重难点13 电磁感应-2024年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考专用）

重难点13电磁感应 1.命题情境源自生产生活中的与电磁感应的相关的情境或科学探究情境，解题时能从具体情境中抽象出物理模型，正确应用楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、右手定则、安培定则、牛顿运动定律、运动学公式及动能定理、能量守恒定律、动量定理、动量守恒定律解决物理实际问题。 2.选择题命题中主要考查导体棒和导体框进出磁场时力电综合问题、经常结合图像进行考查。 3.命题中经常注重物理建模思想的应用，具体问题情境中，抽象出物体模型。有切割磁感线的导体，分析等效电源和外电路的连接方式。安培力是变力时，安培力的冲量常常和电荷量结合，利用动量定理解题。 一、楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 1．判断感应电流方向的两种方法 (1)利用右手定则，即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断． (2)利用楞次定律，即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断． 2．求感应电动势的两种方法 (1)E＝n，用来计算感应电动势的平均值，常用来求解电荷量． (2)E＝Blv或E＝Bl2ω，主要用来计算感应电动势的瞬时值． 二、电磁感应中动力学分析和能量分析 1．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． 2．求解焦耳热Q的三种方法 (1)焦耳定律：Q＝I2Rt. (2)功能关系：Q＝W克服安培力． (3)能量转化：Q＝ΔE其他能的减少量． 3．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． 4. 解决感应电路综合问题的一般思路是“先电后力”，即： 1．“源”的分析——分析电路中由电磁感应所产生的“电源”，求出电源参数E和r； 2．“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，以便求解安培力； 3．“力”的分析——分析研究对象(通常是金属棒、导体、线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力； 接着进行“运动状态”的分析——根据力和运动的关系，建立正确的运动模型； 4．“动量”和“能量”的分析——寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中，其能量转化和守恒的关系，并判断系统动量是否守恒． （建议用时：30分钟） 一、单题 1．（2023·吉林长春·统考一模）如图，在光滑水平桌面上有一边长为l、电阻为R的正方形导线框，在导线框右侧有一宽度为d（d＞l）的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的左、右边框平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动并穿过磁场，在穿过磁场区域过程中，下列描述该过程的v—x（速度—位移）图像中，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 2．如图甲所示，连接电流传感器的线圈套在竖直放置的长玻璃管上。将强磁铁从离玻璃管上端高为h处由静止释放，磁铁在玻璃管内下落并穿过线圈。如图乙所示是实验中观察到的线圈中电流随时间变化的图像，则（    ） A．t1~t3过程中线圈对磁铁作用力方向先向上后向下 B．磁铁上下翻转后重复实验，电流方向先负向后正向 C．线圈匝数加倍后重复实验，电流峰值将加倍 D．h加倍后重复实验，电流峰值将加倍 3．如图所示，MN、PQ是两条水平平行放置的光滑金属导轨，导轨的有端接理想变压器的原线圈，变压器的副线圈与电阻组成闭合回路，变压器原副线圈匝数之比，导轨宽，质量、电阻不计的导体棒ab垂直MN、PQ放在导轨上，在水平外力F作用下，从时刻开始在图示的两虚线范围内往复运动，其速度随时间变化的规律是），垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度B=4T，导轨、导线和线圈电阻均不计，则（　　）    A．ab棒中产生的电动势的表达式为20sin20πt（V） B．电阻R上的电功率为2000W C．从到的时间内，外力F所做的功为 D．从到的时间内，电阻R上产生的热量为J 4．如图所示，间距的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上，斜面倾角。区域Ⅰ、Ⅱ分别以、为边界，均存在垂直于斜面向上的磁场，Ⅰ区中磁感应强度从0开始随时间均匀增加，Ⅱ区中为匀强磁场，磁感应强度，与之间为无磁场区域。质量、电阻的导体棒垂直于导轨放置，从两磁场之间的无磁场区域由静止释放，经过进入Ⅱ区恰好匀速下滑。运动中棒与导轨始终保持良好接触，导轨足够长且电阻不计。重力加速度，。则下列说法错误的是（　　） A．进入Ⅱ区后，导体棒中的电流 B．无磁场区域的面积至少为 C．前导体棒产生的焦耳热 D．若Ⅰ区磁场面积为，则Ⅰ区的磁感应强度随时间变化的表达式为 二、多选题 5．如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，导轨间有方向竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，质量均为m、有效电阻均为R的金属棒和垂直于导轨放置，均处于静止状态，现给棒一个方向水平向左、大小为的初速度，下列说法正确的是（　　） A．从棒