高中物理電磁感應(yīng)中的功能問(wèn)題分析專題輔導(dǎo)

1、高中物理電磁感應(yīng)中的功能問(wèn)題分析尚丁祥電磁感應(yīng)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流 在磁場(chǎng)中必定受到安培力的作用。因此要維持安培力的存在，必須有“外力”克服安培力 做功，此過(guò)程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其 他形式的能。“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(guò)程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他 形式的能。求解安培力做功的主要方法有：.運(yùn)用功的定義 亞=53 L2 ,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B = 1.0T ,方向與線框平面垂直。如圖2所示，令線木g從dc邊

2、離磁場(chǎng)區(qū)域上邊界 PP的距離為h = 07m處 自由下落，已知線框的dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)以后，ab邊到達(dá)邊界 PP之前的某一時(shí)刻線框的速度 已達(dá)到這一階段的最大值。問(wèn)從線框開(kāi)始下落， 到dc邊剛剛到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域下邊界 QQ的過(guò)程中，磁場(chǎng)作用于線框的安培力做的總功為多少？(2g =10m/s )解析：依題意，線框的ab邊到達(dá)磁場(chǎng)邊界PP之前的某一時(shí)刻線框的速度達(dá)到這一階段速度最大值，并設(shè)這一最大速度為作用于線框上的安培力 F = BL1ImgRv0 B22 =4m/sdc 邊繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)直至線框的v0 ,則有E = BL1Vo，線框中的電流為2 , 2B LiVoR速度達(dá)到最大值的條件是:_ _EBL1

3、Vo一 R 一 RF=mg所以ab邊到達(dá)磁場(chǎng)的上邊界 PP的過(guò)程中，線框保才I速度v0不變，所以從線中S自由下落至ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得mg(h L2) M12= 2mv0-mg(h L2) - -08J從ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)直到 dc邊到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域的下邊界QQ過(guò)程中，作用于整個(gè)線框的安培力為零，安培力做功也為零，線框只在重力作用下作加速運(yùn)動(dòng)，故線框從開(kāi)始下落到dc邊剛到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域下邊界 QQ過(guò)程中，安培力做的總功即為線框自由下落至ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中安培力所做的功 W安=-08J,負(fù)號(hào)表示安培力做負(fù)功。.用能量轉(zhuǎn)化及守恒定律E電= E其他求解例3.如圖3所示，金屬棒a在離地h高處從靜

4、止開(kāi)始沿弧形軌道下滑，導(dǎo)軌水平部分有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng) B,水平部分導(dǎo)軌上原來(lái)放有一個(gè)金屬棒bo已知棒a的質(zhì)量為ma ,且與棒b的質(zhì)量之比 ma: mb =3： 4,水平導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，不計(jì)摩擦，求整個(gè)過(guò)程中回路釋 放的電能是多少？圖3解析：選棒a為研究對(duì)象，棒a從h高處下滑到弧形軌道底部的過(guò)程中機(jī)械能守恒。2設(shè)棒a到達(dá)弧形軌道底部的速度為 va ,則有magh = m(1)2棒a進(jìn)入磁場(chǎng)后，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，棒a、b都受到安培力的作用，a做減速運(yùn)動(dòng)，b做加速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)一段時(shí)間，棒 a、b的速度達(dá)到相同，之后回路的磁通量不再發(fā)生變化， 感應(yīng)電流為零，安培力為零，二者做勻速運(yùn)動(dòng)。設(shè)a、b達(dá)到的共同速度為 v,選a、b系統(tǒng)為研究對(duì)象，系統(tǒng)從棒 a滑到弧形軌道底部至棒 外力為零，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒。由動(dòng)量守恒定律有a、b以共同速度運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所受的合mava =(mamb)V(2)由動(dòng)