高考物理冲刺：知识讲解-电磁感应中的能量问题（提高）.pdf

物理总复习：电磁感应中的能量问题

编稿：李传安审稿：

【考纲要求】

理解安培力做在电磁感应现象中能量转化方面所起的作用。

【考点梳理】

考点、电磁感应中的能量问题

要点诠释：

电磁感应现象中出现的电能，一定是由其他形式的能转化而来的，具体问题

中会涉及多种形式能之间的转化，如机械能和电能的相互转化、内能和电能的相

互转化。分析时应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律，分析清楚有哪些力做就

可以知道有哪些形式的能量参与了相互转化如有摩擦力做，必然有内能出现;

重力做就可能有机械能参与转化;安培力做负就是将其他形式的能转化为电

能，做正就是将电能转化为其他形式的能，然后^用能量守恒列出方程求解。

电能求解的主要思路：

(1)利用克服安培力做求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的

。

(2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能。

(3)利用电路特征求解：通过电路中所产生的电流来计算。

【典型例题】

类型一、根据能量守恒定律判断有关问题

例1、光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图所示，抛物线的方程是y

=x2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y二a的直线(图

中的虚线所示).一个小金属块从抛物线上y=b(ba)处以速度v沿抛物线

下滑.假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()

A.mgbB.，加;V|V

2

C.mg（b-a）D.mg（b-a）+^mv-*~~7|7~~

【思路点拨】小金属块在进出磁场的过程中，磁通量发生变化,

金属块内部产生感应电流，其机械能转化为电热，根据能量守恒定律分析初态的

机械能和末态的机械能，减少的机械能转化为内能。

【答案】D

【解析】小金属块在进出磁场的过程中，金属块内部产生感应电流，其机械能转

化为电热，在磁场内运动，没有感应电流，没有内能产生，不损失机械能，最终,

小金属块在光滑曲面上（y4。）往返运动，在y=a处，速度为零。初态的机械

2

能：rngb^mv,末态的机械能：mga,由能量守恒定律,产生的焦耳热即减

少的机械能：Q=△七+,D选项正确。

【总结升华】始终抓住能量守恒定律解决问题，金属块（圆环等）在穿越磁场时

有感应电流产生，电能转化为内能，消耗了机械能，机械能减少，可以类比：在

磁场中运动相当于力学部分的光滑问题,不消耗机械能。

举一反三

【变式】如图所示，闭合线圈abed用绝缘硬杆悬于。点，虚线表示有界磁场B,

把线圈从

图示位置释放后使其摆动，不计其它阻力，线圈将（）

A彳主复摆动、、吟、、…

B很快停在竖直方向平衡而不再摆动乃［、

c.经很长时间摆动后最后停下耳2

D线圈中产生的热量小于线圈机械能的减少量…一

【答案】B

【解析】当线圈进出磁场时，穿线圈的磁通量发生变化，从而在线圈中产生感

应电流，机械能不断转化为电能，直至最终线圈不再摆动。根据能量守恒定律,

在