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（辽宁专用）

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、近三年辽宁省考试情况：2021年第9题（选择），2022年第15题（计算），2023年第4题和第9题（选择），2024年可能会以计算形式考察 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】【电磁感应中的线框模型】（2023•抚顺模拟）生活中常见的减速带是通过使路面稍微拱起从而达到使车减速的目的。其实我们也可以通过在汽车底部安装线圈，通过磁场对线圈的安培力来实现对汽车减速的目的。我们用单匝边长为L的正方形线圈代替汽车来模拟真实情境。如图所示，倾角为θ的光滑斜面上平行等间距分布着很多个条形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向下，条形磁场区域的宽度及相邻条形无磁场区域的宽度均为L；线圈的质量为m，电阻为R，线圈ab边与磁场边界平行，线圈ab边刚进入第一个有磁场区时的速度大小为5v；线圈ab边刚进入第七个有磁场区时，开始匀速运动，速度大小为v1；其中重力加速度g，θ、B、L、m和R均为已知量。 （1）线圈匀速运动时速度v1为多大； （2）从线圈ab边刚进入第一个有磁场区到线圈ab边刚进入第七个有磁场区的过程中，线圈产生的焦耳热Q； （3）线圈ab边刚进入第一个有磁场区到线圈ab边刚进入第七个有磁场区的过程所用的时间t。 难度：★★★★ 建议时间：40分钟 1. 【导体切割磁感线时产生的感应电动势】（2023•大连模拟）如图甲所示，斜面顶部线圈的横截面积S＝0.02m2，匝数N＝200匝，内有水平向左均匀增加的磁场B1，磁感应强度随时间的变化图象如图乙所示。线圈与间距为L＝0.2m的光滑平行金属导相连，导轨固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上。图示虚线cd下方存在磁感应强度B2＝0.5T的匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向上。质量m＝0.02kg的导体棒垂直导轨放置，其有效电阻R＝1Ω，从无磁场区域由静止释放，导体棒沿斜面下滑一段距离后刚好进入磁场B2中并匀速下滑。在运动中导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨足够长，线圈和导轨电阻均不计。重力加速度取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求： （1）