高考物理二轮复习考点第十章电磁感应专题电磁感应中的综合问题
2025年高考二轮复习物理专题分层突破练11 电磁感应规律及综合应用5
专题分层突破练11电磁感应规律及综合应用选择题:每小题6分,共60分基础巩固1.(2024辽宁朝阳二模)如图所示,薄玻璃板上放有两个粗细相同的玻璃水杯,杯中装入质量相等的纯净水,其中右侧水杯内的底部平放一薄铜片,在两个水杯中都放入温度传感器用来测水的温度。
在玻璃板的下方,一装有多个磁体的塑料圆盘旋转起来,经过一段时间,可以观测到右侧水杯中水的温度明显上升,而左侧水杯中水的温度没有变化,这是()A.磁体使水杯中的水产生涡流引起的B.磁体使水杯底部的铜片产生涡流引起的C.磁体与空气摩擦生热引起的D.磁体使水杯底部的铜片磁化引起的答案B解析纯净水是绝缘体,磁体不能使水产生涡流,A错误;磁体在转动过程中,通过铜片的磁通量发生变化,在铜片中产生涡流,电流生热使水的温度升高,B正确;若磁体与空气摩擦生热,对两侧水杯中水的温度的影响应该是一样的,不能仅一侧升温明显,C错误;磁体不能使铜片磁化,且磁化也不能产生热量,D错误。
⏜是半径为R的半圆弧,b为圆弧的2.(2024湖南卷)如图所示,有一硬质导线Oabc,其中abc中点,直线段Oa长为R且垂直于直径ac。
该导线在纸面内绕O点逆时针转动,导线始终在垂直纸面向里的匀强磁场中。
则O、a、b、c各点电势关系为()A.φO>φa>φb>φcB.φO<φa<φb<φcC.φO>φa>φb=φcD.φO<φa<φb=φc答案C解析本题考查导体切割磁感线产生感应电动势。
如图所示,该导线在纸面内绕O点逆时针转动,相当于Oa、Ob、Oc导体棒转动切割磁感线,根据右手定则可知O点电势最Bωl2,又l Ob=l Oc=√5R>l Oa,所以0<U Oa<U Ob=U Oc,得φO>φa>φb=φc,故选高;根据E=Blv=12项C正确。
3.(2024四川绵阳一模)如图所示的电路中,A1、A2和A3是三个阻值恒为R且相同的小灯泡,L是自感系数相当大的线圈,其直流电阻也为R。
高考总复习《物理》电磁感应中的综合问题ppt课件
(2)在区间－0.2 m≤x≤0.2 m，金属棒 ab 受安培力：F＝5xIL
由此画出 F-x 图象如图所示。 在 F-x 图象中，由图线与横轴围成的“面积”表示力 F 所 做的功，则 安培力做功：W＝5I2L(x12－x22) 由动能定理得：W＝12mv22－12mv12 联立以上各式，代入数据解得 v2＝ 4.6 m/s。
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(3)棒ab从x3＝－0.2 m至以v匀速运动过程中，通过金属
棒的电荷量为Q，对棒ab运用动量定理：
－BLQ＝mv－mv3
棒ab匀速运动时产生的电动势u＝BLv
电容器所带电荷量Q＝C以上各式，得Q＝CCBB2LL2m＋vm3 ＝27 C。
[答案]
律对运动过程中各物理量进行分析。 4．能量分析 分析运动过程中各力做功情况，明确能量转化形式。 5．规律分析 根据牛顿第二定律、运动学方程、动能定理、能量守恒
定律合理组合优化。
[验备考能力]
1．(2018·浙江4月选考)如图所示，在竖直平面内建立xOy坐标 系，在0≤x≤0.65 m、y≤0.40 m范围内存在一具有理想边 界、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域。一边长l＝0.10 m、 质量m＝0.02 kg、电阻R＝0.40 Ω的匀质正方形刚性导线框 abcd处于图示位置，其中心的坐标为(0,0.65 m)。现将线框以 初速度v0＝2.0 m/s水平向右抛出，线框在进入磁场过程中速 度保持不变，然后在磁场中运动，最后从磁场右边界离开磁 场区域，完成运动全过程。线框在全过程中始终处于xOy平 面内、其ab边与x轴保持平行，空气阻力不计。求：
2014高考物理二轮复习：知识必备 专题十一 电磁感应规律的综合应用
一、电磁感应中的电路问题
1. 内电路和外电路.
(1) 切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源.
(2) 该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻,其余部分是外电路.
2. 电源电动势E=Blv或E=n Δ
Δt
.
二、电磁感应图象问题应用的知识为: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、欧姆定律、牛顿运动定律、函数图象知识等
三、感应电流在磁场中所受的安培力
1. 安培力的大小F=BIL=
·
BL E
R=
22v
B L
R.
2. 安培力的方向判断.
(1) 右手定则和左手定则相结合,先用右手定则确定感应电流方向,再用左手定则判断感应电流所受安培力的方向.
(2) 用楞次定律判断,感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向相反.
四、电磁感应的能量转化
1. 电磁感应现象的实质是其他形式的能和电能之间的转化.
2. 感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力做功,将其他形式的能转化为电能,电流做功再将电能转化为内能.
3. 电流做功产生的热量用焦耳定律计算,公式为Q=I2Rt.。
高中物理专题15：电磁感应力学综合题doc高中物理
高中物理专题15：电磁感应力学综合题doc 高中物理——电磁感应中的力学咨询题电磁感应中中学物理的一个重要〝节点〞，许多咨询题涉及到力和运动、动量和能量、电路和安培力等多方面的知识，综合性强，也是高考的重点和难点，往往是以〝压轴题〞形式显现．因此，在二轮复习中，要综合运用前面各章知识处理咨询题，提高分析咨询题、解决咨询题的能力．本学案以高考题入手，通过对例题分析探究，让学生感知高考命题的意图，剖析学生分析咨询题的思路，培养能力．例1.【2003年高考江苏卷】如右图所示，两根平行金属导端点P 、Q 用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l =0.20 m ．有随时刻变化的匀强磁场垂直于桌面，磁感应强度B 与时刻t 的关系为B=kt ，比例系数k ＝0.020 T ／s ．一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直．在t=0时刻，轨固定在水平桌面上，每根导轨每m 的电阻为r 0＝0.10Ω／m ，导轨的金属杆紧靠在P 、Q 端，在外力作用下，杆恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t ＝6.0 s 时金属杆所受的安培力．[解题思路] 以a 示金属杆运动的加速度，在t 时刻，金属杆与初始位置的距离L ＝21at 2 现在杆的速度v ＝at这时，杆与导轨构成的回路的面积S=L l回路中的感应电动势E ＝S tB ∆∆＋B lv 而k tBt t t B t B kt B =∆-∆+=∆∆=)( 回路的总电阻 R ＝2Lr 0 回路中的感应电流，R E I =作用于杆的安培力F ＝BlI解得t r l k F 02223= 代入数据为F ＝1.44×10-3N例2． (2000年高考试题)如右上图所示，一对平行光滑R 轨道放置在水平地面上，两轨道间距L ＝0.20 m ，电阻R ＝1.0 Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆与轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B ＝0.50T 的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下．现用一外力F 沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动．测得力F 与时刻t 的关系如以下图所示．求杆的质量m 和加速度a ．解析：导体杆在轨道上做匀加速直线运动，用v 表示其速度，t 表示时刻，那么有v ＝at ①杆切割磁感线，将产生感应电动势E ＝BLv ②在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流I=E/R ③杆受到的安培力为F 安=IBL ④依照牛顿第二定律，有F －F 安＝ma ⑤ 联立以上各式，得at R l B ma F 22 ⑥ 由图线上各点代入⑥式，可解得a ＝10m/s 2，m ＝0.1kg例3． (2003年高考新课程理综)两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感强度B ＝0.05T 的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻专门小，可忽略不计．导轨间的距离l ＝0.20 m ．两根质量均为m＝0.10 kg 的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻为R ＝0.50Ω．在t ＝0时刻，两杆都处于静止状态．现有一与导轨平行、大小为0.20 N 的恒力F 作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动．通过t ＝5.0s ，金属杆甲的加速度为a ＝1.37 m ／s ，咨询现在两金属杆的速度各为多少?此题综合了法拉第电磁感应定律、安培力、左手定那么、牛顿第二定律、动量定理、全电路欧姆定律等知识，考查考生多角度、全方位综合分析咨询题的能力．设任一时刻t ，两金属杆甲、乙之间的距离为x ，速度分不为v l 和v 2，通过专门短的时刻△t ，杆甲移动距离v 1△t ，杆乙移动距离v 2△t ，回路面积改变△S ＝[(x 一ν2△t )+ν1△t]l —l χ＝(ν1-ν2) △t由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势E ＝B △S/△t ＝B ι(νl 一ν2)回路中的电流i ＝E ／2 R杆甲的运动方程F —B l i ＝ma由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反，因此两杆的动量(t ＝0时为0)等于外力F 的冲量．Ft ＝m νl ＋m ν2联立以上各式解得ν1＝[Ft/m ＋2R(F 一ma)／B 2l 2]／2ν2＝[Ft ／m 一2R(F 一ma)／B 2l 2]／2代入数据得移νl ＝8.15 m ／s ，v 2＝1.85 m ／s练习1、．如图l ，ab 和cd 是位于水平面内的平行金属轨道，其电阻可忽略不计．af 之间连接一阻值为R 的电阻．ef 为一垂直于ab 和cd 的金属杆，它与ab 和cd 接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动．ef 长为l ，电阻可忽略．整个装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直于图中纸面向里，磁感应强度为B ，当施外力使杆ef 以速度v 向右匀速运动时，杆ef 所受的安培力为( A )． R l vB A 2. R vBl B R l vB C 2 RvBl D 2图1 图22、如图2所示·两条水平虚线之间有垂直于纸面向里、宽度为d 、磁感应强度为B 的匀强磁场．质量为m 、电阻为R 的正方形线圈边长为L(L<d)，线圈下边缘到磁场上边界的距离为h ．将线圈由静止开释，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度差不多上v 0在整个线圈穿过磁场的全过程中(从下边缘进入磁场到上边缘穿出磁场)，以下讲法中正确的选项是( D )．A·线圈可能一直做匀速运动B ．线圈可能先加速后减速C ．线圈的最小速度一定是mgR ／B 2 L 2D ．线圈的最小速度一定是)(2l d h g +-3、如图3所示，竖直放置的螺线管与导线abed 构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平面桌面上有一导体圆环．导线abcd 所围区域内磁场的磁感强度按图1 5—11中哪一图线所表示的方式随时咨询变化时，导体圆环将受到向上的磁场力作用?( A )．图3 A B C D4、如图4所示，磁感应强度的方向垂直于轨道平面倾斜向下，当磁场从零平均增大时，金属杆ab 始终处于静止状态，那么金属杆受到的静摩擦力将( D )．A ．逐步增大B ．逐步减小C ．先逐步增大，后逐步减小D ．先逐步减小，后逐步增大图45、如下图，一闭合线圈从高处自由落下，穿过一个有界的水平方向的匀强磁场区(磁场方向与线圈平面垂直)，线圈的一个边始终与磁场区的边界平行，且保持竖直的状态不变．在下落过程中，当线圈先后通过位置I 、Ⅱ、Ⅲ时，其加速度的大小分不为a 1、a 2、a 3( B )．A ． a 1<g ，a 2=g ，a 3<gB ．a l <g ，a 2<g ，a 3<gC ． a 1<g,a 2=0,a 3=gD ．a 1<g ，a 2>g ，a 3<g图5 图66、如图6所示，有两根和水平方向成a 角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R ，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为B ．一根质量为m 的金属杆从轨道上由静止滑下，通过足够长的时刻后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度Vm ,那么( BC )．A ．假如B 增大，Vm 将变大 B ．假如a 变大， Vm 将变大C ．假如R 变大，Vm 将变大D ．假如M 变小，Vm 将变大7、超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具．其推进原理能够简化为如图6所示的模型：在水平面上相距L 的两根平行直导轨咨询，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B 1和B 2，且B 1=B 2=B ，每个磁场的宽差不多上ι，相间排列，所有这些磁场都以速度V 向右匀速运动．这时跨在两导轨间的长为L 、宽为ι的金属框abcd(悬浮在导轨上方)在磁场力作用下也将会向右运动．设金属框的总电阻为R ，运动中所受到的阻力恒为f ，那么金属框的最大速度可表示为( C )．图7A 、2222/)(LB fR v L B v m-= B 、22222/)2(L B fR v L B v m -= C 、22224/)4(L B fR v L B v m -= D 、22222/)2(L B fR v L B v m +=8、水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L ，一端通过导线与阻值为R 的电阻连接；导轨上放一质量为m 的金属杆(见图)，金属杆与导轨的电阻不计；平均磁场竖直向下．用与导轨平行的恒定力F 作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动．当改拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v 也会改变，v 和F 的关系如图 (取重力加速度g=10m ／s 2)(1)金属杆在匀速运动之前做作什么运动?(2)假设m ＝0.5 kg ，L ＝0.5 m ，R ＝0.5 Ω，磁感应强度B 为多大?(3)由ν－F 图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?解： (1)变速运动(或变加速运动、加速度减小的加速运动，加速运动)．(2)感应电动势E —vBL ，感应电流I=E/R 安培力R L vB BIL F m 22== 由图可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时合力为零f RL vB BIL F +==22 )(22f F lB R v -= 由图线能够得到直线的斜率k=2)(12T kL R B == (3)由直线的截距能够求得金属杆受到的阻力f ， f=2(N)．假设金属杆受到的阻力仅为动摩擦力，由截距可求得动摩擦因数 μ=0.49、如下图，两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L ，M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻．一根质量为m 的平均直金属杆ab 放在两导轨上，并与导轨垂直整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略·让ab 杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．(1)由b 向a 方向看到的装置如图1 5—2所示，请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当杆ab 的速度大小为v 时，求现在ab 杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab 杆能够达到的速度最大值．解：(1)重力mg ，竖直向下；支撑力N ，，垂直斜面向上；安培力F ，沿斜面向上．(2)当ab 杆速度为v 时，感应电动势E=BLv ，现在电路电流RBlv R E I ==杆受到安培力R v L B Blv F 22== 依照牛顿运动定律，有：R v L B mg ma 22sin -=θ Rv L B g a 22sin -=θ (3)当Rv L B mg 22sin =θ时，ab 杆达到最大速度mAX V 22sin LB mgR V m θ= 10．如下图，电阻不计的平行金属导轨MN 和OP 水平放置，MO 间接有阻值为R 的电阻，导轨相距为d ，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感强度为B ．质量为m 、电阻为r 的导体棒CD 垂直于导轨放置，并接触良好．用平行于MN 的恒力F 向右拉动CD ，CD 受恒定的摩擦阻力．f ，F>f ．咨询：(1)CD 运动的最大速度是多少?(2)当CD 达到最大速度后，电阻R 消耗的电功率是多少?(3)当CD 的速度是最大速度的1/3时，CD 的加速度是多少?解析：(1)以金属棒为研究对象，当CD 受力：F=F A +f 时，CD 速度最大，即：2222))((d B r R f F v f r R v d B f BId F m m +-=⇒++=+= (2)CD 棒产生的感应电动势为：Bdr R f F Bdv E m ))((--== 回路中产生的感应电流为：Bdf F r R E I -=+= 那么R 中消耗的电功率为：2222)(dB R f F R I R P -== (3)当CD 速度为最大速度的1/3即m v v31=时，CD 中的电流为最大值的1/3即I I 31'=那么CD 棒所受的安培力为： )(31''f F d BI F A -== CD 棒的加速度为：mf F m F f F a A 3)(2'-=--=。
高三物理第十章知识点
高三物理第十章知识点是电路中的电磁感应。
电磁感应是现代科学技术中非常重要的一个理论和实践应用。
现代社会离不开电器、通信设备、交通工具等电磁装置，而电磁感应就是这些设备的基础原理之一。
电磁感应的基本理论是法拉第电磁感应定律。
根据法拉第电磁感应定律，当导体中存在相对于导体匀强磁场的运动或者磁场发生变化时，导体中就会产生感应电动势。
这就是电磁感应的本质。
电磁感应有着广泛的应用，特别是在发电和变压器中。
发电机的基本原理就是利用导体在磁场中运动产生感应电动势，从而转化为电能输出。
变压器则是利用电磁感应原理将交流电的电压进行变换。
通过变压器可以实现电能的远距离传输和适应不同电压需求的应用。
在高三物理的学习过程中，我们还需要掌握旋转线圈和电感的相关知识。
旋转线圈实质上就是一种可以产生变化磁场的装置。
当线圈在磁场中旋转时，就会产生感应电动势。
旋转线圈在工业领域中有很多应用，比如发电机、电动机等。
电感是指电流通过导线时产生的磁场使得自身或者其他电路中产生感应电动势。
电感有两种类型，一种是自感，即电流通过线圈产生的感应电动势；另一种是互感，即电流通过一线圈而产生的感应电动势在另一线圈中引起的电动势。
电感的应用范围广泛，例如在电子器件中用作频率选择性元件，也在通信设备中用作滤波器。
除了最基础的理论知识，高三物理的第十章还包括了电磁感应的实际应用。
电磁感应在现代社会中有无数的应用，比如电动车、电磁炉、磁悬浮列车等。
这些都是基于电磁感应理论的实用应用。
电动车的工作原理就是利用电磁感应将电能转化为动能。
电动机中的线圈通过电磁感应产生的磁场与磁铁交互作用，使得线圈受到的力产生转动，从而带动车辆运动。
电动车具有环保、高效等特点，成为未来交通的重要发展方向。
电磁感应还被应用在医学和科学研究中。
例如磁共振成像（MRI）就是利用电磁感应原理制作出来的一种重要医学影像学设备。
通过对人体组织进行电磁场的激发和回波信号的接收，可以得到人体内部的结构和功能信息。
高考物理二轮复习：电磁感应定律及综合应用知识点解析及专题练习
专题九电磁感应定律及综合应用电磁感应是电磁学中最为重要的内容，也是高考命题频率最高的内容之一。
题型多为选择题、计算题。
主要考查电磁感应、楞次定律、法拉第电磁感应定律、自感等知识。
本部分知识多结合电学、力学部分出压轴题，其命题形式主要是电磁感应与电路规律的综合应用、电磁感应与力学规律的综合应用、电磁感应与能量守恒的综合应用。
复习中要熟练掌握感应电流的产生条件、感应电流方向的判断、感应电动势的计算，还要掌握本部分内容与力学、能量的综合问题的分析求解方法。
预测高考重点考查法拉第电磁感应定律及楞次定律和电路等效问题．综合试题还是涉及到力和运动、动量守恒、能量守恒、电路分析、安培力等力学和电学知识．主要的类型有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图象的问题等．此除日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛的应用问题也要引起重视。
知识点一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律的内容是感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比．在具体问题的分析中，针对不同形式的电磁感应过程，法拉第电磁感应定律也相应有不同的表达式或计算式．磁通量变化的形式表达式备注通过n 匝线圈内的磁通量发生变化E ＝n ·ΔΦΔt(1)当S 不变时，E ＝nS ·ΔB Δt (2)当B 不变时，E ＝nB ·ΔS Δt 导体垂直切割磁感线运动E ＝BLv 当v ∥B 时，E ＝0导体绕过一端且垂直于磁场方向的转轴匀速转动E ＝12BL 2ω线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动E ＝nBSω·sin ωt 当线圈平行于磁感线时，E 最大为E ＝nBSω，当线圈平行于中性面时，E ＝0知识点二、楞次定律与左手定则、右手定则1．左手定则与右手定则的区别：判断感应电流用右手定则，判断受力用左手定则．2．应用楞次定律的关键是区分两个磁场：引起感应电流的磁场和感应电流产生的磁场．感应电流产生高考物理二轮复习：电磁感应定律及综合应用知识点解析及专题练习的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，“阻碍”的结果是延缓了磁通量的变化，同时伴随着能量的转化．3．楞次定律中“阻碍”的表现形式：阻碍磁通量的变化(增反减同)，阻碍相对运动(来拒去留)，阻碍线圈面积变化(增缩减扩)，阻碍本身电流的变化(自感现象)．知识点三、电磁感应与电路的综合电磁感应与电路的综合是高考的一个热点内容，两者的核心内容与联系主线如图4－12－1所示：1．产生电磁感应现象的电路通常是一个闭合电路，产生电动势的那一部分电路相当于电源，产生的感应电动势就是电源的电动势，在“电源”内部电流的流向是从“电源”的负极流向正极，该部分电路两端的电压即路端电压，U ＝R R ＋rE .2．在电磁感应现象中，电路产生的电功率等于内外电路消耗的功率之和．若为纯电阻电路，则产生的电能将全部转化为内能；若为非纯电阻电路，则产生的电能除了一部分转化为内能，还有一部分能量转化为其他能，但整个过程能量守恒．能量转化与守恒往往是电磁感应与电路问题的命题主线，抓住这条主线也就是抓住了解题的关键．在闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的问题中，机械能转化为电能，导体棒克服安培力做的功等于电路中产生的电能．说明：求解部分导体切割磁感线产生的感应电动势时，要区别平均电动势和瞬时电动势，切割磁感线的等效长度等于导线两端点的连线在运动方向上的投影．高频考点一对楞次定律和电磁感应图像问题的考查例1、(多选)(2019·全国卷Ⅰ·20)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图4(a)中虚线MN 所示．一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S ，将该导线做成半径为r 的圆环固定在纸面内，圆心O 在MN 上．t ＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图(b)所示．则在t ＝0到t ＝t 1的时间间隔内()图4A．圆环所受安培力的方向始终不变B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C．圆环中的感应电流大小为B0rS4t0ρD．圆环中的感应电动势大小为B0πr24t0【举一反三】（2018年全国II卷）如图，在同一平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。
2023届高考物理二轮专题复习：电磁感应+电容+试题
电磁感应之电容模型模型1无外力充电式（电容器+单棒）例1 两条相互平行的光滑水平金属导轨，电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度为B 。
电容器的电容为C ，击穿电压足够大，开始时电容器不带电。
棒ab 长为L ，质量为m ，电阻为R ， 初速度为v 0，金属棒运动时，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。
（1） 请分析电容器的工作状态，导体棒的运动情况，若导轨足够长，求导体棒最终的速度。
（2） 若电容器储存的电能满足 212E CU ，忽略电磁辐射损失，求导体棒ab 在整个过程中产生的焦耳热。
模型2．放电式（电容器+单棒）例2 两条相互平行的光滑水平金属导轨，电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度为B 。
棒ab 长为L ，质量为m ，电阻为R ，静止在导轨上。
电容器的电容为C ，先给电容器充电，带电量为Q ，再接通电容器与导体棒。
金属棒运动时，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。
请分析电容器的工作状态，导体棒的运动情况，若导轨足够长，求导体棒最终的速度。
模型3.有恒力的充电式电容器例3. 水平金属导轨光滑，电阻不计，匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B 。
棒ab 长为L ，质量为m ，电阻为R ，初速度为零，在恒力F 作用下向右运动。
电容器的电容为C ，击穿电压足够大，开始时电容器不带电。
请分析导体棒的运动情况。
4.模型迁移：（分析方法完全相同，尝试分析吧！）（1）导轨不光滑（2）恒力的提供方式不同，如导轨变成竖直放置或倾斜放置等(3) 电路结构变化1. （ 2017年天津卷12题）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 ，电容器的电容为C 。
两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l ，电阻不计。
炮弹可视为一质量为m 、电阻为R 的金属棒MN ，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。
首先开关S 接1，使电容器完全充电。
电磁感应高考物理知识点
电磁感应高考物理知识点电磁感应高考物理知识点电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势，此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流，下面是店铺整理的电磁感应高考物理知识点，希望能帮助到大家！1、电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
（1）产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，即ΔΦ≠0。
（2）产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
（3）电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则有感应电流，回路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。
2、磁通量（1）定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，定义式：Φ=BS。
如果面积S与B不垂直，应以B 乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S′，即Φ=BS′，国际单位：Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。
任何一个面都有正、反两个面；磁感线从面的正方向穿入时，穿过该面的磁通量为正。
反之，磁通量为负。
所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。
3、楞次定律（1）楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。
（2）对楞次定律的理解①谁阻碍谁-感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。
②阻碍什么-阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。
③如何阻碍-原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”。
④阻碍的结果-阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。
（3）楞次定律的另一种表述：感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有三种：①阻碍原磁通量的变化；②阻碍物体间的'相对运动；③阻碍原电流的变化（自感）。
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专题10.12 电磁感应中的综合问题一．选择题1．(2020·山东淄博诊断)如图甲所示，左侧接有定值电阻R＝2 Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B＝1 T，导轨间距L＝1 m。
一质量m＝2 kg，阻值r＝2 Ω的金属棒在水平拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒的v－x图象如图乙所示，若金属棒与导轨间动摩擦因数μ＝0.25，则从起点发生x＝1 m位移的过程中(g＝10 m/s2)( )A．金属棒克服安培力做的功W1＝0.5 JB．金属棒克服摩擦力做的功W2＝4 JC．整个系统产生的总热量Q＝4.25 JD．拉力做的功W＝9.25 J【参考答案】D2．如图所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为L，右端接有阻值R的电阻，空间存在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连，放在导轨上．初始时刻，弹簧恰处于自然长度．给导体棒水平向右的初速度v0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．已知导体棒的电阻r与定值电阻R的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是( )A．导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左B．导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压U＝BLv0C ．导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能E p ＝12mv 2D ．导体棒最终会停在初始位置，在导体棒整个运动过程中，电阻R 上产生的焦耳热Q ＝14mv 2【参考答案】AD二．计算题1.（2020年11月浙江选考）所图所示，匝数N=100、截面积s=1.0×10-2m 2、电阻r=0.15Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场B 1，其变化率k=0.80T/s 。
线圈通过开关S 连接两根相互平行、间距d=0.20m 的竖直导轨，下端连接阻值R=0.50Ω的电阻。
一根阻值也为0.50Ω、质量m=1.0×10-2kg 的导体棒ab 搁置在等高的挡条上。
在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场B 2。
接通开关S 后，棒对挡条的压力恰好为零。
假设棒始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，不计摩擦阻力和导轨电阻。
（1）求磁感应强度B 2的大小，并指出磁场方向；（2）断开开关S 后撤去挡条，棒开始下滑，经t=0.25s 后下降了h=0.29m ，求此过程棒上产生的热量。
【名师解析】（1）线圈中产生的感应电动势为E=Nt ∆Φ∆=NS 1B t∆∆流过导体棒的电流 Iab=22ERr⎛⎫+⎪⎝⎭，导体棒对档条的压力为零，有B2I ab d=mg，联立解得：B2=()2mg R rEd+=0.50T。
方向垂直纸面向外。
2.(2020·河北邯郸一中一轮)如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨MAC、NBD水平放置，MA、NB间距L＝0.4 m，AC、BD的延长线相交于E点且AE＝BE，E点到AB的距离d＝6 m，M、N两端与阻值R＝2 Ω的电阻相连，虚线右侧存在方向与导轨平面垂直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1 T。
一根长度也为L＝0.4 m、质量m＝0.6 kg、电阻不计的金属棒，在外力作用下从AB处以初速度v0＝2 m/s沿导轨水平向右运动，棒与导轨接触良好，运动过程中电阻R上消耗的电功率不变，求：(1)电路中的电流I；(2)金属棒向右运动d2过程中克服安培力做的功W。
此时金属棒所受安培力为：F ＝BIL 1＝0.16－2x 75(0≤x≤d2)作出F －x 图象，由图象可得运动d2过程中克服安培力所做的功为：W ＝F －x ＝0.16＋0.082×3 J＝0.36 J 。
【参考答案】 (1)0.4 A (2)0.36 J3．(2020·陕西西工大附中模拟)如图所示，用水平绝缘传送带输送一正方形单匝闭合铜线框，在输送中让线框随传送带通过一固定的匀强磁场区域，铜线框在进入磁场前与传送带的速度相同，穿过磁场的过程中将相对于传送带滑动。
已知传送带以恒定速度v 0运动，当线框的右边框刚刚到达边界PQ 时速度又恰好等于v 0。
若磁场边界MN 、PQ 与传送带运动方向垂直，MN 与PQ 的距离为d ，磁场的磁感应强度为B ，铜线框质量为m ，电阻均为R ，边长为L(L<d)，铜线框与传送带间的动摩擦因数为μ，且在传送带上始终保持前后边框平行于磁场边界MN ，试求：(1)线框的右边框刚进入磁场时所受安培力的大小；(2)线框在进入磁场的过程中运动加速度的最大值以及速度的最小值；(3)从线框右边框刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中，传送带对闭合铜线框做的功。
【参考答案】(1)B 2L 2v 0R(2)B 2L 2v 0mR－μgv 20－2μg（d －L ） (3)2μmgd【名师解析】(1)闭合铜线框右侧边刚进入磁场时产生的电动势 E ＝BLv 0产生的电流I ＝E R ＝BLv 0R右侧边所受安培力F ＝BIL ＝B 2L 2v 0R(3)线框从右边框进入磁场到运动至磁场边界PQ 的过程中线框一直受摩擦力f ＝μmg 由功的公式W f1＝fd 得摩擦力做功W f1＝μmgd闭合线框穿出磁场与进入磁场的受力情况相同，则完全穿出磁场的瞬间速度亦为最小速度v ，然后速度均匀增加到v 0，产生的位移一定为x ＝d －L(和在磁场中速度v 由增加v 0到的位移相同)闭合线框在右边框出磁场到与传送带共速的过程中位移x′＝x ＋L ＝d 。
在此过程中摩擦力再做功W f2＝μmgd因此，闭合铜线框从刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中，传送带对闭合铜线框做的功W ＝ W f1＋W f2＝2μmgd4.(宁夏银川一中2020届高三第三次模拟考试理科综合试题)(18分) 如图所示，宽L=2m 、足够长的金属导轨MN 和M ′N ′放在倾角为θ=30°的斜面上，在N 和N ′之间连接一个R=2.0Ω的定值电阻，在AA ′处放置一根与导轨垂直、质量m=0.8kg 、电阻r=2.0Ω的金属杆，杆和导轨间的动摩擦因数3，导轨电阻不计，导轨处于磁感应强度B=1.0T 、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中。
用轻绳通过定滑轮将电动小车与杆的中点相连，滑轮与杆之间的连线平行于斜面，开始时小车位于滑轮正下方水平面上的P 处（小车可视为质点），滑轮离小车的高度H=4.0m 。
启动电动小车，使之沿PS 方向以v=5.0m/s 的速度匀速前进，当杆滑到OO ′位置时的加速度a=3.2m/s 2，AA ′与OO ′之间的距离d=1m ，求： （1）该过程中，通过电阻R 的电量q ； （2）杆通过OO ′时的速度大小； （3）杆在OO ′时，轻绳的拉力大小；αBMM ′ OO ′A ′AN ′N θ R PSvHdL（3）杆受的摩擦力cos 3f F mg N μθ==杆受的安培力221()B L F BIL R r ==+安v 代入数据，可得3F N =安根据牛顿第二定律：sin =T f F mg F F ma θ---安 解得:12.56T F N =（4）根据动能定理：211sin 2f W W mgd F mv θ+--=安 解出 2.4W J =-安,电路产生总的电热 2.4Q J =总 那么,R 上的电热 1.2R Q J = 此过程所用的时间cot 0.6H t s vα== R 上的平均电功率 1.2W 2.0W 0.6R Q P t ===考点：法拉第电磁感应定律；牛顿第二定律；动能定理【名师点睛】本题是一道电磁感应与力学、电学相结合的综合体，考查了求加速度、电阻产生的热量，分析清楚滑杆的运动过程，应用运动的合成与分解、E=BLv 、欧姆定律、安培力公式、牛顿第二定律、平衡条件、能量守恒定律即可正确解题；求R 产生的热量时要注意，系统产生的总热量为R 与r 产生的热量之和.5．(14分)如图所示，一面积为S 的单匝圆形金属线圈与阻值为R 的电阻连接成闭合电路，不计圆形金属线圈及导线的电阻．线圈内存在一个方向垂直纸面向里、磁感应强度大小均匀增加且变化率为k 的磁场B.电阻R 两端并联一对平行金属板M 、N ，两板间距为d ，N 板右侧xOy 坐标系(坐标原点O 在N 板的下端)的第一象限内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场边界OA 和y 轴的夹角∠AOy＝45°，AOx 区域为无场区．在靠近M 板处的P 点由静止释放一质量为m 、带电荷量为＋q 的粒子(不计重力)，经过N 板的小孔，从点Q(0，l)垂直y 轴进入第一象限，经OA 上某点离开磁场，最后垂直x 轴离开第一象限．求：(1)平行金属板M 、N 获得的电压U ； (2)yOA 区域内匀强磁场的磁感应强度B ； (3)粒子从P 点射出至到达x 轴的时间．【参考答案】(1)kS (2)2l2mkS q (3)(2d ＋π＋24l) m2qkS带电粒子进入磁场区域的运动轨迹如图所示，有qvB ＝m v2r④由几何关系可得r ＋rcot 45°＝l⑤联立②③④⑤得B ＝2l2mkSq(3)粒子在电场中，有d ＝12at 21⑥q Ud＝ma⑦ 粒子在磁场中，有T ＝2πrv ⑧t 2＝14T⑨粒子在第一象限的无场区中，有s ＝vt 3⑩ 由几何关系得s ＝r ⑪粒子从P 点射出至到达x 轴的时间为t ＝t 1＋t 2＋t 3⑫联立⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫式可得t ＝(2d ＋π＋24l)m 2qkS6.（天津市河北区2020学年度高三年级总复习质量检测（三）理科综合试卷·物理部分）如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L ，导轨上面横放着两根导体棒ab 和cd ，构成矩形回路，两根导体棒的质量皆为m ，电阻皆为R ，回路中其余部分的电阻可不计。
在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B 。
设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒cd 静止，棒ab 有指向棒cd 的初速度0v ，若两导体棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热Q 最多是多少？（2）当ab 棒的速度变为初速度的4/3时，cd 棒的加速度a 是多少？【参考答案】（1）2014Q mv =；（2）2204B L v F a m mR==（2）设ab 棒的速度变为3v 0/4，cd 棒的速度为v ’，由动量守恒定律，003'4mv mv mv =+， 解得：v ’= v 0/4。
此时回路中感应电动势E=034BLv -014BLv =012BLv ， 回路中电流I=E/2R=4BLv R， 此时cd 棒所受的安培力F=BIL=2204B L v R ，由牛顿第二定律，cd 棒的加速度a=F/m=2204B L v mR。