培力所做的功和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱分別為多少? （3）導(dǎo)

27、體棒往復(fù)運動，最終將靜止于何處?從導(dǎo)體棒開始運動直到最終靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少? 思路點撥：導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上做復(fù)雜的阻尼振動，回路中的感應(yīng)電流、安培力都是隨時間變化的，不能直接套用求焦耳熱，也不能直接用求安培力的功，只能利用功能關(guān)系或能量轉(zhuǎn)化與守恒定律求解。 確定能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系，關(guān)鍵是明確有哪些力做功，做功的結(jié)果是導(dǎo)致什么能向什么能轉(zhuǎn)化，什么能增加了，什么能減少了，然后根據(jù)能量守恒，建立的方程。 對每一階段或全過程，導(dǎo)體棒克服安培力所做的功都等于產(chǎn)生的電能，并進一步通過電流做功，在純電阻R上將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故。 解析：（1）初始時刻棒中感應(yīng)電動勢：，棒中感應(yīng)電流： 作用于棒

28、上的安培力，聯(lián)立得，安培力方向：水平向左 （2）由功和能的關(guān)系，得安培力做功 電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 （3）由能量轉(zhuǎn)化及平衡條件等，可判斷：棒最終靜止于初始位置。 總結(jié)升華：確定研究對象，分析物理過程，明確物理規(guī)律，抓住能量關(guān)系是解答物理綜合題的思維主線。舉一反三 【變式】如圖所示，一寬度為L的光滑金屬導(dǎo)軌放置于豎直平面內(nèi)，質(zhì)量為m的金屬棒ab沿金屬導(dǎo)軌由靜止開始保持水平自由下落，進入高h、方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域。設(shè)金屬棒與金屬導(dǎo)軌始終保持良好接觸，ab棒穿出磁場前已開始做勻速運動，且ab棒穿出磁場時的速度為進入磁場時速度的。已知ab棒最初距磁場上邊界的距離為4h，定值電阻的阻值為R，棒及金屬導(dǎo)軌電阻忽略不計，重力加速度為g。求： （1）在此過程中電阻R產(chǎn)生的熱量Q的大?。?（2）金屬棒穿出磁場時電阻R消耗的功率大小。 解析：（1）設(shè)金屬棒下落4h時，速度大小為v， 在金屬棒穿過磁場