2013备战高考之物理一轮复习讲义39电磁感应与能量新人教版

备战高考之物理一轮复习讲义：39电磁感应与能量（人教版）高频考点：电磁感应与能量动态发布：2011天津理综物理第12题、2011上海物理第32题、2007年北京理综第24题命题规律：电磁感应与能量是高考考查的重点和热点，考查电磁感应与能量的试题可能为选择题，也可能为计算题，计算题常常以压轴题出现，综合性强、难度大、分值高、区分度大。命题分析考查方式一电磁感应与能量【命题分析】导体切割磁感线或磁通量变化过程，在回路中产生感应电流，机械能转化为电能。电流通过导体受到安培力作用或通过电阻发热、电能转化为机械能或内能。因此电磁感应过程总是伴随着能量的转化。利用能量守恒定律解答电磁感应中能量问题，快捷方便。高考对电磁感应与能量的考查难度中等或偏难。例1（2011天津理综物理第12题）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02kg，电阻均为R=0.01Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止。取g=10m/s2，问：（1）通过棒cd的电流I是多大，方向如何？（2）棒ab受到的力F多大？（3）棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？【解析】（1）棒cd受到的安培力Fcd=IlB，棒cd在共点力作用下平衡，则Fcd=mgsin30°联立上述二式，代入数据解得I=1A。根据楞次定律可知，棒cd中电流方向由d至c。（2）棒ab与棒cd受到的安培力大小相等，Fab=Fcd对棒ab，由共点力平衡知F=mgsin30°+IlB，代入数据解得F=0.2N。[来源:学科网ZXXK](3)设在时间t内棒cd产生Q=0.1J的热量，由焦耳定律知Q=I2Rt，设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势E=Blv，由闭合电路欧姆定律知I=2ER.由运动学公式知在时间t内，棒ab沿导轨的位移x=vt，[来源:学科网ZXXK]力F做的功W=Fx，综合上述各式，代入数据解得W=0.4J。【点评】此题考查平衡条件、焦耳定律、闭合电路欧姆定律、功、热量等相关知识点。例2（2011上海物理第32题）电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m，两导轨间距L=0.75m，导轨倾角为30°，导轨上端ab接一阻值R=1.5Ω的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5Ω，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr=0.1J。(取g=10m/s2)求：(1)金属棒在此过程中克服安培力的功W安；[来源:Zxxk.Com](2)金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度a．(3)为求金属棒下滑的最大速度mv，有同学解答如下：由动能定理21-=2mWWmv重安，……。由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答。【解析】（1）下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于R=3r，因此QR=3Qr==0.3J。（1分）∴W=Q=QR+Qr=0.4J。（2分）（2）金属棒下滑时受重力和安培力22=BLFBILvRr安（1分）由牛顿第二定律22sin30BLmgvmaRr（3分）∴222210.80.752sin3010()20.2(1.50.5)BLagvmRr=3.2m/s2.（2分）(3)此解法正确。(1分)[来源:学*科*网Z*X*X*K][来源:学.科.网Z.X.X.K]金属棒下滑时舞重力和安培力作用，其运动满足（1）求方框下落的最大速度vm（设磁场区域在竖直方向足够长）；（2）当方框下落的加速度为2g时，求方框的发热功率P；（3）已知方框下落时间为t时，下落高度为h，其速度为vt（vtvm）。若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同，求恒定电流I0的表达式。[解析]方框质量m=4LAd方框电阻R=4LA方框下落速度为v时，产生的感应电动势E=B·2Lv感应电流I=E/R=2BAv方框下落过程，受到重力G及安培力F，G=mg=4LAdg，方向竖直向下