【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＝at2，v＝at，

根据法拉第电磁感应定律得：E＝BLv＝BLat，

则感应电流 i＝＝t，故 A正确；

根据＝，＝和 q＝Δt，

得q＝，

而ΔΦ＝BΔS＝BLx＝BLat2，

故q＝t2，故 B错误；

根据牛顿第二定律有：F－F安＝ma，

F安＝BiL＝t，

解得：F＝ma＋t，故 C正确；

根据 P＝Fv，得 P＝Fv＝ma2t＋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：

――→ ――→

→―――→→→

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．

图3

(1)求从框架开始运动到细线断裂所需的时间 t0；

(2)若细线尚未断裂，求在 t时刻水平拉力 F的大小；

(3)求从框架开始运动到细线断裂的过程中流过回路的电荷量 q.

答案　(1)　(2)ma＋　(3)

解析　(1)细线断裂时，框架的速度大小为 v1＝at0，

对棒有：FT0＝F安0＝BI0L＝，

得：t0＝；

(2)在t时刻，框架的速度大小为：v＝at，框架切割磁场产生的电动势为：E＝BLv＝BLat，

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