大题精练04 电磁感应的综合应用问题——2024年高考物理题型突破限时精练（江苏专用）

大题精练04 电磁感应的综合应用问题 考点内容 考情分析 考点一 法拉第电磁感应定律与电路结合 1、法拉第电磁感应定律主要考察感生、动生电动势的应用及其与电路的结合、交变电流及四值应用 2、电学综合也会考察电磁感应与动量及能量问题结合 考点二 电磁感应与动量及能量结合 公式、知识点回顾（时间：5分钟） 知识点一、动力学 牛顿第二运动定律 F合 = ma 或或者 Fx = m ax Fy = m ay 向心力 牛顿第三定律 知识点二、运动学 匀变速直线运动 平均速度： Vt/ 2 == Vs/2 = 匀加速或匀减速直线运动：Vt/2 <Vs/2 知识点三、电磁学 电磁感应 1. ε=BLVsinθ平动切割 ε=N磁变模型ε=BLV中点 旋转切割 2.Ф=Bssinθ；e=NBSωcosωt (矩形线圈在匀强磁场中匀速转动) E有= (只有正弦) 3.焦耳热Q=I2Rt(I恒定)Q=Rt（I正弦变化） Q=ΔE机(I非正弦变化) 4.电量q=It q=n△ф/R BILt=BLq=mV2-mV1(只受洛仑兹力) 5.变压器= P入=P出 n1I1= n2I2 + n3I3 6. 输电 P=UI P损=（）2R线 U2送=U损+U 3达 P送=P损+P达 7. 电磁振荡 T=2 q=qmsinωt i=Imcosωt 法拉第电磁感应定律 普适公式： 导体切割：（B、L、v三者相互垂直） 知识点四、电磁感应与动量、能量问题结合 在导体单杆切割磁感线做变加速运动时，若牛顿运动定律和能量观点不能解决问题，可运用动量定理巧妙解决问题 求解的物理量 应用示例 电荷量或速度 －BLΔt＝mv2－mv1，q＝Δt. 位移 －＝0－mv0，即－＝0－mv0 时间 －BLΔt＋F其他Δt＝mv2－mv1 即－BLq＋F其他Δt＝mv2－mv1 已知电荷量q、F其他(F其他为恒力) －＋F其他Δt＝mv2－mv1，Δt＝x 已知位移x、F其他(F其他为恒力) 知识点五、解题思路 (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。 【例题】【电磁感应中的能量类问题】（2023•淮安模拟）某同学设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示，该跑步机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有量程为0～Um的电压表（内阻很大）和阻值为R的电阻，绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，每根金属条的电阻为r，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，求： （1）此跑步机可测量的橡胶带运动速率的最大值vm； （2）电压表的示数恒为时，一根金属条经过磁场区域克服安培力做的功W。 难度：★★★★ 建议时间：40分钟 一．导体切割磁感线时产生的感应电动势 1. （2023•南京二模）如图所示，匚型金属导轨固定在水平桌面上，金属棒ab垂直置于导轨上，方形区域内存在着垂直于桌面向下的匀强磁场，当磁场在驱动力作用下水平向右运动，会驱动金属棒运动。已知导轨间距为d，电阻不计，金属棒质量为m，接入电路中的电阻为R，磁感应强度为B，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。求： （1）金属棒ab刚要运动时的磁场速度v0； （2）使磁场以第（1）问中速度v0做匀速运动的驱动力功率P。 二．电磁感应中的动力学问题 2. （2023•鼓楼区校级一模）舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某同学自己设计了一个如图甲所示的电磁弹射系统模型。该弹射系统工作原理如图乙所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可以水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为B。开关S与1接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时S掷向2接通定值电阻R0，同时对动子施加一个回撤力F，在t3时刻撤去力F，最终动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的v﹣t图像如图丙所示。已知模型飞机起飞速度v1＝40m/s，t1＝1.5s，t2＝2.0s，线圈匝数n＝50匝，每匝