【精准解析】高考物理：第十章 训练·对点高效 命题点一 10.3 电磁感应规律的综合应用
(课标人教版)《高考风向标》物理 第10章 电磁感应 第3讲 电磁感应定律的综合应用
第3讲电磁感应定律的综合应用★一、考情直播1.考纲解读考纲内容能力要求考向定位1．电磁感应中的电路问题2．电磁感应中的图象问题3．电磁感应中的力与运动问题4．电磁感应中的能量及动量问题1、理解安培力做功的实质。
2．能熟练掌握电磁感应中的电路问题、图象问题、力与运动问题的分析方法与技巧。
电磁感应定律的综合应用主要表现在以下几方面：1．电磁感应问题与电路问题的综合，解决这类电磁感应中的电路问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律如右手定则、法拉第电磁感应定律等；另一方面还要考虑电路中的有关规律，如欧姆定律、串并联电路的性质等，有时可能还会用到力学的知识．2．电磁感应中切割磁感线的导体要运动，感应电流又要受到安培力的作用，因此，电磁感应问题又往往和力学问题联系在一起，解决电磁感应中的力学问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律；另一方面还要考虑力学中的有关规律，要将电磁学和力学的知识综合起来应用．2．考点整合考点一电磁感应中的图像问题电磁感应中常涉及、、和随时间t变化的图像，即B-t图像、Φ-t图像、E-t图像和I-t图像等。
对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图像，即E-x图像和I-x图像。
这些图像问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像，或由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。
不管是何种类型，电磁感应中的图像问题常需利用、和等规律分析解决。
[例1]、(08上海)如图12-1-1所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势e与导体棒位置x关系的图像是（）解析：在x=R左侧，设导体棒与圆的交点和圆心的连线与x轴正方向成θ角，则导体棒切割有效长度L=2R sinθ，电动势与有效长度成正比，故在x=R左侧，电动势与x的关系为正弦图像关系，由对称性可知在x=R右侧与左侧的图像对称。
2021届高考物理一轮复习方略关键能力·题型突破： 10.3 电磁感应规律的综合应用
关键能力·题型突破考点一电磁感应中的电路问题【典例1】(2020·大同模拟)在水平放置的两条平行光滑直金属导轨上放有一与其垂直的金属棒ab，匀强磁场与导轨平面垂直，磁场方向如图所示，导轨接有R1=5 Ω和R2=6 Ω的两定值电阻及电阻箱R，其余电阻不计。
电路中的电压表量程为0～10 V，电流表的量程为0～3 A。
现将R调至30 Ω，用F=40 N的水平向右的力使ab垂直导轨向右平移，当棒ab达到稳定状态时，两电表中有一表正好达到满偏，而另一表未达到满偏。
下列说法正确的是( )A.当棒ab达到稳定状态时，电流表满偏B.当棒ab达到稳定状态时，电压表满偏C.当棒ab达到稳定状态时，棒ab的速度大小是1 m/sD.当棒ab达到稳定状态时，棒ab的速度大小是2 m/s【通型通法】1.题型特征：明确电源，区分内外电路。
2.思维导引：(1)切割磁场线的导体相当于电源。
(2)清楚串并联电路的特点，灵活运用闭合电路欧姆定律。
【解析】选B、C。
假设电压表满偏，则通过电流表的电流为I==2 A<3 A，所以电压表可以满偏，此时电流表的示数为2 A，故A错误，B正确；棒ab匀速运动时，水平拉力F与安培力大小相等，有F A=BIL=F，感应电动势E=U+IR1=(10+2×5)V=20 V，又E=BLv，解得v==1 m/s，故C正确，D错误。
1.五个等效：2.解题流程：【加固训练】(多选)如图所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r 的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt(常量k>0)。
回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1=R0、R2=。
闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则( )A.R2两端的电压为B.电容器的a极板带正电C.滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D.正方形导线框中的感应电动势为kL2【解析】选A、C。
电磁感应规律的综合应用(解析版)-2023年高考物理压轴题专项训练(新高考专用)
压轴题07电磁感应规律的综合应用目录一，考向分析 (1)二．题型及要领归纳 (2)热点题型一以动生电动势为基综合考查导体棒运动的问题 (2)热点题型二以感生电动势为基综合考查导体棒运动的问题 (9)热点题型三以等间距双导体棒模型考动量能量问题 (16)热点题型四以不等间距双导体棒模型考动量定理与电磁规律的综合问题 (21)热点题型五以棒＋电容器模型考查力电综合问题 (27)三．压轴题速练 (33)一，考向分析1.本专题是运动学、动力学、恒定电流、电磁感应和能量等知识的综合应用，高考既以选择题的形式命题，也以计算题的形式命题。
2.学好本专题，可以极大地培养同学们数形结合的推理能力和电路分析能力，针对性的专题强化，可以提升同学们解决数形结合、利用动力学和功能关系解决电磁感应问题的信心。
3.用到的知识有：左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、平衡条件、牛顿运动定律、函数图像、动能定理和能量守恒定律等。
电磁感应综合试题往往与导轨滑杆等模型结合，考查内容主要集中在电磁感应与力学中力的平衡、力与运动、动量与能量的关系上,有时也能与电磁感应的相关图像问题相结合。
通常还与电路等知识综合成难度较大的试题，与现代科技结合密切,对理论联系实际的能力要求较高。
4.电磁感应现象中的电源与电路(1)产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
(2)在电源内部电流由负极流向正极。
(3)电源两端的电压为路端电压。
5.电荷量的求解电荷量q＝IΔt，其中I必须是电流的平均值。
由E＝n ΔΦΔt、I＝ER总、q＝IΔt联立可得q＝n ΔΦR总，与时间无关。
6.求解焦耳热Q的三种方法(1)焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于电流、电阻不变。
(2)功能关系：Q＝W克服安培力，电流变不变都适用。
(3)能量转化：Q＝ΔE(其他能的减少量)，电流变不变都适用。
7.用到的物理规律匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等。
高考物理一轮复习 第十章 专题八 电磁感应规律的综合应用(一)课件
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(2)根据法拉第电磁感应定律可得：E＝BLv 根据牛顿第二定律可得：F′－FA＝ma 即：F′－BR2＋L2rv＝ma
根据速度—时间关系可得：v＝at 联立解得：F′＝ma＋BR2＋L2rat. 答案：(1)FBR2＋L2r (2)F′＝ma＋BR2＋L2rat
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(1)若开关 S 断开，当 a 棒在竖直方向匀速运动时，b 棒恰好
静止，请判断 a 棒的运动方向，并说明理由；
(2)在第(1)问中，求 a 棒匀速运动时所需竖直方向的外力 F
的大小和方向．
(3)若将 a 棒固定，将 b 棒由静止释放，运动状态稳定后再闭
合开关 S.请说明闭合开关后，b 棒运动的速度和加速度情况，请
误；t1 时间之后，线圈两端的电压 U＝I(R1＋R2)＝3B41tπ1 r12，C 正
确；t2 时刻之后，R1 两端的电压为 U＝IR1＝B41πt1r21＝B42πt2r12，D 错
误．
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1．如图所示，竖直平面内有一金属环，其半径为 a，总电阻 为 2r(金属环粗细均匀)，磁感应强度大小为 B0 的匀强磁场垂直穿 过环平面，环的最高点 A 处用铰链连接长度为 2a、电阻为 r 的导 体棒 AB，AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为 v，则此时 A、B 两端的电压大小为( A )
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根据楞次定律可知，线圈产生的逆时针方向电流，则电容器
上极板带正电，A 正确；根据法拉第电磁感应定律，则有 E＝ΔΔΦt
高考物理第一轮复习课时跟踪练：第十章第三讲电磁感应规律的综合应用(有解析)
第十章电磁感应第三讲电磁感应规律的综合应用课时跟踪练A组基础巩固1. (2018·连云港模拟)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒．一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐．让条形磁铁从静止开始下落．条形磁铁在圆筒中的运动速率()A．均匀增大B．先增大，后减小C．逐渐增大，趋于不变D．先增大，再减小，最后不变解析：条形磁铁在下落过程中受到向上的排斥力，绝缘铜环内产生感应电流，导致条形磁铁做加速度逐渐减小的加速运动，故其速率逐渐增大，最后趋于不变，选项C正确，选项A、B、D错误．答案：C2. (2018·保定模拟)如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴，一导线折成边长为L的正方形闭合线框abcd，线框在外力作用下由纸面内图示位置从静止开始向右做匀加速运动，若电流以逆时针方向为正方向，则从线框开始运动到ab边刚进入到PQ右侧磁场的过程中，能反映线框中感应电流随时间变化规律的图象是()解析：由法拉第电磁感应定律知ab 边运动到MN 边界的过程中感应电动势E＝2BL v ＝2BLat ，感应电流为i ＝E R ＝2BLat R∝t ，C 、D 错；在ab 边从MN 边界运动到PQ 边界的过程中，产生的感应电动势为E ＝BL v ＝BLat ，感应电流为I ＝E R＝BLat R∝t ，即刚过MN 边界时感应电动势、感应电流均减小一半，所以A 错，B 对． 答案：B3. (2018·日照模拟)如图所示，两根相距为l 的平行直导轨ab 、cd ，b 、d 间连有一固定电阻R ，导轨电阻可忽略不计．MN 为放在ab 和cd 上的一导体杆，与ab 垂直，其电阻也为R .整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B ，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)．现对MN 施力使它沿导轨方向以速度v 做匀速运动．令U 表示MN 两端电压的大小，则( )A ．U ＝12v Bl B ．U ＝13v Bl C ．U ＝v Bl D ．U ＝2v Bl解析：电路中电动势为E ＝Bl v ，则MN 两端电压大小U ＝E R ＋R·R ＝12Bl v ，故A 正确．答案：A4.(多选)(2018·日照第一中学检测)如图所示，足够长的金属导轨竖直放置，金属棒ab 、cd 均通过棒两端的环套在金属导轨上．虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场，虚线下方有竖直向下的匀强磁场，两匀强磁场的磁感应强度大小均为B .ab 、cd 棒与导轨间动摩擦因数均为μ，两棒总电阻为R ，导轨电阻不计．开始两棒静止在图示位置，当cd棒无初速度释放时，对ab棒施加竖直向上的力F，使其沿导轨向上做匀加速运动．则()A．ab棒中的电流方向由b到aB．cd棒先做加速运动后做匀速运动C．cd棒所受摩擦力的最大值大于其重力D．力F做的功等于两棒产生的电热与增加的机械能之和解析：ab棒向上运动的过程中，穿过闭合回路abdc的磁通量增大，根据楞次定律可得，ab棒中的感应电流方向为b→a，故A正确；cd棒中感应电流由c 到d，其所在的区域磁场向下，所受的安培力向里，cd棒所受的滑动摩擦力向上，ab棒做匀加速运动，速度增大，产生的感应电流增加，cd棒所受的安培力增大，对导轨的压力增大，则滑动摩擦力增大，摩擦力先小于重力，后大于重力，所以cd棒先做加速运动后做减速运动，最后停止运动，故B错误；因安培力增加，cd 棒受摩擦力的作用一直增加，会大于重力，故C正确；根据动能定理可得W F－WF f－W安培－W G＝12m v2－0，力F所做的功应等于两棒产生的电热、摩擦生热与增加的机械能之和，故D错误．答案：AC5. (2018·北京模拟)如图甲所示，线圈ABCD固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈AB边所受安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是下图中的()解析：根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，可得E ＝ΔB ΔtS ，I ＝E R ，线圈AB 边所受安培力大小F ＝BIL ＝B ΔB ΔtR SL ，由于F 和SL R 不变，则B ΔB Δt不变；力F 的方向向右，根据楞次定律可知：此时通过线圈的磁通量是增加的，故磁感应强度B 增大，而ΔB Δt是减小的，故选项D 正确，选项A 、B 、C 错误． 答案：D6. (2018·青岛模拟)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框原先整个置于有界匀强磁场内，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行，现使线框沿四个不同方向以相同速率v 匀速平移出磁场，如图所示，线框移出磁场的整个过程( )A ．四种情况下ab 两端的电势差都相同B ．①图中流过线框的电荷量与v 的大小无关C ．②图中线框的电功率与v 的大小成正比D ．③图中磁场力对线框做的功与v 2成正比解析：由法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt，闭合电路欧姆定律I ＝E R ，电流定义式I ＝q Δt可得q ＝ΔΦR ，线框沿四个不同方向移出磁场，流过线框的电荷量与v 的大小无关，选项B 正确；四种情况下ab 两端的电势差不相同，选项A 错误；②图中线框的电功率P ＝E 2R，E ＝BL v ，P 与v 的二次方大小成正比，选项C 错误；③图中磁场力F ＝BIL ，I ＝E R，E ＝BL v ，磁场力对线框做功W ＝FL ，磁场力对线框做的功与v 成正比，选项D 错误．答案：B7. (2018·济宁模拟)如图所示，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b 和下边界d 水平．在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平．线圈从水平面a 开始下落．已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离．若线圈下边刚通过水平面b 、c (位于磁场中)和d 时，线圈所受到的磁场力的大小分别为F b 、F c 和F d ，则( )A ．F d >F c >F bB ．F c <F d <F bC ．F c >F b >F dD ．F c <F b <F d解析：从a 到b 线圈做自由落体运动，线圈全部进入磁场后，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，因而也不受磁场力，即F c ＝0，从b 到d 线圈继续加速，v d >v b ，当线圈在进入和离开磁场时，穿过线圈的磁通量变化，线圈中产生感应电流，受磁场力作用，其大小为：F ＝BIl ＝B Bl v R l ＝B 2l 2v R，因v d >v b ，所以F d >F b >F c ，选项D 正确．答案：D8. (2018·聊城模拟)如图甲是半径为a 的圆形导线框，电阻为R ，虚线是圆的一条弦，虚线左右两侧导线框内磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，设垂直线框向里的磁场方向为正，求：(1)线框中0～t 0时间内的感应电流大小和方向；(2)线框中0～t 0时间内产生的热量．解析：(1)设虚线左侧的面积为S 1，右侧的面积为S 2，则根据法拉第电磁感应定律得：向里的变化磁场产生的感应电动势为E 1＝S 1ΔB 1Δt， 感应电流方向为逆时针；方向向外的变化磁场产生的感应电动势为E 2＝S 2ΔB 2Δt. 感应电流方向为逆时针方向；从题图乙中可以得到ΔB 1Δt＝B 0t 0， ΔB 2Δt＝B 0t 0. 感应电流为I ＝E 1＋E 2R ＝πa 2B 0Rt 0，方向为逆时针方向． (2)根据焦耳定律可得Q ＝I 2Rt 0＝π2a 4B 20Rt 0. 答案：(1)πa 2B 0Rt 0 逆时针方向 (2)π2a 4B 20Rt 0B 组 能力提升9．(2016·浙江卷)如图所示，a 、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长l a ＝3l b ，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则( )A ．两线圈内产生顺时针方向的感应电流B ．a 、b 线圈中感应电动势之比为9∶1C ．a 、b 线圈中感应电流之比为3∶4D ．a 、b 线圈中电功率之比为3∶1解析：当磁感应强度变大时，由楞次定律知，线圈中感应电流的磁场方向垂直纸面向外，由安培定则知，线圈内产生逆时针方向的感应电流，选项A 错误；由法拉第电磁感应定律E ＝S ΔB Δt及S a ∶S b ＝9∶1知，E a ＝9E b ，选项B 正确；由R ＝ρL S ′知，两线圈的电阻关系为R a ＝3R b ，其感应电流之比为I a ∶I b ＝3∶1，选项C 错误；两线圈的电功率之比为P a ∶P b ＝E a I a ∶E b I b ＝27∶1，选项D 错误．答案：B10.如图所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L ，高为L .在该区域内分布着如图所示的磁场，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B .一边长为L 、总电阻为R 的正方形导线框abcd ，从图示位置开始沿x 轴正方向以速度v 匀速穿过磁场区域．取沿顺时针的感应电流方向为正，则下列表示线框中电流i 随bc 边的位置坐标x 变化的图象正确的是( )解析：0～L 过程中，无感应电流；L ～2L 过程中bc 边切割磁场的有效长度逐渐增大，电流沿顺时针方向，大小由0均匀增大到BL v R；2L ～3L 过程中ad 和bc 分别切割左右磁场，总电动势BL v 不变，感应电流大小不变，电流沿逆时针方向；3L ～4L 过程中ad 边切割磁场有效长度逐渐减小，电流沿顺时针方向，大小由BL v R均匀减小到0，故选项D 正确． 答案：D 11.(多选)(2017·湖南师大附中等四校联考)如图所示，AB 、CD 为两个平行的水平光滑金属导轨，处在方向竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场中；AB 、CD 的间距为L ，左右两端均接有阻值为R 的电阻；质量为m 、长为L 且不计电阻的导体棒MN 放在导轨上，甲、乙为两根相同的轻质弹簧，弹簧一端与导体棒MN 中点连接，另一端均被固定；导体棒MN 与导轨接触良好；开始时，弹簧均处于自然长度，导体棒MN 具有水平向左的初速度v 0，经过一段时间，导体棒MN 第一次运动到最右端，这一过程中AC 间的电阻R 上产生的焦耳热为Q ，则( )A ．初始时刻导体棒MN 所受的安培力大小为2B 2L 2v 0RB ．从初始时刻至导体棒MN 第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的焦耳热大于2Q 3C ．当导体棒MN 第一次到达最右端时，每根弹簧具有的弹性势能为14m v 20－QD ．当导体棒MN 再次回到初始位置时，AC 间电阻R 的热功率为B 2L 2v 20R解析：由F ＝BIL 及I ＝BL v 0R 并，得安培力大小为F A ＝2B 2L 2v 0R ，故A 正确；由题知，导体棒MN 第一次运动至最右端的过程中，AC 间电阻R 上产生的焦耳热为Q ，回路中产生的总焦耳热为2Q ，由于安培力始终对MN 做负功，产生焦耳热，MN 第一次达到最左端的过程中，平均速度最大，平均安培力最大，位移也最大，MN 克服安培力做功最大，整个回路中产生的焦耳热应大于13×2Q ＝23Q ，故B 正确；由能量守恒得知，当MN 第一次达到最右端时，MN 的机械能全部转化为整个回路中的焦耳热和甲、乙弹簧的弹性势能，又甲、乙两弹簧的弹性势能相等，所以甲具有的弹性势能为12⎝ ⎛⎭⎪⎫12m v 20－2Q ＝14m v 20－Q ，故C 正确；当MN 再次回到初始位置时，速度小于v 0，MN 产生的感应电动势小于BL v 0，则AC 间电阻R 的热功率小于B 2L 2v 20R，故D 错误． 答案：ABC12.(2018·天津静海一中模拟)如图所示，左右两边分别有两根平行金属导轨相距均为L ，左导轨与水平面夹角为30°，右导轨与水平面夹角为60°，左右导轨上端用导线连接．导轨空间内存在匀强磁场，左边的导轨处在方向沿左导轨平面斜向下，磁感应强度大小为B 的匀强磁场中．右边的导轨处在垂直于右导轨平面斜向上，磁感应强度大小也为B 的匀强磁场中．质量均为m 的导体杆ab 和cd 垂直导轨分别放于左右两侧导轨上，已知两导体杆与两侧导轨间动摩擦因数均为μ＝32，回路电阻恒为R ，若同时无初速度释放两导体杆，发现cd 沿右导轨下滑s 距离时，ab 才开始运动(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力)．求：(1)ab 刚要开始运动时cd 的速度v ；(2)以上过程中，回路中共产生多少焦耳热；(3)cd 的最终速度为多少？解析：(1)ab 刚运动时，有F N ＝mg cos 30°－F 安，μF N ＝mg sin 30°，得F 安＝36mg ，由安培力公式F 安＝BIL ，得I ＝3mg 6BL，由闭合电路欧姆定律I＝E R，解得E＝3mgR 6BL，对cd，由法拉第电磁感应定律得E＝BL v，解得v＝3mgR 6B2L2.(2)由动能定理得mgs sin 60°－μmgs cos 60°－W克安＝12m v2，而W克安＝Q，故：Q＝mg4⎝⎛⎭⎪⎫3s－m2gR26B4L4.(3)根据牛顿第二定律得mg sin 60°＝μmg cos 60°＋B2L2v mR，解得v m＝3mgR 4B2L2.答案：(1)3mgR6B2L2(2)mg4⎝⎛⎭⎪⎫3s－m2gR26B4L4(3)3mgR 4B2L2。
2021高考人教版物理：第10章第3讲电磁感应规律的综合应用(含解析)
培力做负功，即上升过程中合力做的功大于重力做的功，下降过程中合力做的功
小于重力做的功，即上升过程中合力做功大于下降过程中合力做的功， A 错误；
分析线框的运动过程可知，对应于同一位置，上升过程的安培力大于下降过程的
安培力，而上升、下降位移相等，故上升过程克服安培力做功大于下降过程中克
服安培力做的功，故上升过程中线框产生的热量多，所以 B 正确；以线框为对象
2mgR A ． a、 b 两个线框匀速运动的速度大小为 B2l2 B．线框 a 从其下边进入磁场到上边离开磁场所用时间为
3B2l3 mgR
C．从开始运动到线框 a 全部进入磁场的过程中，线框 a 所产生的焦耳热为 mgl
D．从开始运动到线框 a 全部进入磁场的过程中， 两线框共克服安培力做功为 2mgl
最终导体棒静止时，导体棒中感应电流为零，所受安培力为零，在重力和轻弹簧
的弹力作用下受力平衡，轻弹簧处于压缩状态， mg＝kx2，解得此时轻弹簧的压缩
mg 量 x2＝ k ， C 正确；由于初始时刻和最终轻弹簧的形变量大小相同，轻弹簧的弹 性势能相等，重力做功 mg(x1＋x2)，导体棒动能减少 12mv20，根据能量守恒定律和功
答案
(1)4 m/s
备考2021年高考物理一轮：第十章 第3讲 电磁感应规律的综合应用
备考2021年高考物理一轮：第十章第3讲电磁感应规律的综合应用第3讲电磁感应规律的综合应用(一)――电路和图象板块一主干梳理・夯实基础【知识点1】电磁感应和电路的综合Ⅱ1、对电源的理解:在电磁感应现象中,产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
如:切割磁感线的导体棒、有磁通量变化的线圈等。
2、对电路的理解:内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈；除电源外其余部分是外电路,外电路由电阻、电容等电学元件组成。
在外电路中,电流从高电势处流向低电势处；在内电路中,电流则从低电势处流向高电势处。
3、与电路相联系的几个公式ΔΦ(1)电源电动势:E＝n或E＝Blv。
ΔtE(2)闭合电路欧姆定律:I＝。
R＋r电源的内电压:U内＝Ir。
电源的路端电压:U外＝IR＝E－Ir。
(3)消耗功率:P外＝IU,P总＝EI。
(4)电热:Q＝I2Rt。
【知识点2】电磁感应中的图象问题Ⅱ板块二考点细研・悟法培优考点1电磁感应中的电路问题[解题技巧]1. 问题归类(1)以部分电路欧姆定律为中心,对六个基本物理量(电压、电流、电阻、电功、电功率、电热)、三条定律(部分电路欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)以及若干基本规律(串、并联电路特点等)进行考查； (2)以闭合电路欧姆定律为中心,对电动势概念,闭合电路中的电流、路端电压以及闭合电路中能量的转化进行考查。
2、基本方法(1)确定电源:先判断产生电磁感应的是哪一部分导体,该部分导体可视为电源。
(2)分析电路结构,画等效电路图。
(3)利用电路规律求解,主要有欧姆定律、串并联规律等。
3、误区分析(1)不能正确根据感应电动势及感应电流的方向分析外电路中电势的高低。
因产生感应电动势的那部分电路相当于电源部分,故该部分电路中的电流相当于电源内部的电流,而外电路中电流的方向仍是从高电势到低电势。
(2)应用欧姆定律分析求解电路时,没有考虑到电源的内阻对电路的影响。
(3)对连接在电路中电表的读数不能正确进行分析,例如并联在等效电源两端的电压表,其示数是路端电压,而不是等效电源的电动势。
新版高考物理 第十章 电磁感应 10-4-3 电磁感应问题的综合应用课件.ppt
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课堂互动
应用动力学知识和功能关系解决力、电综合问题与 解决纯力学问题的分析方法相似，动力学中的物理规 律在电磁学中同样适用，分析受力时只是多了个安培 力或电场力或洛伦兹力。
题组剖析
典例 (20分) (2016·渝中区二模)如图，电阻不计的相同的光滑弯折金 属轨道MON与M′O′N′均固定在竖直面内，二者平行且正对，间距为L＝1 m， 构成的斜面NOO′N′与MOO′M′跟水平面夹角均为α＝30°，两边斜面均处于垂 直于斜面的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B＝0.1 T。t＝0时，将长度也 为L，电阻R＝0.1 Ω的金属杆ab在轨道上无初速度释放。金属杆与轨道接触 良好，轨道足够长。(g取10 m/s2，不计空气阻力，轨道与地面绝缘)求：
题组剖析
2．再读题―→过程分析―→选取规律
过程 分析 ab杆由静止释放，ab杆做匀加速直线运动t＝2 s 时释放金属杆 cd，cd 由于受力
平衡，处于静止状态，ab 杆受力平衡，开始匀速下滑
选取 对cd杆，平衡条件：mgsin α＝BIL 对 ab 杆
规律
牛顿第二定律：mgsin α＝ma 运动学公式：v＝at 法拉第电磁感应定律：E＝BLv
(1)t时刻杆ab产生的感应电动势的大小E； (2)在t＝2 s时将与ab完全相同的金属杆cd放在MOO′M′上，发现cd恰能 静止，求ab 杆的质量m以及放上杆cd后ab杆每下滑位移s＝1 m回路产1．读题―→抓关键点―→提取信息 (1)“光滑弯折金属轨道”―隐―含→不计杆与轨道间摩擦力 (2)“与 ab 完全相同的金属杆 cd”―隐―含→杆 ab、cd 的电阻、质量均相同 (3)“cd 恰能静止”―隐―含→cd 受力平衡，那么 ab 杆受力也平衡
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1.如图,由某种粗细均匀的总电阻为 3R 的金属条制成的矩形线框 abcd, 固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场 B 中。一接入电路电 阻为 R 的导体棒 PQ,在水平拉力作用下沿 ab、dc 以速度 v 匀速滑动, 滑动过程 PQ 始终与 ab 垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在 PQ 从靠 近 ad 处向 bc 滑动的过程中 ( )
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可绕 O 转动的金属杆,M 端位于 PQS 上,OM 与轨道接触良好。空间存在 与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为 B。现使 OM 从 OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到 OS 位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感 应强度的大小以一定的变化率从 B 增加到 B′(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ 中,流过 OM 的电荷量相等,则 等于 ( )
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A.PQ 中电流先增大后减小 B.PQ 两端电压先减小后增大 C.PQ 上拉力的功率先减小后增大 D.线框消耗的电功率先减小后增大 【解析】选 C。导体棒 PQ 滑动过程中外电阻先变大到最大值 0.75R 后 变小,因此 PQ 中电流先减小后增大,PQ 两端电压先增大后减小,选项 A、 B 错;据电源输出功率与外电阻变化规律可知线框消耗的电功率先增大 后减小,选项 D 错;导体棒 PQ 上拉力的功率等于电路总功率,电动势不 变,据 PQ 中电流变化可知 PQ 上拉力的功率先减小后增大,选项 C 正确。 2.(2018·全国卷Ⅰ)如图,导体轨道 OPQS 固定,其中 PQS 是半圆弧,Q 为半圆弧的中点,O 为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM 是有一定电阻、
A. B. C. D.2 【解析】选 B。由 q= t、 = 、 =n 解得:q=n 。过程Ⅰ中流过 OM
的电荷量 q1= = ;过程Ⅱ中流过 OM 的电荷量
q2=
=
。而 q1=q2,即 =
,解得 = 。
3.(2019·抚顺模拟)如图所示,均匀金属圆环的总电阻为 4R,磁感应强 度为 B 的匀强磁场垂直穿过圆环。金属杆 OM 的长为 l,阻值为 R,M 端与 环接触良好,绕过圆心 O 的转轴以恒定的角速度ω顺时针转动。阻值为 R 的电阻一端用导线和环上的 A 点连接,另一端和金属杆的转轴 O 处的 端点相连接。下列判断正确的是 ( )
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A.OM 两点间电势差绝对值的最大值为 B.金属杆 OM 旋转产生的感应电动势恒为 C.通过电阻 R 的电流的最小值为 ,方向从 Q 到 P D.通过电阻 R 的电流的最大值为 ,且 P、Q 两点电势满足φP>φQ 【解析】选 B。M 端线速度为 v=ωl,OM 切割磁感线产生的感应电动势为 E= Bl2ω,选项 B 正确;当 M 端位于最上端时,圆环两部分电阻相等,并联 电阻最大,电流最小,R 并= ×2R=R,通过电阻 R 的电流的最小值为 Imin= = ,根据右手定则可得电流方向从 Q 到 P,选项 C 错误;OM 作为 电源,外电阻增大,总电流减小,内电压减小,路端电压增大,所以外电 阻最大时,OM 两点间电势差绝对值最大,其最大值为 U=Imin×2R= , 选项 A 错误;当 M 位于最下端时圆环被接入的电阻为 0,此时有最大电流 Imax= = ,根据右手定则可得电流方向从 Q 到 P,P、Q 两点电势满足 φP<φQ,选项 D 错误。