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）（原卷版）.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

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

【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

【变式1】如图所示，足够长水平导轨处于竖直向下的匀强磁场中，导体棒垂直于导轨静置。开关S闭合后，导体棒沿导轨无摩擦运动，不计导轨电阻。关于该棒的速度、加速度、通过的电流及穿过回路中的磁通量随时间变化的图像，可能正确的是（）

A． B．

C． D．

【变式2】（多选）如图所示，两根相距为的平行光滑金属导轨倾斜放置，处于垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，两导轨顶端与电容器相连，质量为、长度为的金属杆垂直导轨放置，金属杆与导轨接触良好。开始时电容器不带电，金属杆被锁定在距倾斜导轨底端处。已知两导轨倾角均为，电容器电容为，重力加速度为，不计一切电阻。现解除锁定，下列说法正确的是（）

A．金属杆下滑过程中做加速度减小的变加速直线运动

B．若增大电容器电容，金属杆下滑时间变短

C．金属杆下滑到导轨底端时电容器极板间电压

D．金属杆下滑到导轨底端时电容器储存的电能

【题型二】电磁感应中的能量问题

电磁感应中的能量转化及焦耳热的求法

(1)电磁感应中的能量转化

闭合电路的部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，通有感应电流的导体在磁场中受安培力。外力克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能；通有感应电流的导体在磁场中通过受安培力做功或通过电阻发热，使电能转化为其他形式的能。

电磁感应现象中能量转化的实质是其他形式的能和电能之间的转化。如图所示。

(2)求解电磁感应