高考物理題型歸納匯編電磁感應(yīng)中的能量問題

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載電磁感應(yīng)中的能量問題題型一：用能量的觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)綜合問題例1如圖所示，電動機(jī)牽引一根原來靜止的、長 L 為 1m、質(zhì)量 m 為 0.1kg 的導(dǎo)體棒 MN 上升， 導(dǎo)體棒的電阻 R 為 1，架在豎直放置的框架上， 它們處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B 為 1T 的勻強(qiáng)磁場中， 磁場方向與框架平面垂直。當(dāng)導(dǎo)體棒上升h=3.8m 時(shí)，獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為2J，電動機(jī)牽引棒時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7V、 1A，電動機(jī)內(nèi)阻r 為 1，不計(jì)框架電阻及一切摩擦，求：（ 1）棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度；（ 2）棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間。變式訓(xùn)練 1圖中 MN 和 PQ 為豎直方向

2、的兩平行長直金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng) 為 0 40m，電阻不計(jì)導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度-3B 為 050T 的勻強(qiáng)磁場垂直 質(zhì)量 m 為 60×10 kg電阻為 1 0的金屬桿 ab 始終垂直于導(dǎo)軌，并與其保持光滑接觸導(dǎo)軌兩端分別接有滑動變阻器和阻值為 30 的電阻 R1當(dāng)桿 ab 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)以速率v 勻速下滑，整個(gè)電路消耗的電功率P 為 0 27W，重力加速度取 10m/s 2 ，試求速率 v 和滑動變阻器接入電路部分的阻值R2題型二：交變電流有效值綜合問題例 2如圖所示， ab=25cm，ad=20cm，匝數(shù)為 50 匝的矩形線圈線圈總電阻電路電阻 R =9，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0 4T

3、，線圈繞垂直于磁感線的 OO軸以角速度r=1 外50rad/s 勻速轉(zhuǎn)動求：(1)從此位置開始計(jì)時(shí)，它的感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式(2)1min 內(nèi) R 上消耗的電能(3)當(dāng)從該位置轉(zhuǎn)過300 時(shí)，通過 R 上瞬時(shí)電功率是多少？學(xué)習(xí)必備歡迎下載(4)線圈由如圖位置轉(zhuǎn)過30 0 的過程中， R 的電量為多少？變式訓(xùn)練2如圖所示，一個(gè)半徑為r 的半圓形線圈，以直徑ab 為軸勻速轉(zhuǎn)動， 轉(zhuǎn)速為 n，ab 的左側(cè)有垂直紙面向里(與 ab 垂直 )的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B， M 和 N 是兩個(gè)集流環(huán)，負(fù)載電阻為R，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)，求：(1)從圖示位置起轉(zhuǎn)過1/4 周期內(nèi)負(fù)載電阻R 上產(chǎn)

4、生的熱量；(2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過1/4 周期內(nèi)負(fù)載電阻R 的電荷量；(3)電流表的示數(shù)題型三：感生電動勢與動生電動勢綜合問題例 3如圖所示， 足夠長的的兩光滑導(dǎo)軌水平放置， 兩條導(dǎo)軌相距為值不計(jì)的導(dǎo)線相連， 金屬棒 ab 可在導(dǎo)軌上滑動， 導(dǎo)軌單位長度的電阻為阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于豎直身下的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)隨時(shí)間均勻增加，B=kt，其中 k 為常數(shù)。 金屬M(fèi)棒 ab 在水平外力的作用下，以速度 v 沿導(dǎo)軌向右做勻Nb速運(yùn)動 t=0 時(shí)，金屬棒 ab 與 MN 相距非常近。 求當(dāng) t=t 0時(shí)：d，左端 MN 用阻r0，金屬棒 ab 的電aBv（1）水平外力的大小F；（ 2）閉合回路消耗的

5、功率。學(xué)習(xí)必備歡迎下載變式訓(xùn)練3如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為 0.1 。導(dǎo)軌的端點(diǎn) P、 Q 用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離為0.2m 。有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場垂直于桌面，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間 t 的關(guān)系為 B=0.02t。一電阻不計(jì)的金屬桿P可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直，在 t=0 時(shí)刻，金屬桿緊靠在 P、 Q 端，Q在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒樱笤趖=0.6s 時(shí)金屬桿所受的安培力。題型四：遠(yuǎn)距離輸電的能量損失問題例 4發(fā)電廠的輸出電壓為220V，輸出功率為44KW，每條輸電線電阻為0.2，

6、求用戶得到的電壓和電功率各是多少？如果發(fā)電站先用變壓比為1： 10 的升壓變壓器將電壓升高，經(jīng)同樣輸電線路后， 再經(jīng)過 10：1 的降壓變壓器降壓后供給用戶，則用戶得到的電壓和電功率又各是多少？變式訓(xùn)練 4一個(gè)小型水力發(fā)電站，發(fā)電機(jī)輸出電壓 U0=250V，內(nèi)電阻可以忽略不計(jì)，最大輸出功率為 Pm=30kW，它通過總電阻 R 線=2 0的輸電線直接向遠(yuǎn)處的居民區(qū)供電。設(shè)居民區(qū)所有用電器都是額定電壓U 用=220V 的白熾燈， 總功率為P 用 =22kW，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化。（ 1）當(dāng)居民區(qū)的電燈全部使用時(shí)， 電燈兩端的電壓是多少伏 ?發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出的電功率多大 ?（ 2）若采用高壓輸電，

7、在發(fā)電機(jī)端用升壓變壓器，在用戶端用降壓變壓器，且不計(jì)變壓器和用戶線路的損耗。已知用戶變壓器的降壓比為40：1，當(dāng)全部用戶電燈正常發(fā)光時(shí)，輸電學(xué)習(xí)必備歡迎下載線上損耗的功率多大?例題答案例 1解析（ 1）電動機(jī)的輸出功率為：P出 IUI 2 r 6 W電動機(jī)的輸出功率就是電動機(jī)牽引棒的拉力的功率，P出Fv當(dāng)棒達(dá)穩(wěn)定速度時(shí) F mgBI L感應(yīng)電流EBLvIRR解得，棒達(dá)到的穩(wěn)定速度為v2 m/s（2）由能量守恒定律得：P出 tmgh1 mv 2Q 解得t =1s2例 2解析（ 1）感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為enB Scos t 50cos50t （ V）（2）電動勢有效值為 E25E2.52 A

8、2V ，電流 IR r1min 內(nèi) R 上消耗的電能為WI 2 Rt 6750 J（3）從該位置轉(zhuǎn)過30 0 時(shí)，電動勢為 e=50cos30°= 253 （V）電流為 I=e 53 (A)通過 R 上瞬時(shí)電功率為2=2P = I R = 168 75(w)Rr(4) 線圈由如圖位置轉(zhuǎn)過30 0 的過程中， =BSsin30 =°001（ wb ）通過 R的電量為Q =NRr-2=5× 10(C)例3解析(1)閉合回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Ek ( t 0t ) 2 vd kt 02 vdtt當(dāng) t 0時(shí),E 2kvdt 0 ，安培力 Fk 2 d 2 t0 。r0學(xué)習(xí)必備歡迎下載（2）由 FBld ，得 IF，回路消耗電能的功率為P I2R2k 2d 2 vt0 。Bdr0例 4解析（ 1）輸電線上的電流為PI200 AU輸電線上損失的功率為PI 2 R8000W，電壓損失 UIR40V用戶得到的功率為P用PP36kW ，電壓為 U 用UU180V（2）輸電電壓為 U 2 10U2200VP20 A，輸電線上的電流為IU 輸輸電線上損失的功率為PI 2 R80W ，電壓損失 UIR4V用戶得到的功率為P用PP43920W電壓為 U戶U