1、高考物理第二轮专题复习 电磁感应综合应用一、考纲解读本专题涉及的考点有：电磁感应现象，磁通量，法拉第电磁感应定律，楞次定律，自感、涡流大纲对电磁感应现象，磁通量，自感、涡流等考点为类要求，而对法拉第电磁感应定律，楞次定律等考点为类要求。电磁感应的题目往往综合性较强，与前面的知识联系较多，涉及力学知识（如牛顿运动定律、功、动能定理、能量守恒定律等）、电学知识（如电磁感应定律、楞次定律、安培力、直流电路知识、磁场知识等）等多个知识点，突出考查考生理解能力、分析综合能力，尤其从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力。二、命题趋势本部分内容是历年高考考查的重点，年年都有考题，且多为计算题，分值高，难
2、度大，对考生具有较高的区分度。电磁感应图象问题也是高考常考的题型之一，这类问题常常是给出电磁感应过程要求选出或画出正确的图象。这类问题既要用到电磁感应知识，又要用到数学中函数图象知识，对运用数学知识求解物理问题的能力要求较高，是不少同学都感到困难的问题。因此，本专题是复习中应强化训练的重要内容。三、例题精析【例1】在如图所示的倾角为的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小为B的匀强磁场，区域I的磁场方向垂直斜面向上，区域的磁场方向垂直斜面向下，磁场的宽度均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场区时，恰好以速度 v1做匀速直线运动；
3、当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v2做匀速直线运动，从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，线框的动能变化量为Ek，重力对线框做功大小为W1，安培力对线框做功大小为W2，下列说法中正确的有 （ ） A在下滑过程中，由于重力做正功，所以有v2v1B从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，机械能守恒C从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程，有（W1Ek）机械能转化为电能D从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，线框动能的变化量大小为Ek= W1W2解析： 当线框的ab边进入GH后匀速运动到进入JP为止，ab进入JP后回路感应电动势增大，感应电流增大，因此
4、所受安培力增大，安培力阻碍线框下滑，因此ab进入JP后开始做减速运动，使感应电动势和感应电流均减小，安培力又减小，当安培力减小到与重力沿斜面向下的分力mgsin相等时，以速度v2做匀速运动，因此v2v1，A错；由于有安培力做功，机械能不守恒，B错；线框克服安培力做功，将机械能转化为电能，克服安培力做了多少功，就有多少机械能转化为电能，由动能定理得W1W2=Ek，W2=W1Ek，故CD正确。 答案：CD。题后反思：本题以斜面上矩形线框进入磁场产生电磁感应现象为背景，考查感应电动势大小的计算、安培力、平衡条件、能的转化与守恒等较多知识点，情景复杂，对数学应用能力要求较高。考查考生对基础知识的掌握和
5、分析综合能力。此类试题，在近年来高考中出现的频率非常高。【例2】如图所示，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 W2 BW1 = W2 CW1 W2 D以上结论都不正确7如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd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下列哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力 （ ）abcdBt0ABt0BBt0DBt0C8物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量如图
6、所示，将探测线圈A与冲击电流计G串联后测定磁场的磁感应强度已知线圈的匝数为N，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路的总电阻为R将线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈平面与磁场垂直，双刀双置开关K置于1位置。现把开关K从1扳到2，测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可得出被测磁场的磁感应强度为（ ）AKG12A B C D9如图所示，光滑无电阻的金属框架MON竖直放置，水平方向的匀强磁场垂直MON平面，质量为m的金属棒ab从abO=60的位置由静止释放，两端沿框架在重力作用下滑动。在棒由图示的位置滑动到处于水平位置的过程中，ab中感应电流的方向是（ ）A由a到bB由b到aC先由a到b，再由b到aD
7、先由b到a，再由a到b10如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长为1m、质量为0.1kg的导体棒MN，其电阻R为1，导体棒架在处于磁感应强度B=1T，竖直放置的框架上，当导体棒上升h=3.8m时获得稳定的速度，导体产生的热量为2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表计数分别为7V、1A，电动机的内阻r=1，不计框架电阻及一切摩擦；若电动机的输出功率不变，g取10m/s2，求：AV MN（1）导体棒能达到的稳定速度为多少？（2）导体棒从静止达到稳定所需的时间为多少？11 如图所示，MN、PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨，匀强磁场的磁感线垂直导轨平面导轨左端接阻值R=1.5的电阻，电阻两端并联一电
8、压表，垂直导轨跨接一金属杆ab，ab的质量m=0.1kg，电阻r=0.5ab与导轨间动摩擦因数 =0.5，导轨电阻不计，现用F=0.7N的恒力水平向右拉ab，使之从静止开始运动，经时间t=2s后，ab开始做匀速运动，此时电压表示数U =0.3V重力加速度g=10m/s2求：ab匀速运动时，外力F的功率12两根金属导轨平行放置在倾角为=30的斜面上，导轨左端接有电阻R=10，导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度B=0.5T。质量为m=0.1kg，电阻可不计的金属棒ab静止释放，沿导轨下滑（金属棒a b与导轨间的摩擦不计）。如图所示，设导轨足够长，导轨宽度L=2m，金属棒ab下滑
9、过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑h=3m时，速度恰好达到最大值。求此过程中金属棒达到的最大速度和电阻中产生的热量。13 如图所示，匝数N=100匝、截面积S=0.2m2、电阻r=0.5的圆形线圈MN处于垂直纸面向里的匀强磁场内，磁感应强度随时间按B=0.6+0.02t（T）的规律变化处于磁场外的电阻R1=3.5，R2=6，电容C=30F，开关S开始时未闭合，求：（1）闭合S后，线圈两端M、N两点间的电压UMN和电阻R2消耗的电功率；（2）闭合S一段时间后又打开S，则S断开后通过R2的电荷量为多少？R2R1SCNM14图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨，处在
10、磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面（纸面）向里。导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的，距离为l1；c1d1段与c2d2段也是竖直的，距离为l2。x1 y1与x2 y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆，质量分别为和m1和m2，它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力。已知两杆运动到图示位置时，已匀速向上运动，求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率。参考答案1BD（注意：电流最大时，变化率为零；线圈中无感应电流，线框不受力；电流为零时，感应电流最大，但所在处磁场为零，也不受力。）2
11、AD（根据安培定则和楞次定律判断，AD正确。）3D（AB杆做匀速运动时，AB杆两端电压与电容器两端电压相等，此时电容器上无充放电电流，但，当AB杆做加速运动时，电容器上有充放电电流，）4A（磁感应强度随时间均匀变化时，感应电流大小恒定，导体棒受力大小恒定，故CD均错误；再由楞次定律、左手定则及平衡条件可知A正确。）5B（由楞次定律可判断B正确。）6B （两种情况下，PQ最终速度都相等，由能量守恒可得W1 = W2）7A（穿过环的磁通量减少时，环受到向上的作用力，则abcd中的感应电流减小，此时要求abcd内磁通量变化率减小，故A选项正确。）8C（由，得C正确）9D（回路面积先增加后减小，根据楞
12、次定律可知感应电流先由b到a，再由a到b）10解：（1）电动机的输出功率为WF安=ILB=当速度稳定时，由平衡条件得解得v=2m/s （2）由动能定律 解得t=1s11解：设导轨间距为L，磁感应强度为B，ab杆匀速运动的速度为v，电流为I，此时ab杆受力如图所示：由平衡条件得：F=mg+ILB 由欧姆定律得： 解得：BL=1Tm v=0.4m/s F的功率：P=Fv=0.70.4W=0.28W 12解：当金属棒速度恰好达到最大速度时，受力分析，则mgsin=F安 解得F安=0.5N据法拉第电磁感应定律：E=BLv 据闭合电路欧姆定律：I= F安=BIL 由以上各式解得最大速度v =5m/s 下
13、滑过程据动能定理得：mghW = mv2 解得W=1.75J ，此过程中电阻中产生的热量Q=W=1.75J 13（1）线圈中感应电动势 通过电源的电流强度线圈两端M、N两点间的电压 电阻R2消耗的电功率 （2）闭合S一段时间后，电路稳定，电容器C相当于开路，其两端电压UC等于R2两端的电压，即 ，电容器充电后所带电荷量为 当S再断开后，电容器通过电阻R2放电，通过R2的电荷量为14解法1：设杆向上的速度为v，因杆的运动，两杆与导轨构成的回路的面积减少，从而磁通量也减少。由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势的大小 回路中的电流 电流沿顺时针方向。两金属杆都要受到安培力作用，作用于杆x1y1的安培力为 方向向上，作用于杆x2y2的安培力为 方向向下，当杆作匀速运动时，根据牛顿第二定律有 解以上各式得 ， 作用于两杆的重力的功率的大小 电阻上的热功率 由式，可得 解法2：回路中电阻上的热功率等于运动过程中克服安培力做功功率，当杆作匀速运动时，根据牛顿第二定律有 电路中克服安培力做功功率为： 将 代入可得