考点51 电磁感应中的电路和图像问题（核心考点精讲+分层精练）-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（新高考专用）

考点51 电磁感应中的电路和图像问题 1. 3年真题考点分布 题型 选择题、解答题 高考考点 1. 电磁感应与电路的综合问题； 2. 电磁感应中的图像问题； 新高考 2023 广东卷14题、浙江卷21题、上海卷19题、上海卷12题、辽宁卷4题、湖南卷9题、全国甲卷21题、浙江春招卷21题、重庆卷13题、重庆卷7题、 2022 天津卷4题、福建卷14题、海南卷17题、重庆卷13题、重庆卷7题、河北卷8题、浙江卷21题、山东卷12题、全国甲卷25题、 2021 湖南卷10题、河北卷7题、浙江卷21题、浙江春招卷21题、 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近3年新高考卷对于本节内容考查共计23次，主要考查： 1. 电磁感应与电路的综合问题； 2. 根据电场感应选择图像； 3. 根据图像判断电磁感应过程； 【备考策略】充分理解电源，能判断电源电动势，理解并掌握电路的内电路和外电路，能正确判断电源的正负极；理解并掌握B-t图像、F-t图像、I-t图像、v-t图像等表达的含义，并能正确判断分析电场感应的状态过程变化。 【命题预测】本节内容在以往高考题中出现的频率较高，难度较大，常以压轴题的形式出现。2024年考生在复习时务必多花时间做相关的练习。 考法1 电磁感应与电路的综合问题 1． 对电源的理解：在电磁感应问题中，切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源； 2． 对电路的理解：内电路：该部分导体或线圈，外电路：由电阻、灯泡、电容器等用电器构成 3． 问题分类 （1）确定等效电源的正负极，感应电流的方向，电势的高低，电容器极板的带点性质等问题； （2）根据闭合电路求解电路中的总电阻、路端电压、电功率等问题； （3）根据电磁感应的平均电动势求解电路中通过的电荷量； 4. 解决电磁感应中电路问题的“三部曲” 【典例1】（2023·浙江·高考真题）如图1所示，刚性导体线框由长为L、质量均为m的两根竖杆，与长为的两轻质横杆组成，且。线框通有恒定电流，可以绕其中心竖直轴转动。以线框中心O为原点、转轴为z轴建立直角坐标系，在y轴上距离O为a处，固定放置一半径远小于a，面积为S、电阻为R的小圆环，其平面垂直于y轴。在外力作用下，通电线框绕转轴以角速度匀速转动，当线框平面与平面重合时为计时零点，圆环处的磁感应强度的y分量与时间的近似关系如图2所示，图中已知。 （1）求0到时间内，流过圆环横截面的电荷量q； （2）沿y轴正方向看以逆时针为电流正方向，在时间内，求圆环中的电流与时间的关系； （3）求圆环中电流的有效值； （4）当撤去外力，线框将缓慢减速，经时间角速度减小量为，设线框与圆环的能量转换效率为k，求的值（当，有）。 【变式1】（多选）（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考三模）如图甲所示，一质量为、边长为、电阻为的单匝正方形导线框放在绝缘的光滑水平面上，空间中存在一方向竖直向下的单边界匀强磁场，线框有一半在磁场内，其边与磁场边界平行。时刻起，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示规律均匀减小，线框运动的图像如图丙所示，图丙中倾斜虚线为过点速度图线的切线，时刻起速度图线与轴平行。则（　　）    A．线框中的感应电流沿顺时针方向 B．磁感应强度的变化率为 C．时刻，线框的热功率为0 D．时间内，通过线框截面的电荷量为 【变式2】（2024·浙江·校联考模拟预测）如图所示，两根一样的“L”形金属导轨平行放置，其间距d=0.75m，导轨竖直部分粗糙，水平部分光滑且足够长。整个装置处于方向竖直向上、大小B=1T的匀强磁场中。有两根导体棒ab和cd，它们的质量都为m=0.1kg，阻值都为R=lΩ，ab棒与竖直导轨间的动摩擦因数=0.5。ab棒在竖直导轨平面左侧并垂直导轨固定，cd棒垂直导轨放置在水平导轨上。现用一大小F=3N的水平恒力由静止开始向右拉动cd棒，同时释放ab棒。t=ls末，ab棒速度恰好为0。ab棒始终与竖直导轨接触良好，其余电阻不计，求：. （1）当cd棒的速度为v0=1m/s时，cd棒两端电压Ucd和流过ab棒的电流I的大小； （2）t=ls末cd棒的速度v； （3）在0～1s内，两根棒上产生的总焦耳热Q。    考法2 电磁感应中的图像问题 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．解决图象问题的一般步骤 (1)明确图象的种类，