2025年高考物理复习讲义第十章专题十二　电磁感应综合应用（含解析）.docxVIP

eq\o(\s\up7(专题十二电磁感应综合应用),\s\do5())

素养目标综合应用楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律、动能定理、能量守恒定律、动量定理、动量守恒定律分析电磁感应问题．(科学思维)

考点电磁感应中的动力学问题

1．导体的两种运动状态

(1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态．

处理方法：根据平衡条件(合力等于零)列式分析．

(2)导体的非平衡状态——加速度不为零．

处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析．

2．力学对象和电学对象的相互关系

典例1(2023·山东卷)(多选)足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上，宽为1m，电阻不计．质量为1kg、长为1m、电阻为1Ω的导体棒MN放置在导轨上，与导轨形成矩形回路并始终接触良好，Ⅰ和Ⅱ区域内分别存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度分别为B1和B2，其中B1＝2T，方向向下．用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨CD段中点与质量为0.1kg的重物相连，绳与CD垂直且平行于桌面，如图所示．某时刻MN、CD同时分别进入磁场区域Ⅰ和Ⅱ并做匀速直线运动，MN、CD与磁场边界平行．MN的速度v1＝2m/s，CD的速度为v2且v2v1，MN和导轨间的动摩擦因数为0.2.重力加速度大小取10m/s2，下列说法正确的是()

A．B2的方向向上

B．B2的方向向下

C．v2＝5m/s

D．v2＝3m/s

1．[电磁感应中的平衡问题](多选)如图甲所示，bacd是由导体做成的框架，其平面与水平面成θ角．质量为m的导体棒PQ与ab、cd垂直且接触良好，回路的总电阻为R.整个装置放在垂直于框面的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，PQ始终处于静止状态．在0～t1时间内，下列关于PQ与框架间的摩擦力Ff的说法中，有可能正确的是()

A．Ff一直在增大 B．Ff一直在减小

C．Ff先减小后增大 D．Ff先增大后减小

2．[电磁感应中的动力学问题](多选)如图所示，U形光滑金属导轨与水平面成37°角倾斜放置，现将一金属杆垂直放置在导轨上且与两导轨接触良好，在与金属杆垂直且沿着导轨向上的外力F的作用下，金属杆从静止开始做匀加速直线运动．整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，外力F的最小值为8N，经过2s金属杆运动到导轨最上端并离开导轨．已知U形金属导轨两轨道之间的距离为1m，导轨电阻可忽略不计，金属杆的质量为1kg、电阻为1Ω，磁感应强度大小为1T，重力加速度取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列说法正确的是()

A．拉力F是恒力

B．拉力F随时间t均匀增加

C．金属杆运动到导轨最上端时拉力F为12N

D．金属杆运动的加速度大小为2m/s2

考点电磁感应与能量综合问题

1．能量转化及焦耳热的求法

(1)能量转化

eq\x(\a\al(其他形式,的能量))eq\o(――→,\s\up17(克服安培),\s\do15(力做功))eq\x(\a\al(电,能))eq\o(――→,\s\up17(电流做功))eq\x(\a\al(焦耳热或其他,形式的能量))

(2)求解焦耳热Q的三种方法

2．求解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤

(1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源．

(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道哪些形式的能量发生了相互转化．

(3)根据能量守恒列方程求解．

典例2(2021·天津卷)如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距L＝1m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成θ＝30°角，N、Q两端接有R＝1Ω的电阻．一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终有良好接触，已知ab的质量m＝0.2kg，电阻r＝1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B＝1T．ab在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度v1＝0.5m/s沿导轨向上开始运动，可达到最大速度v＝2m/s.运动过程中拉力的功率恒定不变，重力加速度取g＝10m/s2.

(1)求拉力的功率P；

(2)ab开始运动后，经t＝0.09s速度达到v2＝1.5m/s，此过程中ab克服安培力做功W＝0.06J，求该过程中ab沿导轨的位移大小x.

1．[单杆切割模型]如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平U形导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、电阻为r的导体棒ab置于导体框上．不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦．ab以水平向右的初速度v0开始运动，最终停在导体框上．在此过程中()

A．导体棒做匀减速直线运动

B．导体