2022年高考物理题型归纳汇编电磁感应中的能量问题 .pdf

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1、学习必备欢迎下载电磁感应中的能量问题题型一：用能量的观点解决电磁感应综合问题例1如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长 L 为 1m、质量 m 为 0.1kg 的导体棒MN 上升， 导体棒的电阻 R 为 1 ，架在竖直放置的框架上，它们处于磁感应强度B 为 1T的匀强磁场中， 磁场方向与框架平面垂直。当导体棒上升h=3.8m 时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7V、1A，电动机内阻r 为 1 ，不计框架电阻及一切摩擦，求：（1）棒能达到的稳定速度；（2）棒从静止至达到稳定速度所需要的时间。变式训练1图中 MN 和 PQ为竖直方向的两平行长直

2、金属导轨，间距l 为 040m，电阻不计导轨所在平面与磁感应强度B 为 0 50T 的匀强磁场垂直 质量 m 为 6 010-3kg 电阻为 10的金属杆ab 始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为30 的电阻 R1当杆 ab 达到稳定状态时以速率v 匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为 027W，重力加速度取10m/s2，试求速率 v 和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2题型二：交变电流有效值综合问题例 2如图所示， ab=25cm，ad=20cm，匝数为 50 匝的矩形线圈线圈总电阻r=1 外电路电阻 R =9 ，磁感应强度B=04T，线圈绕垂直于磁感线的OO 轴

3、以角速度50rad/s 匀速转动求：(1)从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式(2)1min 内 R 上消耗的电能(3)当从该位置转过030时，通过R上瞬时电功率是多少？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页学习必备欢迎下载(4)线圈由如图位置转过030的过程中， R 的电量为多少？变式训练2如图所示，一个半径为r 的半圆形线圈，以直径ab 为轴匀速转动， 转速为 n，ab 的左侧有垂直纸面向里(与 ab 垂直 )的匀强磁场，磁感应强度为B，M 和 N 是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不

4、计，求：(1)从图示位置起转过1/4 周期内负载电阻R上产生的热量；(2)从图示位置起转过1/4 周期内负载电阻R的电荷量；(3)电流表的示数题型三：感生电动势与动生电动势综合问题例 3如图所示， 足够长的的两光滑导轨水平放置，两条导轨相距为d，左端 MN 用阻值不计的导线相连，金属棒 ab 可在导轨上滑动，导轨单位长度的电阻为r0，金属棒 ab 的电阻不计。整个装置处于竖直身下的匀强磁场中，磁场的磁感应随时间均匀增加，B=kt，其中 k 为常数。 金属棒 ab 在水平外力的作用下，以速度 v 沿导轨向右做匀速运动 t=0 时， 金属棒 ab 与 MN 相距非常近。 求当 t=t0时：（1）水

5、平外力的大小F； （2）闭合回路消耗的功率。M N a b v B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页学习必备欢迎下载变式训练3如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为 0.1 。导轨的端点P、Q 用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离为0.2m。有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间 t 的关系为B=0.02t。一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t=0 时刻，金属杆紧靠在P、 Q 端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一

6、端滑动，求在t=0.6s 时金属杆所受的安培力。题型四：远距离输电的能量损失问题例 4发电厂的输出电压为220V，输出功率为44KW，每条输电线电阻为0.2，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10 的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过 10：1 的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？变式训练4一个小型水力发电站，发电机输出电压U0=250V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm=30kW，它通过总电阻R线=2 0的输电线直接向远处的居民区供电。设居民区所有用电器都是额定电压U用=220V 的白炽灯， 总功率为P用=22kW，不计

7、灯丝电阻随温度的变化。（1） 当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏?发电机实际输出的电功率多大? （2）若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。已知用户变压器的降压比为40：1，当全部用户电灯正常发光时，输电P Q 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页学习必备欢迎下载线上损耗的功率多大? 例题答案例 1 解析（1）电动机的输出功率为：62rIIUP出W 电动机的输出功率就是电动机牵引棒的拉力的功率，FvP出当棒达稳定速度时LIBmgF感应电流RBLvREI

8、解得，棒达到的稳定速度为2vm/s （2）由能量守恒定律得：QmvmghtP221出解得t=1s 例 2 解析（1）感应电动势的瞬时值表达式为ttSnBe50cos50cos（V）（2）电动势有效值为VE225，电流ArREI25.21min 内 R上消耗的电能为JRtIW67502（3）从该位置转过030时，电动势为e=50cos30 = 253（V）电流为 I =rRe=253(A) 通过 R 上瞬时电功率为P = I2R = 16875(w) (4) 线圈由如图位置转过030的过程中， =BSsin30 = 001（wb）通过 R 的电量为Q = rRN=5 10-2(C) 例3 解析(

9、1)闭合回路产生的感应电动势为tvdktvdttktE2020)(当 t 0 时,02kvdtE，安培力0022rtdkF。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页学习必备欢迎下载（2）由BldF，得BdFI，回路消耗电能的功率为002222rvtdkRIP。例 4 解析（1）输电线上的电流为AUPI200输电线上损失的功率为WRIP80002，电压损失VIRU40用户得到的功率为kWPPP36用，电压为VUUU180用（2）输电电压为VUU2200102，输电线上的电流为AUPI20输输电线上损失的功率为WRIP802，电压损失VIRU4用户得到的功率为WPPP43920用电压为VUUU6.21910输户变式训练参考答案变式训练1 v=45m/s 、2R60变式训练2 (1)RnrBQ8424(2)RBrq22(3)RnBrI222变式训练 3 1.44X10-3N变式训练4（1）131V，14881W （2）12.5W 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页