抢分秘籍13 电磁感应中的动力学、能量和动量问题（三大题型）-2025年高考物理冲刺抢押秘籍（新高考通用）（解析版）.docx

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秘籍13电磁感应中的动力学、能量和动量问题

【解密高考】

【题型一】电磁感应中的动力学问题

【题型二】电磁感应中的能量问题

【题型三】电磁感应中的动量问题

：牛顿运动定律、能量守恒定律（功能关系）、动量定理电磁感应中动力学问题、能量和动量问题的基础，此类问题结合楞次定律或右手定则判断感应电流的方向，综合运动、受力、能量和动量考查考生对研究对象分析推理能力，常以导棒（线框）切割模型出题，高考中以压轴题（选择或大题）出现。

：分析电磁感应中的动力学、能量和动量问题时，研究对象（导棒或线框）的受力析很是关键，正确受力分析后，知道电路用电器是如何连接，综合法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、动量定律和能量守恒定律进行解题。

【题型一】电磁感应中的动力学问题

1.导体棒的动力学分析

电磁感应现象中产生的感应电流在磁场中受到安培力的作用，从而影响导体棒(或线圈)的受力情况和运动情况。涉及安培力大小、方向的分析。

2．两种状态及处理方法

状态

特征

处理方法

平衡态

加速度为零

根据平衡条件列式分析

非平

衡态

加速度不为零

根据牛顿第二定律进行分析或结合功能关系进行分析

3．力学对象和电学对象的相互关系

4．动态分析的基本思路

【例1】如图，一绝缘轻线跨过两个在同一竖直面（纸面）内的光滑轻质定滑轮，绳的一端连接一个小物块，另一端连接一圆形金属线框；左边滑轮的下方虚线所围的区域内有一匀强磁场，其磁感应强度的方向与纸面垂直。初始时线框位于磁场上方，以某一速度竖直向下运动。已知线框完全在磁场中时速度大小不断增加，轻线始终处于拉紧状态。忽略空气阻力，则可能的情况是（）

A．线框不会完全离开磁场

B．线框完全离开磁场，然后做加速运动

C．线框完全离开磁场，然后做匀速运动

D．线框刚好完全离开磁场时的速度一定大于刚开始进入磁场时的速度

【答案】B

【详解】A．线框完全在磁场中时不受安培力，其速度大小不断增加，说明线框的质量大于物块的质量，线框经过磁场下边缘时安培力会阻碍线圈下降，但不会“阻止”线圈下降，即线框会完全离开磁场，故A错误；

BC．以上分析可知，线框的质量大于物块的质量，线框离开磁场后不受安培力，所以线框完全离开磁场后做加速运动，故B正确，C错误；

D．由于初速度大小不确定，线框进入磁场过程中可能先减速再加速，线框离开磁场过程中，也可能先减速再匀速，所以线框刚好完全离开磁场时的速度不一定大于刚开始进入磁场时的速度，故D错误。

故选B。

用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题

【例2】（多选）下面是一种电动汽车能量回收系统简化结构图。行驶过程，电动机驱动车轮转动。制动过程，电动机用作发电机给电池充电，进行能量回收，这种方式叫“再生制动”。某电动汽车4个车轮都采用轮毂电机驱动，轮毂电机内由固定在转子上的强磁铁形成方向交替的等宽辐向磁场，可视为线圈处于方向交替的匀强磁场中，磁感应强度大小为。正方形线圈固定在定子上，边长与磁场宽度相等均为，每组线圈匝数均为，每个轮毂上有组线圈，4个车轮上的线圈串联后通过换向器（未画出）与动力电池连接。已知某次开始制动时线圈相对磁场速率为，回路总电阻为，下列说法正确的有（???）

A．行驶过程，断开，闭合

B．制动过程，断开，闭合

C．开始制动时，全部线圈产生的总电动势为

D．开始制动时，每组线圈受到的安培力为

【答案】BC

【详解】AB．行驶过程，电动机驱动车轮转动，则闭合，断开；制动过程，电动机用作发电机给电池充电，则断开，闭合，故A错误，B正确；

C．由图可知，线圈左右两边同时切割磁感线，4个车轮上的线圈串联，则开始制动时，全部线圈产生的总电动势为

故C正确；

D．开始制动时，回路中的电流为

线圈左右两边的安培力同向，则每组线圈受到的安培力为

故D错误；

故选BC。

【例3】在如下图所示的甲、乙、丙图中，MN、PQ是固定在同一水平面内足够长的平行金属导轨。导体棒ab垂直放在导轨上，导轨都处于垂直水平面向下的匀强磁场中，导体棒和导轨间的摩擦不计，导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，甲图中的电容器C原来不带电。今给导体棒ab一个向右的初速度，在甲、乙、丙图中导体棒ab在磁场中的运动状态是（）

A．甲图中，棒做加速度减小的减速运动至静止

B．乙图中，棒匀减速运动直到最终静止

C．丙图中，棒最终做匀速运动

D．甲、乙、丙中，棒最终都静止

【答案】C

【详解】A．图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，当电容器C极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，ab棒不受安培力，向右做匀速运动，故A错误；

B．图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，通过电阻R转化为内能，ab棒速度减小，当ab棒的动能全部转