【物理教案】2021江苏高考物理：第十章专题强化十一电磁感应规律的综合应用

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专题强化十一　电磁感应的综合问题
专题解读 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、函数图象、动能定理和能量守恒定律等．
1．题型简述
借助图象考查电磁感应的规律，一直是高考的热点，此类题目一般分为两类：
(1)由给定的电磁感应过程选出正确的图象；
(2)由给定的图象分析电磁感应过程，定性或定量求解相应的物理量或推断出其他图象．常见
的图象有 B－t图、E－t图、i－t图、
v
－t图及 F－t图等．
2．解题关键
弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点
等是解决此类问题的关键．
3．解题步骤
(1)明确图象的种类，即是 B－t图还是 Φ－t图，或者 E－t图、I－t图等；
(2)分析电磁感应的具体过程；
(3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系；
(4)结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系
式；
(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等；
(6)画图象或判断图象．
4．常用方法
(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变
化还是非均匀变化)，特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项．
(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图
象进行分析和判断．
例1　(多选)(2020·东北三省四市教研联合体模拟)如图 1所示，光滑平行金属导轨 MN、PQ
放置在同一水平面内，M、P之间接一定值电阻 R，金属棒 ab 垂直导轨放置，金属棒和导轨
的电阻均不计，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中．t＝0时对金属棒施加水平向右的外力 F，
使金属棒由静止开始做匀加速直线运动．下列关于通过金属棒的电流 i、通过电阻 R的电荷量
q、拉力 F和拉力的功率 P随时间变化的图象，正确的是(　　)
图1
答案　AC
解析　由题意可知，金属棒由静止开始做匀加速直线运动，则有：x＝
1
2
at2，
v
＝at，
根据法拉第电磁感应定律得：E＝BL
v
＝BLat，
则感应电流 i＝
E
R
＝
B
L
a
R
t，故 A正确；
根据
E
＝
Δ
Φ
Δ
t
，
I
＝
E
R
和q＝
I
Δt，
得q＝
Δ
Φ
R
，
而ΔΦ＝BΔS＝BLx＝
1
2
BLat2，
故q＝
B
L
a
2
R
t2，故 B错误；
根据牛顿第二定律有：F－F安＝ma，
F安＝BiL＝
B
L
a
R
t，
解得：F＝ma＋
B
L
a
R
t，故 C正确；
根据 P＝F
v
，得 P＝F
v
＝ma2t＋
B
L
a
R
t2，故 D错误．
变式 1　(2019·江苏南通、泰州、扬州等七市二模联考)如图 2所示，光滑水平杆上套一导体
圆环，条形磁铁平行于水平杆固定放置，t＝0时刻，导体环在磁铁左侧 O点获得一个向右的
初速度，经过 t0时间停在磁铁右侧 O1点，O、O1两点间距离为 x0，且两点关于磁铁左右对
称．上述过程中，下列描述穿过导体环的磁通量 Φ、导体环所受安培力 F随位移 x变化的关
系图线，以及速度
v
、电流 i随时间 t变化的关系图线可能正确的是(　　)
图2
答案　D
1．题型简述
感应电流在磁场中受到安培力的作用，因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起．解决
这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律、楞次定律)及力学中的有关规律
(共点力的平衡条件、牛顿运动定律、动能定理等)．
2．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动态分析或结合功能关系进行分析
3.基本思路
解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度最大
值或最小值的条件．具体思路如下：
导
体
受
外
力
运
动
―
―
→
E
＝
B
l
v
感
应
电
动
势
感
应
电
流
―
―
→
F
＝
B
I
l
导
体
受
安
培
力
→
合
力
变
化
―
―
―
→
F
合
＝
m
a
加
速
度
变
化
→
速
度
变
化
→
临
界
状
态
例2　(2019·江苏盐城中学阶段月考)如图 3所示，一个质量为 m、电阻不计、足够长的光滑
U形金属框架 MNQP，位于光滑水平桌面上，分界线 OO′分别与平行导轨 MN 和PQ 垂直，
两导轨相距 L.在OO′的左右两侧存在着区域很大、方向分别为竖直向上和竖直向下的匀强
磁场，磁感应强度的大小均为 B.另有质量也为 m的金属棒 CD，垂直于 MN 放置在 OO′左
侧导轨上，并用一根细线垂直棒系在定点 A.已知细线能承受的最大拉力为 FT0，CD 棒接入导
轨间的有效电阻为 R.现从 t＝0时刻开始对 U形框架施加水平向右的拉力 F，使其从静止开始
做加速度为 a的匀加速直线运动．
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