专题八 电磁感应现象中的能量问题

《专题八 电磁感应现象中的能量问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、专题八 电磁感应现象中的能量问题 【考纲要求】内容说明56.电磁感应现象57.感应电流的产生条件58.法拉弟电磁感应定律楞次定律限于导线方向与磁场方向、运动方向垂直的情况有关反电动势的计算不作要求59.互感自感涡流60.交变电流描述交变电流的物理量和图像相位的概念不作要求61.正弦交变电流的函数表达式62.电感和电容对交变电流的影响63.变压器64.电能的输送【重点知识梳理】1、电磁感应现象2、感应电流的产生条件3、法拉弟电磁感应定律内容及公式感生电动势和动生电动势4、楞次定律的内容及应用右手定则5、互感

2、现象、自感现象和涡流自感系数的决定因素及单位6、正弦交变电流的产生及函数表达式7、交变电流的周期和频率、峰值和有效值8、电感和电容对交变电流的影响9、变压器原理、电压与匝数的关系互感器10、电能的输送的功率损失和电压损失【分类典型例题】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1Ω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h3.8m时获得稳定的速度导体棒上产生

3、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1Ω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。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解得棒达到的稳定速度为2vm/s2由能量守恒定律得QmvmghtP221出解得t1s变式训练1图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨间距l为040m电阻不计导轨所在平面与磁感应强度B为050T的匀强

4、磁场垂直质量m为60×10-3kg电阻为10Ω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30Ω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ab25cmad20cm匝数为50匝的矩形线圈线圈总电阻r1Ω外电路电阻R9Ω磁感应强度B04T线圈绕垂直于磁感线的OO’轴以角速度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

5、时值表达式21min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4线圈由如图位置转过030的过程中R的电量为多少解析1感应电动势的瞬时值表达式为ttSnBe50cos50cosV2电动势有效值为VE225电流ArREI25.21min内R上消耗的电能为JRtIW675023从该位置转过030时电动势为e50cos30°253V电流为IrRe253A通过R上瞬时电功率为PI2R16875w4线圈由如图位置转过030的过程中ΔφBSsin30°001wb通过R的电量为QrRN5×10-2C

6、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nab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BM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MN

7、abvB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Bkt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t0时金属棒ab与MN相距非常近。求当tt0时1水平外力的大小F2闭合回路消耗的功率。解析1闭合回路产生的感应电动势为tvdktvdttktE2020当Δt→0时02kvdtE安培力0022rtdkF。2由BldF得BdFI回路消耗电能的功率为002222rvtdkRIP。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0.1Ω。导轨的端点P、Q用电阻

8、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B0.02t。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t0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端滑动求在t0.6s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