高中物理高考 考点50 电磁感应的综合应用-备战2022年高考物理考点一遍过

这是一份高中物理高考 考点50 电磁感应的综合应用-备战2022年高考物理考点一遍过，共32页。试卷主要包含了电磁感应中的电路问题，电磁感应中的动力学问题，电磁感应中的能量问题等内容，欢迎下载使用。


一、电磁感应中的电路问题
1．电磁感应与闭合电路知识的关系：

2．电磁感应电路的等效关系：
（1）切割磁感线的导体部分闭合回路的电源；
（2）切割磁感线的导体部分的电阻电源内阻；
（3）其余部分电阻外电路；
3．感应电荷量的求解
由电流的定义式，可得平均电流
由闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律有
联立可得，感应电荷量q仅由线圈匝数n、磁通量变化量ΔΦ和电路总电阻R决定。
二、电磁感应中的动力学问题
1．解题方法：
（1）选择研究对象，即哪一根导体棒或几根导体棒组成的系统；
（2）用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；
（3）求回路中的电流大小；
（4）分析其受到的安培力和其他力的作用情况；
（5）运用牛顿第二定律或平衡条件等列方程求解。
解电磁感应中的动力学问题，关键是进行正确的受力分析和运动分析：
导体受力运动切割磁感线产生感应电动势→感应电流→安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化
一般在恒定磁场及无主动施加的外力情况下，加速度会趋于零，导体最终做匀速运动。
3．电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系：

三、电磁感应中的能量问题：
1．求解思路：
（1）若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W=UIt或Q=I2Rt直接进行计算；
（2）若电流变化，则
①可利用电磁感应中产生的电能等于克服安培力做的功求解；
②可利用能量守恒求解。
2．解决电磁感应中综合问题的一般思路是：先电后力再能量。


电磁感应中电路知识的关系图


（多选）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为l＝1 m，cd间、de间、cf间分别接着阻值R＝10 Ω的电阻．一阻值R＝10 Ω的导体棒ab以速度v＝4 m/s匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场．下列说法中正确的是(　　)

A．导体棒ab中电流的流向为由b到a
B．cd两端的电压为1 V
C．de两端的电压为1 V
D．fe两端的电压为1 V
【参考答案】BD
【详细解析】由右手定则可知ab中电流方向为a→b，A错误；导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv，ab为电源，cd间电阻R为外电路负载，de和cf间电阻中无电流，de和cf间无电压，因此cd和fe两端电压相等，即U＝×R＝＝1 V，B、D正确，C错误．


1．（多选）如图所示，金属三角形导轨EOF上放有一根金属棒ab，拉动ab使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动，若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，它们的电阻率相同，则在ab运动过程中

A．感应电动势逐渐增大
B．感应电流逐渐增大
C．感应电流保持不变
D．金属棒受到安培力逐渐增大
【答案】ACD
【解析】设导轨夹角为θ，由法拉第电磁感应定律有，感应电动势逐渐增大，A正确；设单位长度导体的电阻为R0，故，由欧姆定律有，感应电流不变，B错误，C正确；安培力，安培力逐渐增大，D正确。
2．（多选）如图所示，在0≤x≤2L的区域内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，粗细均匀的正方形金属线框abcd位于xOy平面内，线框的bc边与x轴重合，cd边与y轴重合，线框的边长为L，总电阻为R。现让线框从图示位置由静止开始沿x轴正方向以加速度a做匀加速运动，则下列说法正确的是

A．进入磁场时，线框中的电流沿abcda方向，出磁场时，线框中的电流沿adcba方向
B．进入磁场时，c端电势比d端电势高，出磁场时，b端电势比a端电势高
C．a、b两端的电压最大值为
D．线框中的最大电功率为
【答案】ACD
【解析】根据右手定则可知，进入磁场时，线框中的电流沿abcda方向，c端电势比d端电势低；出磁场时，线框中的电流沿adcba方向，a端电势比b端电势高，A正确，B错误；当进入磁场过程中，ab两端电压为感应电动势的，离开磁场的过程中，ab两端电压为感应电动势的，所以ab边刚要离开磁场瞬间a、b两端的电压最大，此时的速度为v，根据运动学公式可得，所以，C正确；ab边刚要离开磁场瞬间线圈消耗的功率最大，线框中的最大电功率为，D正确。
【名师点睛】对于电磁感应现象中涉及电路问题的分析方法是：确定哪部分相对于电源，根据电路连接情况画出电路图，结合法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律、以及电功率的计算公式列方程求解。




（多选）如图所示，MN、PQ是倾角为θ的两平行光滑且足够长的金属轨道，其电阻忽略不计。空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，每根导体棒的质量均为m，电阻均为r，轨道宽度为L，与轨道平行的绝缘细线一端固定，另一端与ab棒中点连接，细线承受的最大拉力Tm＝2mgsin θ。今将cd棒由静止释放，则细线被拉断时，cd棒的

A．速度大小是 B．速度大小是
C．加速度大小是2gsin θ D．加速度大小是0
【参考答案】AD
【详细解析】细线被拉断时，拉力达到，根据平衡条件有，可得ab棒所受安培力，由于两棒的电流相等，所受安培力大小相等，由，，，可得cd棒的速度，A正确，B错误；对cd棒，根据牛顿第二定律有，得a=0，C错误，D正确。
【名师点睛】此类试题本质仍是运用牛顿运动定律解决的动力学问题，只是多了分析安培力的步骤。

1．【2019·学科网第三次全国大联考新课标Ⅱ卷】（多选）如图所示在竖直方向上固定平行的金属导轨，上端连接阻值为的定值电阻，虚线的上方存在垂直纸面向外的磁感应强度大小为的匀强磁场，长为的导体棒套接在金属导轨上，且与导轨有良好的接触，现给导体棒一向上的速度，当其刚好越过虚线时速度为，导体棒运动到虚线上方处时速度减为零，此后导体棒向下运动，到达虚线前速度已经达到恒定。已知导轨和导体棒的电阻均可忽略，导体棒与导轨之间的阻力与重力的比值恒为（），重力加速度为。则下列说法正确的是

A．导体棒的最大加速度为
B．导体棒上升过程流过定值电阻的电荷量为
C．导体棒从越过虚线到运动到最高点所需的时间为
D．导体棒下落到达虚线时的速度大小为
【答案】CD
【解析】导体棒向上运动时重力、阻力、安培力的方向均向下，且向上做减速运动，因此导体棒刚好经过虚线时的合力最大，加速度最大，则由牛顿第二定律得，导体棒切割磁感线产生的感应电动势为，又、，解得，A错误；导体棒在磁场中上升的过程，由动量定理得：，由法拉第电磁感应定律得，又、，则上升过程中流过定值电阻的电荷量为，由以上可解得，B错误，C正确；导体棒下落的过程中，受向下的重力、向上的安培力以及阻力，当导体棒匀速时，则，又、，整理解得，D正确。
2．（多选）如图所示，金属导轨ADM、BCN固定在倾角为θ=30°的斜面上。虚线AB、CD间导轨光滑，ABCD为等腰梯形，AB长为L，CD长为2L，CB、NC夹角为θ；虚线CD、MN间为足够长且粗糙的平行导轨。导轨顶端接有阻值为R的定值电阻，空间中充满磁感应强度大小为B0、方向垂直斜面向上的匀强磁场。现从AB处由静止释放一质量为m、长为2L的导体棒，导体棒在光滑导轨上运动时加速度不为零，导体棒始终水平且与导轨接触良好。已知导体棒与粗糙导轨间的动摩擦因数μ