《2022年高考物理二轮攻关夺分宝典——压轴题特训》专题08 电磁感应规律的综合应用（原卷版）

3.0 envi 2025-03-19 12 4 583.74KB 19 页 3知币

专题 08 电磁感应规律的综合应用

【专题解读】........................................................................................................................................................... 1

【高考真题分析】................................................................................................................................................... 1

【真题感悟】........................................................................................................................................................... 3

【最新考向解密】................................................................................................................................................... 4

1.以动生电动势为基综合考查导体棒运动的问题.......................................................................................... 4

2.以感生电动势为基综合考查导体棒运动的问题.......................................................................................... 6

3.以等间距双导体棒模型考动量能量问题..................................................................................................... 7

4.以不等间距双导体棒模型考动量定理与电磁规律的综合问题..................................................................8

5. 以棒＋电容器模型考查力电综合问题...................................................................................................... 10

【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、函数图像、动能定理和能量守恒定律等。

【高考真题分析】

【例题】.(2021·全国乙卷，25)如图，一倾角为 α的光滑固定斜面的顶端放有质量 M＝0.06 kg 的U形导体

框，导体框的电阻忽略不计；一电阻 R＝3 Ω 的金属棒 CD 的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路

CDEF；EF 与斜面底边平行，长度 L＝0.6 m。初始时 CD 与EF 相距 s0＝0.4 m，金属棒与导体框同时由静

止开始下滑，金属棒下滑距离 s1＝ m后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界(图中虚线)与斜

面底边平行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的 EF

边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁

感应强度大小 B＝1 T，重力加速度大小取 g＝10 m/s2，sin α＝0.6。求：

(1)金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小；

(2)金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数；

(3)导体框匀速运动的距离。

【必备知识】本题考查的知识点为法拉第电磁感应定律、牛顿运动定律、运动学知识。

【关键能力】(1)理解能力：要求能准确分析导体棒及导线框的受力并能联想相关知识求解问题。

(2)推理论证能力：能正确根据法拉第电磁感应定律、牛顿运动定律、运动学等分析问题解决问题。

(3)模型构建能力：根据问题情境，建立斜面模型及板块模型。

【真题感悟】

【概述】电磁感应综合试题往往与导轨滑杆等模型结合，考查内容主要集中在电磁感应与力学中力的平衡、

力与运动、动量与能量的关系上,有时也能与电磁感应的相关图像问题相结合。通常还与电路等知识综合成

难度较大的试题，与现代科技结合密切,对理论联系实际的能力要求较高。

【必备知识链接】

1.电磁感应现象中的电源与电路

(1)产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

(2)在电源内部电流由负极流向正极。

(3)电源两端的电压为路端电压。

2.电荷量的求解

电荷量q＝IΔt，其中I必须是电流的平均值。由 E＝n、I＝、q＝IΔt联立可得q＝n，与时间无

关。

3.求解焦耳热 Q的三种方法

(1)焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于电流、电阻不变。

(2)功能关系：Q＝W克服安培力，电流变不变都适用。

(3)能量转化：Q＝ΔE(其他能的减少量)，电流变不变都适用。

4.用到的物理规律

匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等。

【规律方法回扣】

电磁感应与动力学综合题的解题策略

(1)电路分析：明确电源与外电路，可画等效电路图。

(2)受力分析：把握安培力的特点，安培力大小与导体棒速度有关，一般在牛顿第二定律方程

里讨论，v的变化影响安培力大小，进而影响加速度大小，加速度的变化又会影响 v的变化。

(3)过程分析：注意导体棒进入磁场或离开磁场时的速度是否达到“收尾速度”。

(4)能量分析：克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能。

【最新考向解密】

1.以动生电动势为基综合考查导体棒运动的问题

【例 1】.(2022·辽宁部分重点中学协作体模拟)如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度 B＝

0.5 T．在匀强磁场区域内，有一对光滑平行金属导轨，处于同一水平面内，导轨足够长，导轨间距 L＝1

m，电阻可忽略不计．质量均为m＝1 kg，电阻均为R＝2.5 Ω 的金属导体棒 MN 和PQ 垂直放置于导轨上，

且与导轨接触良好．先将 PQ 暂时锁定，金属棒 MN 在垂直于棒的拉力 F作用下，由静止开始以加速度 a＝

0.4 m/s2向右做匀加速直线运动，5 s 后保持拉力 F的功率不变，直到棒以最大速度 vm做匀速直线运动．

(1)求棒 MN 的最大速度 vm；

(2)当棒 MN 达到最大速度 vm时，解除PQ 锁定，同时撤去拉力 F，两棒最终均匀速运动．求解除PQ 棒锁

定后，到两棒最终匀速运动的过程中，电路中产生的总焦耳热．

(3)若PQ 始终不解除锁定，当棒 MN 达到最大速度 vm时，撤去拉力 F，棒 MN 继续运动多远后停下来？(运

算结果可用根式表示)

【题后升华】单棒＋电阻模型归纳

已知量(其中B、L、m已知)待求量关系式(以棒减速为例)

v1、v2q－BLΔt＝mv2－mv1，q＝Δt

v1、v2、R总x－＝mv2－mv1，x＝Δt

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