备战2025年高考物理考点一遍过学案考点50 电磁感应的综合应用

这是一份备战2025年高考物理考点一遍过学案考点50 电磁感应的综合应用，共32页。学案主要包含了电磁感应中的电路问题，电磁感应中的动力学问题，电磁感应中的能量问题等内容，欢迎下载使用。
一、电磁感应中的电路问题
1．电磁感应与闭合电路知识的关系：
2．电磁感应电路的等效关系：
（1）切割磁感线的导体部分闭合回路的电源；
（2）切割磁感线的导体部分的电阻电源内阻；
（3）其余部分电阻外电路；
3．感应电荷量的求解
由电流的定义式，可得平均电流
由闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律有
联立可得，感应电荷量q仅由线圈匝数n、磁通量变化量ΔΦ和电路总电阻R决定。
二、电磁感应中的动力学问题
1．解题方法：
（1）选择研究对象，即哪一根导体棒或几根导体棒组成的系统；
（2）用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；
（3）求回路中的电流大小；
（4）分析其受到的安培力和其他力的作用情况；
（5）运用牛顿第二定律或平衡条件等列方程求解。
解电磁感应中的动力学问题，关键是进行正确的受力分析和运动分析：
导体受力运动切割磁感线产生感应电动势→感应电流→安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化
一般在恒定磁场及无主动施加的外力情况下，加速度会趋于零，导体最终做匀速运动。
3．电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系：
三、电磁感应中的能量问题：
1．求解思路：
（1）若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W=UIt或Q=I2Rt直接进行计算；
（2）若电流变化，则
①可利用电磁感应中产生的电能等于克服安培力做的功求解；
②可利用能量守恒求解。
2．解决电磁感应中综合问题的一般思路是：先电后力再能量。
如图所示，金属三角形导轨EOF上放有一根金属棒ab，拉动ab使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动，若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，它们的电阻率相同，则在ab运动过程中
A．感应电动势逐渐增大
B．感应电流逐渐增大
C．感应电流保持不变
D．金属棒受到安培力逐渐增大
【参考答案】ACD
【详细解析】设导轨夹角为θ，由法拉第电磁感应定律有，感应电动势逐渐增大，A正确；设单位长度导体的电阻为R0，故，由欧姆定律有，感应电流不变，B错误，C正确；安培力，安培力逐渐增大，D正确。
【名师点睛】分析电磁感应问题中某物理量的变化情况，应根据定律公式等写出物理量的表达式，由表达式来进行判断。
1．（2018·广东省云浮一中高考模拟考试）如图所示，在0≤x≤2L的区域内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，粗细均匀的正方形金属线框abcd位于xOy平面内，线框的bc边与x轴重合，cd边与y轴重合，线框的边长为L，总电阻为R。现让线框从图示位置由静止开始沿x轴正方向以加速度a做匀加速运动，则下列说法正确的是
A．进入磁场时，线框中的电流沿abcda方向，出磁场时，线框中的电流沿adcba方向
B．进入磁场时，c端电势比d端电势高，出磁场时，b端电势比a端电势高
C．a、b两端的电压最大值为
D．线框中的最大电功率为
【答案】ACD
【解析】根据右手定则可知，进入磁场时，线框中的电流沿abcda方向，c端电势比d端电势低；出磁场时，线框中的电流沿adcba方向，a端电势比b端电势高，A正确，B错误；当进入磁场过程中，ab两端电压为感应电动势的，离开磁场的过程中，ab两端电压为感应电动势的，所以ab边刚要离开磁场瞬间a、b两端的电压最大，此时的速度为v，根据运动学公式可得，所以，C正确；ab边刚要离开磁场瞬间线圈消耗的功率最大，线框中的最大电功率为，D正确。
【名师点睛】对于电磁感应现象中涉及电路问题的分析方法是：确定哪部分相对于电源，根据电路连接情况画出电路图，结合法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律、以及电功率的计算公式列方程求解。
如图所示，MN、PQ是倾角为θ的两平行光滑且足够长的金属轨道，其电阻忽略不计。空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，每根导体棒的质量均为m，电阻均为r，轨道宽度为L，与轨道平行的绝缘细线一端固定，另一端与ab棒中点连接，细线承受的最大拉力Tm＝2mgsin θ。今将cd棒由静止释放，则细线被拉断时，cd棒的
A．速度大小是 B．速度大小是
C．加速度大小是2gsin θ D．加速度大小是0[来源
【参考答案】AD
【详细解析】细线被拉断时，拉力达到，根据平衡条件有，可得ab棒所受安培力，由于两棒的电流相等，所受安培力大小相等，由，，，可得cd棒的速度，A正确，B错误；对cd棒，根据牛顿第二定律有，得a=0，C错误，D正确。
【名师点睛】此类试题本质仍是运用牛顿运动定律解决的动力学问题，只是多了分析安培力的步骤。
1．如图所示，金属导轨ADM、BCN固定在倾角为θ=30°的斜面上。虚线AB、CD间导轨光滑，ABCD为等腰梯形，AB长为L，CD长为2L，CB、NC夹角为θ；虚线CD、MN间为足够长且粗糙的平行导轨。导轨顶端接有阻值为R的定值电阻，空间中充满磁感应强度大小为B0、方向垂直斜面向上的匀强磁场。现从AB处由静止释放一质量为m、长为2L的导体棒，导体棒在光滑导轨上运动时加速度不为零，导体棒始终水平且与导轨接触良好。已知导体棒与粗糙导轨间的动摩擦因数μb时，磁铁以速度v进入铝条间时，磁铁受到的作用力变为F'=
可见，F'>F=mgsin θ，磁铁受到的合力方向沿斜面向上，磁铁将减速下滑，随着速度减小，F'也随之减小，磁铁所受合力减小，加速度逐渐减小。磁铁做加速度减小的减速运动，直到F'=mgsin θ，即减速到时，磁铁重新达到平衡状态，将匀速下滑。
25．（1） （2）
（3），方向竖直向上或竖直向下均可
【解析】（1）由于ab棒切割磁感线运动，回路中产出感应电流，感应电流流经电阻R和ef棒时，电流做功产生焦耳热，根据能量守恒有=QR+Qef
根据并联电路特点和焦耳定律Q=I2Rt可知，电阻R和ef棒中产生的焦耳热相等，即QR=Qef
联立解得ef棒上产生的热量Qef=
（2）设在ab棒滑行距离为d时所用时间为t，如图１
该过程中回路变化的面积ΔS=[L+(L–2dct θ)]d
根据法拉第电磁感应定律可知，在该过程中，回路中的平均感应电动势=
根据闭合电路欧姆定律可知，流经ab棒的平均电流=
根据电流的定义式可知，在该过程中，流经ab棒某横截面的电荷量q=
联立解得q=
（3）由法拉第电磁感应定律可知，当ab棒滑行x距离时，回路中的感应电动势e=B(L–2xct θ)v2
根据闭合电路欧姆定律可知，流经ef棒的电流i=
根据安培力公式可知，ef棒所受安培力F=iLB
联立解得F=
当x=0且B取最大值，即B=Bm时，F有最大值F1
根据共点力平衡条件可知，在沿导轨方向上有F1cs α=mgsin α+fm
在垂直于导轨方向上有FN=mgcs α+F1sin α，又fm=μFN
联立解得Bm=，磁感应强度的方向竖直向上或竖直向下均可
当B=Bm时，F随x的增大而减小，当F最小为F2时，x有最大值xm，此时ef棒受力示意图如图3
根据共点力平衡条件可知，在沿导轨方向上有F2cs α+fm=mgsin α
在垂直于导轨方向上有FN=mgcs α+F2sin α
联立解得xm=