2022年高考物理一輪復習：破析電磁感應的綜合問題

2022年高考一輪復習破析電磁感應的綜合問題《電磁感應現(xiàn)象及應用》專題的內容是歷年來各地高考的重點和熱點，題型較全，考查比較全面且有極強的綜合性．考查內容從感應電流的產(chǎn)生條件、感應電流的方向判斷、感應電動勢的大小計算等基礎知識，到物理圖象的應用，力、電綜合問題的處理等綜合性問題．涉及恒定電流、牛頓運動定律、能的轉化和守恒等知識的應用等，且多以中檔以上題目出現(xiàn)來增加試題的區(qū)分度，而選擇和填空題多以中檔左右的試題出現(xiàn)，占整份試卷分值的六分之一左右（約20分左右），對學生的能力要求較高，給學生的印象是題目長、難度大、涉及知識點多、計算量大、綜合能力強，處理起來比較棘手，因此在二輪復習時一定要對本專題有所側重，有所突破．一、知識儲備1、關于電磁感應的幾個基本問題（1）電磁感應現(xiàn)象（2）發(fā)生電磁感應現(xiàn)象的兩種基本方式及其理論解釋（3）發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，產(chǎn)生感應電流的條件：發(fā)生電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生感應電流的條件2、幾種定則、定律的適用范圍定則、定律適用的基本物理現(xiàn)象安培定則判斷電流（運動電荷）的磁場方向左手定則判斷磁場對電流、運動電荷的作用力方向右手定則判斷閉合電路的部分做切割磁感線的運動時產(chǎn)生的感應電流方向楞次定律判斷閉合電路的部分做切割磁感線運動時，或者是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時產(chǎn)生的感應電流的方向3、關于楞次定律（1）楞次定律的內容；（2）對楞次定律的正確理解；（3）楞次定律的應用步驟；（4）楞次定律的靈活運用4、對公式E二BLv的研究（1）公式的推導；（2）與公式E二竺的比較；（3）適用條件；（4）At公式中L的意義；（5）公式中v的意義5、自感現(xiàn)象中的一個重要特征二、方法技巧電磁感應中的圖像問題在分析電磁感應中的圖像問題時，如果是在分析電流方向問題時一定要緊抓住圖象的斜率，圖象斜率的正負代表了電流的方向；具體的可從以下六個方面入手分析：（1）看坐標軸表示什么物理量；（2）看具體的圖線，它反映了物理量的狀態(tài)或變化；（3）看斜率，斜率是縱坐標與橫坐標的比值，往往有較豐富的物理意義；4）看圖象在坐標軸上的截距，它反映的是一個物理量為零時另一物理量的狀態(tài)；（5）五要看面積，如果縱軸表示的物理量與橫軸表示的物理量的乘積，與某個的物理量的定義相符合，則面積有意義，否則沒有意義；六要看（多個圖象）交點．電磁感應與電路的綜合關于電磁感應與電路的綜合問題，分析思路及步驟可歸納為“一源、二感、三電”，具體操作為：（1）先做“源”的分析：分離出電路中由電磁感應所產(chǎn)生的電源，并求出電源的電動勢和電源的內阻；接著用右手定則或楞次定律確定感應電流的方向．在電源（導體）內部，電流由負極（低電勢）流向電源的正極（高電勢），在外部由正極流向負極．（2）再做“路”的分析：分析電路的結構，畫出等效電路圖，弄清電路的連接方式，再結合閉合電路歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質求出相關部分的電流大小，以便計算安培力．（3）然后做“力”的分析：分離力學研究對象（通常是電路中的桿或線圈）的受力分析，特別要注意摩擦力與安培力的分析.（4）接著做“運動狀態(tài)”的分析：根據(jù)力與運動狀態(tài)的關系，確定物體的運動性質．（5）最后做“能量”的分析：找出電路中提供能量的部分結構和電路中消耗能量部分的結構,然后根據(jù)能的轉化與守恒建立等式關系.電磁感應中的動力學問題電磁感應中產(chǎn)生的感應電流在磁場中將受到安培力的作用，從而影響導體棒的受力情況和運動情況．這類問題的分析思路如下：

F=bil確定電源（E,r）——吐厶感應電流運動導體所受的安培力v與a方向關系F=ma亍、「E-合外為零」力"臨界狀態(tài)一運動狀態(tài)的分a變化情況不為零-合外為零」力"態(tài)處于平衡狀態(tài)*分析綜合問題時，可把問題分解成兩部分——電學部分與力學部分來處理：電學部分思路：先將產(chǎn)生電動勢的部分電路等效成電源，如果有多個，則應弄清它們間的（串、并聯(lián)或是反接）關系．再分析內、外電路結構，作出等效電路圖，應用歐姆定律理順電學量間的關系．力學部分思路：分析通電導體的受力情況及力的效果，并根據(jù)牛頓定律、動量、能量守恒等規(guī)律理順力學量間的關系．分析穩(wěn)定狀態(tài)或是某一瞬間的情況，往往要用力和運動的觀點去處理．注意穩(wěn)定狀態(tài)的特點是受力平衡或者系統(tǒng)加速度恒定，穩(wěn)定狀態(tài)部分（或全部）物理量不會進一步發(fā)生改變．非穩(wěn)態(tài)時的物理量，往往都處于動態(tài)變化之中，瞬時性是其最大特點．而“電磁感應”及“磁場對電流的作用”是聯(lián)系電、力兩部分的橋梁和紐帶，因此，要緊抓這兩點來建立起相應的等式關系．電磁感應中的能量問題此類問題雖屬變化的安培力做功問題,但不必追究變力、變電流做功的具體細節(jié),只需弄清能量的轉化途徑,用能量的轉化與守恒定律或動能定理就可求解．安培力做了多少功就有多少電能轉化為其他形式的能（多數(shù)情況下是內能）,解決這類問題的方法是：圖圖1（1）用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的大小和方向；（2）畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率的表達式；（3）析導體機械能的變化，用能量守恒關系得到機械功率的改變所滿足的方程．數(shù)學物理方法---微元法的運用一切宏觀量都可被看成是由若干個微小的單元組成的，在整個物體運動的全過程中，通過對這些微小單元的研究，常能發(fā)現(xiàn)物體運動的特征和規(guī)律.微元法就是基于這種思想研究問題的一種方法.在電磁感應的綜合問題中常常要用到這一方法，運用這一方法時有一個明顯的特征，那就是題目中有非勻變速運動.三、考題預測預測2011年的高考基礎試題仍是重點考查法拉第電磁感應定律及楞次定律和電路等效問題．綜合試題還是涉及到力和運動、動量守恒、能量守恒、電路分析、安培力等力學和電學知識．主要的類型有滑軌類問題、線圈穿越有界磁場的問題、電磁感應圖象的問題等．涉及的主要的數(shù)學物理方法---微元法也要引起足夠的重視，此外磁懸浮原理、電磁阻尼、超導技術這些在實際中有廣泛的應用問題也要引起重視．【預測題1】（原創(chuàng)）如圖1所示，在質量為M二0.99kg的小車上，固定著一個質量為m二10g、電阻R二10的矩形單匝線圈MNPQ,其中MN邊水平，NP邊豎直，高度l二0.05m?小車載著線圈在光滑水平面上一起以v二10m/s的速度做勻速運動，隨后進入一水平有界勻強磁x:0M.、N'B!場（磁場寬度大于小車長度），完全穿出磁場時小車車速度]Vl42m/s^磁:.Q「7^/LLxx]x「「X」

場方向與線圈平面垂直并指向紙內、磁感應強度大小B二1.0T?已知線圈與小車之間絕緣，小車長度與線圈MN邊長度相同．求：小車剛進入磁場時線圈中感應電流I的大小和方向；小車通過磁場的過程中線圈電阻的發(fā)熱量Q；小車進入磁場過程中線圈克服安培力所做的功w.【解析】(1)小車剛進入磁場時，NP邊切割磁感線，相當于電源,EEEE二Blv二0.5V，I二—二0.5A0R方向：PTNTMTQTP（右手定則)(2)小車通過磁場的過程：手定則)(2)小車通過磁場的過程：W二AE合k所以—Q二l(m+M)v2-i(m+M)v2解得Q=48J2120(3)小車進入磁場過程做變減速運動，t時刻有F二F二BIl二ma，合安取一個極短的時間間隔At，則有Av二aNt所以BIl-m乞，即mAv=BIlAt=BIAqAt所以工mAV=工BIAq即m(v—v)=BIq(其中v為小車完全進入磁場時的速度)0進同理，小車離開磁場過程有m(v—v)=BIq1出從而得v=V0+V=6m/s2小車進入磁場過程W=AE合k所以一W=—(m+M)v2一(m+M)v2220解得W=32J預測題2】(改編)如圖2所示，足夠長的光滑平行金屬導軌根與導軌垂直的金屬桿，兩金屬桿與水平導當用水平向右路，兩金屬桿質量均為m，電阻均為R，且不計.整個裝置放在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的Cd和f，水平放置且相距L根與導軌垂直的金屬桿，兩金屬桿與水平導當用水平向右路，兩金屬桿質量均為m，電阻均為R，且不計.整個裝置放在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的的恒力F二］3mg拉細桿a，達到勻速運動時，桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處，試求：1)桿a做勻速運動時，回路中的感應電流；(2)桿a做勻速運