专题08 电磁感应的综合运用（讲义） -【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测（新高考专用）

专题08 电磁感应的综合运用 01专题网络·思维脑图 02考情分析·解密高考 03高频考点·以考定法 04核心素养·难点突破 05创新好题·轻松练习 考点内容 考情预测 楞次定律及法拉第电磁感应定律的理解及应用 高考对于这部分知识点主要通过线框、杆、线圈等抽象的物理模型进行命题设计，体现物理对电与磁、科学技术发展所产生的指导、创新等作用。在解决此类问题时要分析题意中的情境，抓住问题实质，具备一定的空间想象能力和数学推导能力。主要考查的知识点有:楞次定律、法拉第电磁感应定律、自感、涡流以及单双杠模型等。 2024年备考建议单双杆模型是各省市常考的重难点，以及图像分析，利用法拉第电磁感应定律进行公式推导等。 自感现象、涡流、电磁驱动和电磁阻尼 电磁感应中的图象问题 “单杆＋导轨”模型 “双杆＋导轨”模型 学 习 目 标 1. 熟悉左手定则、右手定则以及安培定则的判断，利用楞次定律及其推论进行快速解题。 2.熟悉法拉第电磁感应定律的公式，以及动力学和能量问题的分析，对公式推导图像的函数关系式要求熟练掌握。 3.掌握单双杆模型的动态分析及对收尾速度的公式推导。 【典例1】（2023·北京·统考高考真题）如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（   ）    A．线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B．线框出磁场的过程中做匀减速直线运动 C．线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等 D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等 【典例2】（2023·全国·统考高考真题）一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图（a）所示的缠绕方式，将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通。两管皆竖直放置，将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端。实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t的变化分别如图（b）和图（c）所示，分析可知（　　）      A．图（c）是用玻璃管获得的图像 B．在铝管中下落，小磁体做匀变速运动 C．在玻璃管中下落，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变 D．用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短 【典例3】（2023·福建·统考高考真题）如图，M、N是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，导轨足够长且电阻可忽略不计；导轨间有一垂直于水平面向下的匀强磁场，其左边界垂直于导轨；阻值恒定的两均匀金属棒a、b均垂直于导轨放置，b始终固定。a以一定初速度进入磁场，此后运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，并与b不相碰。以O为坐标原点，水平向右为正方向建立轴坐标；在运动过程中，a的速度记为v，a克服安培力做功的功率记为P。下列v或P随x变化的图像中，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 考向1 楞次定律及法拉第电磁感应定律的理解及应用 一．磁通量 1．概念：磁感应强度B与面积S的乘积． 2．计算 (1)公式：Φ＝BS. (2)适用条件：①匀强磁场；②S是垂直磁场的有效面积． (3)单位：韦伯(Wb)，1 Wb＝1 T·m2. 3．意义：穿过某一面积的磁感线的条数． 4．标矢性：磁通量是标量，但有正、负． 二．电磁感应 1．电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象． 2．产生感应电动势和感应电流的条件 (1)产生感应电动势的条件 无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，回路中就有感应电动势．产生感应电动势的那部分导体相当于电源． (2)产生感应电流的条件 ①电路闭合．②磁通量变化． 三．感应电流方向的判断 1．右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向． 2．楞次定律 内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化． 四．导体平动切割磁感线 (1)一般情况：运动速度v和磁感线方向夹角为θ，则E＝Blvsin θ. (2)常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则E＝Blv. (3)l为导体两端点连线在垂直于速度方向上的投影长度．如图，导体的有效长度分别为： 图甲：l＝sin β. 图乙：沿v方向运动时，l＝. 图丙：沿v1方向运动时，l＝R；沿v2方向运动时，l＝R. v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系． 五．导体转动切割磁感线 如图所示，当导体棒在垂直于磁场的平面内，绕一端o以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势E＝Bl＝Bωl2；如果C为棒上某点