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安培力做功与电功的关系,金陵中学徐锐,电磁感应是物理新课程中选修3-2教材中的内容，在物理学中占有很重要的位置，它涉及到电学、力学相关知识内容。在高考试卷中也常常出现。,教材的地位和作用,问题的提出,电磁感应问题，常常会涉及用能量来分析导体棒的运动过程。与能量相关的就是电功与安培力做功问题。,实践证明，很多同学对安培力做功与电功的关系混淆不清。,问题的研究,问题1：如图所示，导体棒MN从竖直光滑轨导上由静止开始下滑，研究棒在下滑过程中能量的转化。,根据能量守恒，棒MN重力势能减少量一部分转化为棒的动能，还有一部分转化为电路中的焦耳热（电能转化为热能）。,根据动能定理：,结论：克服安培力做功等于电功,电功率：P=IE,导体棒克服安培力做功的功率,P安=F安v=BILv=IBLv=IE,结论：克服安培力做功等于电功,问题的研究,问题2：导体棒从MN开始做匀速运动，磁场均匀增强（B=kt)回路电阻为r，研究在任意时刻回路中的电功率与安培力功率。,电功率：,P=IE,结论：克服安培力做功等于电功只适用于闭合回路中只有动生电动势。,安培力功率：P=F安v,问题的研究,问题3：如图所示，水平导轨，回路电阻为R，有界磁场以v1速度匀速运动，当导体棒跟随磁场以v2速度运动时，研究此时电功率与安培力功率。（v2v1),电功率：P电=IE,EBL（v1v2）,安培力功率：P安=Fv2,安培力功率不等于电功率，而且安培力做正功。,导体棒相对磁场向左运动，相对速度（v1-v2）.,则安培力相对于磁场的功率,结论：安培力相对于磁场的功率等于电功率。,研究结果,结论:克服安培力做功等于电功。,适用条件:,（1）只有动生电动势；,（2）相对于磁场的安培力功。,例：如图所示，位于同一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直。现用一平行于导轨的恒力F拉杆ab，使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计。用E表示回路中的感应电动势，I表示回路中的感应电流，在I随时间增大的过程中，电阻消耗的功率:,A等于F的功率B安培力的功率的绝对值CF与安培力的合力的功率DIE,答案：BD,例2：如图所示，质量为m的导体棒MN从竖直轨导上由静止开始下滑，棒在下滑过程中，受到恒定的摩擦阻力f。已知棒的电阻为r，导轨宽度为L，在导轨上端连接一只电阻值为R的电阻，导轨其它部分电阻不计，磁场方向如图，磁感应强度为B。,当棒下落h高度时，棒做匀速直线运动。求（1）棒做匀速运动的速度；（2）在下落h的过程中，电阻R上产生的焦耳热。,解析：,（1）棒做匀速运动时，棒的合外力为零,解析：,（2）根据动能定律,回路的电功等于安培力功,解析：,则R上产生的焦耳热,谢谢！,
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