2022-2023学年高二物理举一反三系列（人教版选择性必修第二册）专题2.10 电磁感应中的能量、动量问题（原卷版）.pdfVIP

专题2.10电磁感应中的能量、动量问题

【人教版】

【题型1感生过程的能量问题】

【题型2电磁感应与动量定理综合】

【题型3电磁感应与动量守恒定律综合】

【题型4电磁感应过程电荷量的求解】

【题型5动生与感生综合的问题】

【题型1感生过程的能量问题】

【例1】用导线绕一圆环，环内有一用同样导线折成的内接正方形线框，圆环与线框绝缘，

如图甲所示．圆环的半径R＝2m，导线单位长度的电阻r＝0.2Ω/m.把它们放在磁感应强度

0

为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面(纸面)向里．磁感应强度B随时间t变化如图

乙所示，求：

(1)正方形线框产生的感应电动势；

(2)在0～2.0s内，圆环产生的焦耳热；

(3)若不知道圆环半径数值，在0～2.0s内，圆环中的电流与正方形线框中的电流之比．

【变式1-1】某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方

式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方

静止，此时电子秤的示数为m。下列说法正确的是()

0

A．将磁铁加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0

B．将磁铁匀速远离线圈的过程中，电子秤的示数大于m0

C．将磁铁加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视)

D．将磁铁匀速插向线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热

【变式1-2】(多选)在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线

2

圈所围的面积为0.1m，线圈电阻为1Ω.规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时

针方向，如图5甲所示，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．以下说法正

确的是()

A．在0～2s时间内，I的最大值为0.01A

B．在3～5s时间内，I的大小越来越小

C．前2s内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01C

D．第3s内，线圈的发热功率最大

【变式1-3】管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，

圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电

流产生的热量使接缝处的材料熔化并焊接。则下列说法正确的是()

A．该焊机也能焊接塑料圆管的接缝

B．线圈的电阻越大，焊接效果越好

C．线圈的电源换成直流电源也能进行焊接

D．圆管的接缝处电阻较大，产生的电热较无接缝处大

【题型2电磁感应与动量定理综合】

【例2】如图所示，在光滑的水平面上宽度为L的区域内，有竖直向下的匀强磁场．现有一

个边长为a(aL)的正方形闭合线圈以垂直于磁场边界的初速度v向右滑动，穿过磁场后速

0

度刚好减为0，那么当线圈完全进入磁场时，其速度大小()

v0v0

A．大于B．等于

22

v0

C．小于D．以上均有可能

2

【变式2-1】如图所示，间距为L的水平平行金属导轨上连有一定值电阻，阻值为R，两质

量均为m的导体棒ab和cd垂直放置导轨上，两导体棒电阻均为R，棒与导轨间动摩擦因数

均为μ，导轨电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个导轨处在竖直向下的匀强磁场

中，磁感应强度为B。现用某一水平恒力向右拉导体棒ab使其从静止开始运动，当棒ab匀

速运动时，棒cd恰要开始滑动，(重力加速度为g)求：

(1)棒ab匀速运动的速度大小；

(2)若棒ab从开始运动到匀速的过程中流过的电荷量为q，这一过程经历的时间是多少？

【变式2-2】电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新

武器和航天运载器．电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器