20xx人教版高中物理选修3-2第四章第5节电磁感应现象的两类情况

20xx人教版高中物理选修3-2第四章第5节电磁感应现象的两类情况内容摘要：

， 金属棒 ab 搁在框架上 ， 可无摩擦滑动。 此时 ad eb 构成一个边长为 l 的正方形。 金属棒的电阻为 r ， 其余部分电阻不计。 开始时磁感应强度为 B0。 ( 1 ) 若从 t ＝ 0 时刻起 ， 磁感应强度均匀增加 ， 每秒增加 k ， 同时保持棒静止 ， 求金属棒中的感应电流大小和方向 ； ( 2 ) 在上述 ( 1 ) 情况中 ， 始终保持金属棒静止 ， 当 t ＝ t1末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大。 解析： (1 ) 根据法拉第电磁感应定律得 E ＝Δ ΦΔ t＝Δ BΔ tS ＝ kl2 再根据欧姆定律得 I ＝Er＝kl2r 根据楞次定律判断， “ 增反减同 ” ，回路中的电流方向为逆时针方向，或棒上电流从 b 到 a。 (2 ) 要保持棒静止，使作用到棒上的力平衡，即水平拉力等于棒受到的安培力 F ＝ F 安 ＝ BIl ＝ ( B0＋ kt1)kl2rl ＝kl3r( B0＋ kt1) 答案： (1) kl 2r ，棒中电流方向由 b 到 a (2)kl 3r ( B 0 ＋ kt 1 ) 1 ． 电磁感应现象中的能量转化 ( 1 ) 与感生电动势有关的电磁感应现象中 ， 磁场能转化为电能 ， 若电路是纯电阻电路 ， 转化过来的电能将全部转化为电阻的内能。 ( 2 ) 与动生电动势有关的电磁感应现象中 ， 通过克服安培力做功 ， 把机械能或其他形式的能转化为电能。 克服安培力做多少功 ， 就产生多少电能。 若电路是纯电阻电路 ， 转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能。 考点三 电磁感应中的能量问题 2 ． 电磁感应现象中能量变化的特点 做功情况 能量变化特点 滑动摩擦力做 功 有内能产生 重力做功 重力势能必然发生变化 克服安培 力做功 必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能 安培力做正功 电能转化为其他形式的能 3. 求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路 ( 1 ) 确定感应电动势的大小和方向。 ( 2 ) 画出等效电路 ， 求出回路中消耗的电功率表达式。 ( 3 ) 分析导体机械能的变化 ， 用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中的电功率的改变所满足的方程。 [ 典例 3 ] 如图所示 ， 固定的水平光滑金属导轨 ，间距为 L ， 左端接有阻值为 R 的电阻 ， 处在方向竖直向下 、 磁感应强度为 B 的匀强磁场中 ， 质量为 m的导体棒与固定弹簧相连 ， 放在导轨上 ， 导轨与导体棒的电阻可忽略。 初始时刻 ， 弹簧恰处于自然长度 ， 导体棒具有水平向右的初速度 v0。 在沿导轨往复运动的过程中 ， 导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。 ( 1 ) 求初始时刻导体棒受到的安培力 ； ( 2 ) 若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时 ， 弹簧的弹性势能为 E p ，则这一过程中安培力所做的功 W 1 和电阻 R 上产生的焦耳热 Q 1 分别为多少。 ( 3 ) 导体棒往复运动 ， 最终将静止于何处。 从导体棒开始运动直到最终静止的过程中 ， 电阻 R 上产生的焦耳热 Q 为多少。 [ 思路探究 ] ( 1 ) 导体棒运动切割磁感线产生感应电流。 ( 2 ) 安培力做功与电阻 R 上产生的焦耳热的关系。 [ 解析 ] (1) 初始时刻导体棒中感应电动势 E ＝ BL v 0 ① 导体棒中感应电流 I ＝ER② 作用于导体棒上的安培力 F ＝ BLI ③ 联立 ①②③ 得 F ＝B2L2v 0R，方向水平向左。 (2) 由于安培力方向与位移方向相反，安培力做负功，由功能关系得 W 1 ＝ E p －12m v20 电阻 R 上产生的焦耳热 Q 1 ＝12m v20 － E p (3) 由能量转化及平衡条件等，可判断棒最终静止于初始位置， Q ＝12 m v20 [ 答案 ] (1)B2L2v 0R，方向水平向左 (2) E p －12m v。