大题精练03 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（广东专用）

大题精练03 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、电磁学计算题是高考的必考内容，高考对于这部分知识点的命题形式是以生活中的情景为背景，强调情景与对应的力学知识的有机融合，突出了应用性，巩固了基础性。 2、2023年广东省高考物理第14题考察了导体切割磁感线时产生的感应电动势；电磁感应中的能量类问题；闭合电路的欧姆定律；导体切割磁感线时的感应电动势 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、动量问题】（2023•新会区校级一模）如图所示，平行金属导轨MN、M′N′和平行金属导轨PQR、P′Q′R′固定在高度差为h（数值未知）的两水平台面上。导轨MN、M′N′左端接有电源，MN与M′N′的间距为L＝0.10m，线框空间存在竖直向上的匀强磁场、磁感应强度B1＝0.20T；平行导轨PQR与P′Q′R′的间距为L＝0.10m，其中PQ与P′Q′是圆心角为60°、半径为r＝0.50m的圆弧形导轨，QR与Q′R′是水平长直导轨，QQ′右侧有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B2＝0.40T。导体棒a质量m1＝0.02kg，接在电路中的电阻R1＝2.0Ω，放置在导轨MN、M′N′右侧N′N边缘处；导体棒b质量m2＝0.04kg，接在电路中的电阻R2＝4.0Ω，放置在水平导轨某处。闭合开关K后，导体棒a从NN′水平抛出，恰能无碰撞地从PP′处以速度v1＝2m/s滑入平行导轨，且始终没有与棒b相碰。重力加速度g＝10m/s2，不计一切摩擦及空气阻力。求： （1）导体棒b的最大加速度； （2）导体棒a在QQ′右侧磁场中产生的焦耳热； （3）闭合开关K后，通过电源的电荷量q。 难度：★★★★ 建议时间：40分钟 1. 【线框模型】（2023•汕头二模）如图，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于光滑水平桌面向下的匀强磁场，磁场宽度为l。边长也为l的正方形单匝金属线框P、Q的质量均为m、电阻均为R。它们置于光滑桌面上，其左、右边与磁场边界平行，开始时P、Q靠在一起但彼此绝缘且不粘连。使它们一起以大小为v0的初速度向右运动并进入磁场，线框所用金属丝的宽度可忽略不计。 （1）用水平推力作用在线框Q上，使P、Q一起以速度v0匀速穿过磁场区，求整个过程中水平推力的最大值； （2）不加外力，让线框P、Q在磁场