文档介绍：电磁感应中的能量问题
其它形式能
电能
W克
W电
其它形式能
安培力做功是其它形式能量和电能转化的原因和量度
克服安培力做多少功,就有多少其它形式能量转化为电能
安培力做多少正功,就有多少电能转化为其它形式能量
合功是动能变化的原因和量度
保守力做功是相应势能变化的原因和量度
除重力以外其它力做功是机械能变化的原因和量度
一对滑动摩擦力做功是系统摩擦生热内能增加的原因和量度
高中物理功和能的关系总结
1. 如图所示,在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l= 的金属棒ab,其电阻r====5m/s右移时, ab棒中
产生的感应电动势E=_ ___,
通过ab棒的电流I=____ .
ab棒两端的电势差Uab=____ ,
在电阻R上消耗的功率PR= ____ ,
在ab棒上消耗的发热功率Pr= ____ ,
切割运动中产生的电功率P= ____ .
B
v
R
b
a
,电阻为R的矩形线框,长为l ,宽为a,在外力作用下,以速度v向右运动,通过宽度为d,磁感应强度为B的匀强磁场中,在下列两种情况下求外力做的功:(a) l <d 时;(b) l >d 时。
d
B
l
a
解(a)线框进入和穿出时产生感应电动势 E=Bav
进入时做功 W1=E2 t /R=( Bav)2×l /v×R= B2a2 l v/R
穿出时做功 W2= W1
∴ W=2B2a2 l v/R
d
B
l
a
(b)线框进入和穿出时产生感应电动势 E=Bav
进入时做功 W1=E2 t′/ R
=( Bav)2×d /v×R= B2a2 d v/R
穿出时做功 W2= W1
∴ W=2B2a2 d v/R
3. 如图所示,abcd是一闭合的小金属线框,用一根绝缘的细杆挂在固定点O,使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域,磁感线方向跟线框平面垂直,若悬点摩擦和空气阻力不计,则
,都产生感 应电流,而且电流的方向相反
,越靠近OO′时线时速度越大,因而产生的感应电流也越大
,摆角会越来越小,摆 角小到某一值后将不再减小
,机械能完全转化为线 框电路中的电能
AC
O
O’
a
b
c
d
B
小线框在匀强磁场区域内运动时,由于穿过线框的磁通量没有改变,不会在线框上产生感应电流,也就不会消耗机械能.
4. 如图,一个“”形导轨PMNQ的质量为M,水平固定在一个竖直向下的匀强磁场中,导轨上跨放一根质量为m的金属棒ab,导轨的MN边和金属棒ab平行,它们的电阻分别是R和r,导轨的其余部分的电阻不计。若沿着MP方向作用在金属棒上一个水平冲量使 ab在很短时间内由静止得到速度v0,设导轨足够长。求在金属棒ab中产生的热量。
M
N
P
Q
a
b
B
r
R
解:ab受安培力作用做减速运动,直到停止来, ab棒的动能(机械能)转化为电能,电能又转化成导轨与ab棒产生的焦耳热Q1和Q2
导轨电阻R和金属棒电阻r串联
金属棒ab中产生的热量
5. CDEF是固定的、水平放置的、足够长的U形金属导轨,整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上架着一个金属棒ab,在极短的时间给ab棒一个水平向右的速度,ab将开始运动,最后又静止在导轨上,则ab在运动过程中,就导轨是光滑和粗糙两种情况比较 A. 安培力对ab做的功相等 B. 电流通过整个回路所做的功相等 C. 整个回路产生的总热量相等 D. ab棒的速度的改变量相等
D
E
C
F
a
b
B
CD
解:导轨光滑时,ab受安培力作用做减速运动,直到停止,ab帮克服安培力做功,将 ab棒的动能转化为电能,电能又转化成闭合电路中的焦耳热
导轨粗糙时,ab受安培力和滑动摩擦力作用做减速运动,直到停止, ab棒既克服安培力做功,又克服滑动摩擦力做功,ab棒的动能转化为闭合电路里的焦耳热和金属棒与导轨摩擦生热,即电能转化成整个回路的总热量.
6 .电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=1、ad=h,质量为m,自某一高度自由落下,通过一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h,如图所示,若线框恰好以恒定速度通过磁场,线框内产生的内能是多少?
B
a
b
c
d
解: 由能量守恒定律,线框通过磁场时减少的重力势能转化为线框的内能,所以
2h
,在磁