压轴题07 电磁感应规律的综合应用-2023年高考物理压轴题专项训练（新高考专用）

压轴题07 电磁感应规律的综合应用 目录 一，考向分析 1 二．题型及要领归纳 2 热点题型一 以动生电动势为基综合考查导体棒运动的问题 2 热点题型二 以感生电动势为基综合考查导体棒运动的问题 7 热点题型三 以等间距双导体棒模型考动量能量问题 12 热点题型四 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 16 热点题型五 以棒＋电容器模型考查力电综合问题 20 三．压轴题速练 25 一，考向分析 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。 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。 4.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。 5.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。 6.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。 7.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。 8.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。 二．题型及要领归纳 热点题型一 以动生电动势为基综合考查导体棒运动的问题 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、v2 q －BLΔt＝mv2－mv1，q＝Δt v1、v2、R总 x －＝mv2－mv1，x＝Δt F其他为恒力，v1、v2、q Δt －BLΔt＋F其他Δt＝mv2－mv1，q＝Δt F其他为恒力，v1、v2、x(或Δt) Δt(或x) ＋F其他·Δt＝mv2－mv1，x＝Δt 【例1】（山东省青岛市九校联盟2022-2023学年高三下学期期中物理试题）某同学设计了一个减震器，其简化的原理如图所示，一轻弹簧处于水平原长状态垂直于匀强磁场边界放置，右端固定，左端恰与磁场右边界平齐，劲度系数为。匀强磁场的磁感应强度，方向垂直于水平面。一宽为，足够长的单匝矩形硬金属框abcd固定在一小车上（图中未画出小车），右端与小车右端平齐，二者的总质量为kg，线框电阻为。使小车带着金属框以的速度垂直磁场边界正对弹簧向右运动，ab边向右穿过磁场区域后小车开始压缩弹簧，弹簧始终在弹性限度内，弹性势能与压缩量x的关系为，ab边第一次通过磁场区域过程中（不考虑小车所受涡流的影响），进出磁场的加速度比为5：3，线框中产生的焦耳热J。小车与地面的动摩擦因数，重力加速度取。求： （1）ab边刚进入磁场左边界时感应电流的大小； （2）ab边刚出磁场右边界时速度的大小； （3）ab边离磁场左边界的最远距离。 【例2】（2023春·天津·高三校联考期中）如图所示，MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距为L，导轨所在平面与水平面夹角为θ，M、P间接阻值为R的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B。质量为m、阻值为r的金属棒放在两导轨上，在平行于导轨的恒定拉力F（大小未知）作用下，处于静止状态。现在用2F的力拉着金属棒开始向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，导轨电阻不计，导轨和磁场足够大，重力加速度为，求： （1）金属棒能获得的最大速度v； （2）若金属棒从开始运动到获得最大速度v（vm已知）在导轨上滑行的距离是x，这一过程中金属棒上产生的焦耳热Q； （3）金属棒从开始运动到获得速度v（v<v），通过R的电荷